測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供一種測量裝置，應(yīng)用于測量揭煤巷道與煤層的距離，包括震源、處理器和N個傳感器，震源和N個傳感器分別與處理器連接，震源和N個傳感器設(shè)置在揭煤巷道的地平面上，N個傳感器位于震源與揭煤巷道的迎頭之間，且與震源位于同一直線，直線平行于揭煤巷道的中軸線；通過測量傳感器接收到面波的第一傳播時間、第二傳播時間及迎頭反射回的橫波的第三傳播時間及傳感器與所述迎頭的距離，獲取迎頭到所述煤層的距離。本實用新型實施例能夠提高測定精度，提高測定結(jié)果的可靠性，同時由于本實用新型實施例的實施遠離巷道迎頭，從而保證了施工正常進行。
【專利說明】測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及煤層距離測量技術(shù)，尤其涉及一種用于測量揭煤巷道與煤層的距 離的測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 揭煤巷道是向未開采煤層掘進的巷道。由于揭煤巷道一般是采區(qū)最先接觸并打開 煤層的巷道，對于含瓦斯煤層來說，如果處理不當(dāng)，煤層中的高壓瓦斯很容易突入巷道，從 而引起重大的安全事故。為了保證揭煤過程的安全，當(dāng)巷道接近煤層時，巷道的迎頭（地下 工程施工中的掘進工作面叫做迎頭）與煤層的距離是安全措施選擇的最重要參數(shù)。
[0003] 為了確定巷道的迎頭與煤層的距離，現(xiàn)有技術(shù)中通常選擇進行鉆孔探測。但是在 大多情況下，煤層與其頂?shù)装澹ㄔ谡５某练e層序中，位于煤層之上的一定距離內(nèi)的巖層 稱為煤層的頂板，位于煤層之下一定距離內(nèi)的巖層稱為煤層的底板）的界限在鉆孔中的很 難有明顯的分界，鉆孔探測確定的值誤差很大，無法滿足礦山安全的要求。同時鉆孔測定的 是一個點，測定結(jié)果的可靠性低。
[0004] 除此之外也可用地震波反射法來確定揭煤巷道迎頭到煤層的距離。但到目前為 止，所采用的裝置均為從巷道的迎頭發(fā)射和接受煤層反射的地震波，并多以地震波縱波作 為主要的手段，由于地震波縱波的能量相對較弱，受能量較強的面波干擾較大，且速度比較 快，導(dǎo)致傳感器檢測精度不能滿足要求，測定結(jié)果的可靠性低。同時，該現(xiàn)有方法必須在巷 道迎頭進行，影響正常的施工，給生產(chǎn)造成不便，實用價值低。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型實施例提供一種測量裝置，應(yīng)用于測量揭煤巷道與煤層的距離，以克 服測定結(jié)果可靠性低、影響生產(chǎn)從而導(dǎo)致實用性低的問題。
[0006] 本實用新型實施例提供一種測量裝置，應(yīng)用于測量揭煤巷道與煤層的距離，所述 裝置包括震源、處理器和N個傳感器，所述震源和所述N個傳感器分別與所述處理器連接， 所述震源和所述N個傳感器設(shè)置在揭煤巷道的地平面上，所述N個傳感器位于所述震源與 揭煤巷道的迎頭之間，且與所述震源位于同一直線，所述直線平行于所述揭煤巷道的中軸 線，其中N為正整數(shù)，N大于或等于1 ;
[0007] 所述震源用于產(chǎn)生沿所述揭煤巷道的地平面向所述迎頭傳播的面波，并由所述處 理器開始計時；
[0008] 所述N個傳感器用于接收從所述震源傳來的面波，獲取從所述震源產(chǎn)生所述面波 至所述面波分別到達所述N個傳感器的N個第一傳播時間；所述N個傳感器還用于接收所 述迎頭反射回的面波，獲取從所述震源產(chǎn)生所述面波至所述反射回的面波分別到達所述N 個傳感器的N個第二傳播時間；所述N個傳感器還用于接收煤層反射回的橫波，獲取從所述 震源產(chǎn)生所述面波至所述反射回的橫波分別到達所述N個傳感器的N個第三傳播時間；
