本發(fā)明屬于礦井物探，尤其涉及一種煤礦掘進工作面跨孔雷達透視探測數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、煤礦掘進工作面是指在煤礦開采過程中，用于挖掘新巷道或延長已有巷道的工作區(qū)域。在這個過程中，為了確保礦井的安全生產(chǎn)以及預(yù)防潛在的地質(zhì)災(zāi)害，如水害隱患，通常需要對掘進前方的地質(zhì)情況進行探查。

2、目前，在掘進巷道水害隱患超前探測領(lǐng)域，已經(jīng)廣泛應(yīng)用了多種成熟的地球物理探測技術(shù)，例如地震波類、電磁波類(包括瞬變電磁法及地質(zhì)雷達法)以及直流電法類(如直流電阻率法和激發(fā)極化法)。其中，井下地質(zhì)雷達和反射槽波等技術(shù)因其較高的準確性和可靠性，已經(jīng)被列為推薦使用的技術(shù)。此外，還有適用于巷道環(huán)境的傳統(tǒng)直流電法和瞬變電磁法，它們可以在掘進前方0至100米范圍內(nèi)探查低阻富水異常區(qū)域的分布情況。

3、其中跨孔雷達技術(shù)是一種常用的孔間地質(zhì)構(gòu)造精細探測手段，其原理是在一個鉆孔內(nèi)發(fā)射高頻電磁波，在另一個鉆孔內(nèi)接收透射的高頻電磁波，通過層析成像技術(shù)實現(xiàn)孔間地質(zhì)構(gòu)造的精細探查。具體而言，跨孔雷達通常采用“一發(fā)一收”的數(shù)據(jù)采集模式，即在一個鉆孔布置發(fā)射天線，另一個鉆孔布置接收天線，在發(fā)射孔的每一個發(fā)射點，發(fā)射天線重復(fù)發(fā)射多次，接收天線按預(yù)設(shè)接收間距逐點接收。為了使探測區(qū)域盡可能被雷達射線覆蓋，相鄰發(fā)射點需要保留一半接收點重復(fù)探測，因此每次更換發(fā)射點時，需要將接收天線移動至上一次接收路徑的中點位置。這種“一發(fā)一收”的采集模式，需要頻繁移動接收天線，具有工程量大、效率低的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種煤礦掘進工作面跨孔雷達透視探測數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的跨孔雷達在實施時存在的工程量大、效率低的問題。

2、本發(fā)明提供的基礎(chǔ)方案：一種煤礦掘進工作面跨孔雷達透視探測數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)，包括：

3、s1：獲取目標煤礦掘進工作面結(jié)構(gòu)，在目標煤礦掘進工作面兩側(cè)各鉆設(shè)發(fā)射孔和接收孔；

4、s2：在發(fā)射孔內(nèi)按照預(yù)設(shè)的發(fā)射點距d布設(shè)m個發(fā)射點，對于每一個發(fā)射點在接收孔內(nèi)根據(jù)接收點距d布設(shè)2n+1個接收點；

5、s3：將發(fā)射天線放置在發(fā)射點，接收天線rx1放置在第1個接收點，接收天線rx2放置在n+1個接收點，發(fā)射天線在發(fā)射點重復(fù)發(fā)射脈沖雷達波，接收天線rx1在1至n個接收點上逐點接收，接收天線rx2在n+1至2n+1個接收點上逐點接收；

6、s4：重復(fù)s3操作，完成發(fā)射孔中m個發(fā)射點的發(fā)射工作以及對應(yīng)接收孔中數(shù)據(jù)接收工作；

7、s5：交換發(fā)射孔和接收孔位置，重復(fù)s3和s4步驟，直至完成目標煤礦掘進工作面數(shù)據(jù)采集。

8、進一步，所述s1包括：

9、s1-1：基于電磁波層析成像原理探測煤礦掘進工作面孔間地質(zhì)構(gòu)造情況，并根據(jù)煤礦掘進工作面環(huán)境情況建立預(yù)設(shè)形狀的探測區(qū)域，所述預(yù)設(shè)形狀的探測區(qū)域包括矩形探測區(qū)域、梯形探測區(qū)域和楔形探測區(qū)域；

10、s1-2：在探測區(qū)域兩側(cè)鉆設(shè)發(fā)射孔和接收孔，所述發(fā)射孔和接收孔的孔間最大透視距離大于等于10m，探測深度大于等于50m，分辨率小于等于0.5m。

11、進一步，所述s2包括：

12、s2-1：根據(jù)s1鉆設(shè)的發(fā)射孔，按照預(yù)設(shè)的發(fā)射點距d布設(shè)m個發(fā)射點；

13、s2-2：根據(jù)s2-1中布設(shè)的每一個發(fā)射點，在對應(yīng)的接收孔內(nèi)布設(shè)2n+1個接收點，所述接收點之間的接收點距為d，其中d＝d/n。

14、進一步，所述s3包括：

15、s3-1：將發(fā)射天線tx初始狀態(tài)布設(shè)在第一個目標發(fā)射點上，發(fā)射脈沖雷達波n次后，根據(jù)預(yù)設(shè)的發(fā)射點距d轉(zhuǎn)移至下一個目標發(fā)射點上，發(fā)射脈沖雷達波n次，直至轉(zhuǎn)移至第m個發(fā)射點；