[0009] 所述處理器用于根據(jù)所述N個第一傳播時間，所述N個第二傳播時間，以及所述N 個傳感器與所述迎頭的距離，獲取所述面波的傳播速度；
[0010] 所述處理器還用于根據(jù)所述面波的傳播速度獲取所述橫波的傳播速度；
[0011] 所述處理器還用于根據(jù)所述橫波的傳播速度，所述N個第二傳播時間以及所述N 個第三傳播時間獲取所述迎頭到所述煤層的距離。
[0012] 在本實用新型的一實施例中，所述處理器具體用于：
[0013] 若N等于1，獲取所述第二傳播時間與所述第一傳播時間的時間差，并根據(jù)所述時 間差的二分之一時長，以及傳感器到所述迎頭的距離，獲取所述面波的傳播速度；
[0014] 若N大于1，分別獲取每個傳感器獲取的第二傳播時間與第一傳播時間的時間差， 得到N個時間差；
[0015] 分別根據(jù)所述N個時間差的二分之一時長，以及所述N個傳感器與所述迎頭的距 離，獲取N個傳播速度；
[0016] 獲取所述N個傳播速度的平均速度，將所述平均速度作為所述面波的傳播速度。
[0017] 在本實用新型的一實施例中，所述處理器具體用于：
[0018] 根據(jù)面波的傳播速度與橫波的傳播速度的關(guān)系，以及所述面波的傳播速度，獲取 所述橫波的傳播速度；
[0019] 或者，
[0020] 根據(jù)所述面波的傳播速度，利用速度反演法獲取所述橫波的傳播速度。
[0021] 在本實用新型的一實施例中，所述處理器具體用于：
[0022] 若N等于1，獲取所述第三傳播時間與所述第二傳播時間的時間差，并根據(jù)所述時 間差的二分之一時長，以及所述橫波的傳播速度獲取所述迎頭到所述煤層的距離；
[0023] 若N大于1，分別獲取每個傳感器獲取的第三傳播時間與第二傳播時間的時間差， 得到N個時間差；
[0024] 分別根據(jù)所述N個時間差的二分之一時長，以及所述橫波的傳播速度獲取N個距 離；
[0025] 獲取所述N個距離的平均距離，將所述平均距離作為所述迎頭到所述煤層的距 離。
[0026] 在本實用新型的一實施例中，所述震源與所述迎頭的距離為第一預(yù)設(shè)距離，所述N 個傳感器與所述震源的距離為第二預(yù)設(shè)距離，所述N個傳感器與所述迎頭的距離為第三預(yù) 設(shè)距離；其中，所述第二預(yù)設(shè)距離為所述N個傳感器中距離所述震源最近的傳感器與所述 震源的距離，所述第一預(yù)設(shè)距離等于所述第二預(yù)設(shè)距離與所述第三預(yù)設(shè)距離之和，所述第 二預(yù)設(shè)距離小于所述第三預(yù)設(shè)距離；
[0027] 若N大于1，所述N個傳感器之間距離相等或不等；
[0028] 其中，所述N個傳感器包括：一維傳感器或者多維傳感器，當(dāng)傳感器為一維傳感器 時，所述傳感器的方向垂直于所述地平面。
[0029] 本實用新型實施例提供一種測量裝置，應(yīng)用于測量揭煤巷道與煤層的距離，包括 震源、N個傳感器和處理器，所述震源和所述N個傳感器分別與所述處理器連接，所述震源 和所述N個傳感器設(shè)置在揭煤巷道的地平面上，所述N個傳感器位于所述震源與揭煤巷道 的迎頭之間，且與所述震源位于同一直線，所述直線平行于所述揭煤巷道的中軸線，利用地 震波面波和橫波的傳播原理，通過測量震源產(chǎn)生沿揭煤巷道的地平面向迎頭傳播的面波到 達傳感器的第一傳播時間、傳感器接收迎頭反射回的面波的第二傳播時間、傳感器接收煤 層反射回的橫波到達傳感器的第三傳播時間及傳感器與所述迎頭的距離，獲取迎頭到所述 煤層的距離，實現(xiàn)了對揭煤巷道迎頭到煤層的距離的精確測量。相比現(xiàn)有技術(shù)而言，由于本 實用新型實施例采用了能量較強的面波，因此不易受干擾，能夠提高測定精度，提高測定結(jié) 果的可靠性，同時由于本實用新型實施例的實施遠離巷道迎頭，從而保證了施工正常進行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需 要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施 例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。
[0031] 圖1為本實用新型實施例提供的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本實用新型實施例提供的測量裝置的應(yīng)用場景示意圖；
[0033] 圖3為使用本實用新型實施例提供的測量裝置測量揭煤巷道與煤層的距離的方 法的流程示意圖；
[0034] 圖4為本實用新型實施例提供的另一測量裝置的應(yīng)用場景示意圖；
[0035] 圖5為另一種使用本實用新型實施例提供的測量裝置測量揭煤巷道與煤層的距 離的方法的流程示意圖。

【具體實施方式】
[0036] 為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新 型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤?例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于 本實用新型保護的范圍。
[0037] 本實用新型實施例提供一種測量裝置，應(yīng)用于測量揭煤巷道與煤層的距離，如圖1 所示，該裝置可以包括震源01、處理器03和N個傳感器02,震源01和N個傳感器02分別 與處理器03連接，震源01和N個傳感器02設(shè)置在揭煤巷道的地平面上，N個傳感器02位 于震源01與揭煤巷道的迎頭之間，且與震源01位于同一直線，該直線平行于揭煤巷道的中 軸線，其中N為正整數(shù)，N大于或等于1，其中：
[0038] 震源01用于產(chǎn)生沿揭煤巷道的地平面向迎頭傳播的面波，并開始計時。
[0039] N個傳感器02用于接收從震源01傳來的面波，獲取從震源01產(chǎn)生面波至面波分 別到達N個傳感器02的N個第一傳播時間；還用于接收迎頭反射回的面波，獲取從震源01 產(chǎn)生面波至反射回的面波分別到達N個傳感器02的N個第二傳播時間；還用于接收煤層反 射回的橫波，獲取從震源01產(chǎn)生面波至反射回的橫波分別到達N個傳感器02的N個第三 傳播時間。
[0040] 處理器03用于根據(jù)N個第一傳播時間，N個第二傳播時間，以及N個傳感器02與 迎頭的距離，獲取面波的傳播速度；
[0041] 處理器03還用于根據(jù)面波的傳播速度獲取橫波的傳播速度；
[0042] 處理器03還用于根據(jù)橫波的傳播速度，N個第二傳播時間以及N個第三傳播時間 獲取所述迎頭到所述煤層的距離。
[0043] 處理器03用于根據(jù)N個第一傳播時間，N個第二傳播時間，以及N個傳感器02與 迎頭的距離，獲取面波的傳播速度；
[0044] 處理器03還用于根據(jù)面波的傳播速度獲取橫波的傳播速度；
[0045] 處理器03還用于根據(jù)橫波的傳播速度，N個第二傳播時間以及N個第三傳播時間 獲取所述迎頭到所述煤層的距離。
[0046] 為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更清楚地理解本實用新型實施例提供的技術(shù)方案，下 面通過具體的實施例，對本實用新型的實施例提供的測量裝置進行詳細說明，在一種實施 方式中，N = 1，即該測量裝置包括一個震源01、一個傳感器02和一個處理器（處理器未示 出），該裝置的應(yīng)用場景可以如圖2所示；具體的，如圖3所示，該裝置在測量揭煤巷道與煤 層距離時可以具體用于：
[0047] 步驟201、震源產(chǎn)生沿揭煤巷道的地平面向迎頭傳播的面波，并開始計時。