16、s3-2：接收孔內(nèi)接收天線rx1放置在第一個目標發(fā)射點對應(yīng)的第1個接收點上，接收天線rx2放置在第n+1個接收點上；

17、s3-3：當發(fā)射天線tx在第一個目標發(fā)射點上第一次發(fā)射脈沖雷達波時，啟動接收天線rx1和接收天線rx2同時接收發(fā)射天線tx發(fā)射的脈沖雷達波，完成目標煤礦掘進工作面的第一次數(shù)據(jù)采集；

18、s3-4：在發(fā)射天線tx第二次發(fā)射脈沖雷達波前，將接收天線rx1和接收天線rx2同步向前移動一個接收點距d，移動完成后發(fā)射天線tx第二次發(fā)射脈沖雷達波，接收天線rx1和接收天線rx2同時啟動接收發(fā)射天線tx第二次發(fā)射的脈沖雷達波，完成目標掘進工作面的第二次數(shù)據(jù)采集；

19、s3-5：重復(fù)s3-4中發(fā)射天線tx、接收天線rx1和接收天線rx2的操作，直至發(fā)射天線tx發(fā)射n次脈沖雷達波。

20、進一步，所述s4包括：

21、s4-1：將發(fā)射天線tx向前移動發(fā)射點距d后在第二個目標發(fā)射點依次重新發(fā)射n次脈沖雷達波，接收天線rx1從第一個發(fā)射點對應(yīng)的第n個接收點開始逐點接收，接收天線rx2從第一個發(fā)射點對應(yīng)的第2n+1個接收點開始逐點接收；

22、s4-2：重復(fù)s4-1的步驟，直至發(fā)射天線tx向前移動至m個發(fā)射點，接收天線rx1和接收天線rx2完成接收數(shù)據(jù)工作，結(jié)束發(fā)射天線tx、接收天線rx1和接收天線rx2的工作。

23、一種煤礦掘進工作面跨孔雷達透視探測數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)，應(yīng)用于上述的一種煤礦掘進工作面跨孔雷達透視探測數(shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)，包括：

24、鉆孔布設(shè)模塊，用于根據(jù)獲取的目標煤礦掘進工作面環(huán)境情況，開設(shè)預(yù)設(shè)探測區(qū)域的發(fā)射孔和接收孔；

25、天線布設(shè)模塊，用于在發(fā)射孔內(nèi)按照預(yù)設(shè)的發(fā)射點距d布設(shè)m個發(fā)射點，并根據(jù)接收點距d布設(shè)2n+1個接收點；同時，將發(fā)射天線放置在發(fā)射點，接收天線rx1放置在第1個接收點，接收天線rx2放置在n+1個接收點；

26、數(shù)據(jù)采集模塊，用于發(fā)射天線在發(fā)射點重復(fù)發(fā)射脈沖雷達波，接收天線rx1在1至n個接收點上逐點接收，接收天線rx2在n+1至2n+1個接收點上逐點接收；直至發(fā)射天線在m個發(fā)射點完成發(fā)射工作，接收天線rx1和接收天線rx2完成數(shù)據(jù)接收工作；

27、所述天線布設(shè)模塊還用于在數(shù)據(jù)采集模塊完成第一輪采集工作后，將發(fā)射孔和接收孔交換位置；所述數(shù)據(jù)采集模塊還用于在天線布設(shè)模塊將發(fā)射孔和接收孔交換位置后再次進行數(shù)據(jù)采集工作。

28、本發(fā)明的原理及優(yōu)點在于：在本技術(shù)中，針對現(xiàn)有技術(shù)中跨孔雷達技術(shù)使用的“一發(fā)一收”的采集模式存在缺陷和問題，本技術(shù)采用“一發(fā)雙收”的采集模式，具體為，首先根據(jù)目標煤礦掘進工作面的情況，開設(shè)不同形狀的探測區(qū)域，并根據(jù)不同形狀的探測區(qū)域開設(shè)發(fā)射孔和接收孔，以此來滿足不同煤礦掘進工作面的不同地質(zhì)情況；而對于鉆設(shè)的發(fā)射孔和接收孔，在發(fā)射孔內(nèi)根據(jù)發(fā)射點距布設(shè)m個發(fā)射點，對應(yīng)的接收孔內(nèi)根據(jù)接收點距布設(shè)2n+1個接收點，在發(fā)射點上布設(shè)發(fā)射天線，接收點上根據(jù)1至n、n+1至2n+1的模式布設(shè)接收天線，發(fā)射點上的發(fā)射天線發(fā)射n次脈沖雷達波，接收點上的兩個接收天線按照接收點依次移動并接收脈沖雷達波，在第一個發(fā)射點完成探測工作后，發(fā)射天線移動至下一個發(fā)射點，而兩個接收天線可以在所在的終點繼續(xù)下一個發(fā)射點的數(shù)據(jù)接收工作，無需往回移動至上一次接收路徑的中點位置，使得接收天線不需要復(fù)位，減少接收天線的移動次數(shù)，提高煤礦掘進工作面的數(shù)據(jù)探測效率。