[0048] 步驟202、傳感器接收從震源傳來的面波，獲取從震源產(chǎn)生面波至面波到達傳感器 的第一傳播時間；傳感器接收迎頭反射回的面波，獲取從震源產(chǎn)生面波至反射回的面波到 達傳感器的第二傳播時間；傳感器接收煤層反射回的橫波，獲取從震源產(chǎn)生面波至反射回 的橫波到達傳感器的第三傳播時間。
[0049] 具體的，如圖2所示的應(yīng)用場景，首先，震源01可以通過錘擊揭煤巷道的地平面產(chǎn) 生沿揭煤巷道的地平面向迎頭傳播的面波，除此之外，也可以采用其它可能的裝置和方法 生成震源，本實用新型并不對此進行限定。從震源01產(chǎn)生該面波時開始計時，該面波首先 會到達傳感器02,從而得到該第一傳播時間，記為ti。
[0050] 其次，該面波會到達揭煤巷道的迎頭，面波到達迎頭后，一方面，經(jīng)迎頭反射，產(chǎn)生 反射回的面波，該反射回的面波沿揭煤巷道的地平面向傳感器02傳播，傳感器02接收到該 反射回的面波時就能夠得到該第二傳播時間，記為t 2;另一方面，面波到達迎頭后，在迎頭 的作用下產(chǎn)生橫波，該橫波向迎頭周圍的巖石傳播，該橫波在碰到煤層后，經(jīng)煤層反射產(chǎn)生 反射回的橫波，該反射回的橫波到達迎頭后沿揭煤巷道的地平面向傳感器02傳播，傳感器 02接收到該反射回的橫波時就能夠得到該第三傳播時間，記為t 3。
[0051] 另外值得一提的是，步驟201中震源產(chǎn)生面波后開始計時，可以由震源01執(zhí)行，例 如該震源01設(shè)置有計時功能，或者外接一計時器，在計時后，震源01將產(chǎn)生面波的時刻通 過與傳感器02之間的連接發(fā)送給傳感器02,從而使傳感器02能夠在接收到上述直接到達 的面波、返回的面波以及返回的橫波后，計算出該第一傳播時間、第二傳播時間、第三傳播 時間?；蛘撸梢圆捎镁哂杏嫊r功能的傳感器02,在震源01產(chǎn)生面波后開始計時，震源01 可以通過與傳感器02的連接給傳感器02發(fā)送一開始計時指令，由計時器開始計時，從而使 傳感器02能夠在接收到上述直接到達的面波、返回的面波以及返回的橫波后，計算出該第 一傳播時間、第二傳播時間、第三傳播時間。又或者，震源01與傳感器02不設(shè)置連接，震源 01產(chǎn)生面波后由處理器03開始計時并傳給連接的處理器，傳感器02能夠在接收到上述直 接到達的面波、返回的面波以及返回的橫波后將各個到達時刻傳送給連接的處理器03,由 處理器03計算出該第一傳播時間、第二傳播時間、第三傳播時間。
[0052] 需要注意的是，除了上述幾種計時的實現(xiàn)方式外，還可能有其他的實現(xiàn)方式，這幾 種實現(xiàn)方式僅僅為示例性的，并非是對本實用新型實施例的限定。
[0053] 步驟203、根據(jù)第一傳播時間，第二傳播時間，以及傳感器與迎頭的距離，獲取面波 的傳播速度。
[0054] 如圖2所示的應(yīng)用場景，具體的，獲取面波的傳播速度方法可以具體包括：
[0055] 首先，獲取第二傳播時間與第一傳播時間的時間差。
[0056] 其次，根據(jù)該時間差的二分之一時長，以及傳感器02到迎頭的距離，獲取面波的 傳播速度。
[0057] 例如，可以依據(jù)以下速度計算公式獲得面波的傳播速度：

【權(quán)利要求】
1. 一種測量裝置，應(yīng)用于測量揭煤巷道與煤層的距離，其特征在于，所述裝置包括震 源、處理器和N個傳感器，所述震源和所述N個傳感器分別與所述處理器連接，所述震源和 所述N個傳感器設(shè)置在揭煤巷道的地平面上，所述N個傳感器位于所述震源與揭煤巷道的 迎頭之間，且與所述震源位于同一直線，所述直線平行于所述揭煤巷道的中軸線，其中N為 正整數(shù)，N大于或等于1 ; 所述震源用于產(chǎn)生沿所述揭煤巷道的地平面向所述迎頭傳播的面波，并開始計時； 所述N個傳感器用于接收從所述震源傳來的面波，獲取從所述震源產(chǎn)生所述面波至所 述面波分別到達所述N個傳感器的N個第一傳播時間；所述N個傳感器還用于接收所述迎 頭反射回的面波，獲取從所述震源產(chǎn)生所述面波至所述反射回的面波分別到達所述N個傳 感器的N個第二傳播時間；所述N個傳感器還用于接收煤層反射回的橫波，獲取從所述震源 產(chǎn)生所述面波至所述反射回的橫波分別到達所述N個傳感器的N個第三傳播時間； 所述處理器用于根據(jù)所述N個第一傳播時間，所述N個第二傳播時間，以及所述N個傳 感器與所述迎頭的距離，獲取所述面波的傳播速度； 所述處理器還用于根據(jù)所述面波的傳播速度獲取所述橫波的傳播速度； 所述處理器還用于根據(jù)所述橫波的傳播速度，所述N個第二傳播時間以及所述N個第 三傳播時間獲取所述迎頭到所述煤層的距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述處理器具體用于： 若N等于1，獲取所述第二傳播時間與所述第一傳播時間的時間差，并根據(jù)所述時間差 的二分之一時長，以及傳感器到所述迎頭的距離，獲取所述面波的傳播速度； 若N大于1，分別獲取每個傳感器獲取的第二傳播時間與第一傳播時間的時間差，得到 N個時間差； 分別根據(jù)所述N個時間差的二分之一時長，以及所述N個傳感器與所述迎頭的距離，獲 取N個傳播速度； 獲取所述N個傳播速度的平均速度，將所述平均速度作為所述面波的傳播速度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述處理器具體用于： 根據(jù)面波的傳播速度與橫波的傳播速度的關(guān)系，以及所述面波的傳播速度，獲取所述 橫波的傳播速度； 或者， 根據(jù)所述面波的傳播速度，利用速度反演法獲取所述橫波的傳播速度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述處理器具體用于： 若N等于1，獲取所述第三傳播時間與所述第二傳播時間的時間差，并根據(jù)所述時間差 的二分之一時長，以及所述橫波的傳播速度獲取所述迎頭到所述煤層的距離； 若N大于1，分別獲取每個傳感器獲取的第三傳播時間與第二傳播時間的時間差，得到 N個時間差； 分別根據(jù)所述N個時間差的二分之一時長，以及所述橫波的傳播速度獲取N個距離； 獲取所述N個距離的平均距離，將所述平均距離作為所述迎頭到所述煤層的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述震源與所述迎頭的距離為第一預(yù)設(shè) 距離，所述N個傳感器與所述震源的距離為第二預(yù)設(shè)距離，所述N個傳感器與所述迎頭的距 離為第三預(yù)設(shè)距離；其中，所述第二預(yù)設(shè)距離為所述N個傳感器中距離所述震源最近的傳 感器與所述震源的距離，所述第一預(yù)設(shè)距離等于所述第二預(yù)設(shè)距離與所述第三預(yù)設(shè)距離之 和，所述第二預(yù)設(shè)距離小于所述第三預(yù)設(shè)距離； 若N大于1，所述N個傳感器之間距離相等或不等； 其中，所述N個傳感器包括：一維傳感器或者多維傳感器，當(dāng)傳感器為一維傳感器時， 所述傳感器的方向垂直于所述地平面。
【文檔編號】G01S15/08GK204215037SQ201420745702
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】袁亮, 楊本才, 劉冠學(xué), 歐陽名三, 金學(xué)玉, 郭來功, 張明, 范晨東, 王顯軍, 吳志堅, 楊洋, 涂輝, 郝元偉 申請人:平安煤礦瓦斯治理國家工程研究中心有限責(zé)任公司, 安徽理工大學(xué), 淮南礦業(yè)(集團)有限責(zé)任公司