《巷道頂板離層的地質雷達監測與預警判據研究》是依託中國礦業大學，由謝建林擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：巷道頂板離層的地質雷達監測與預警判據研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：謝建林
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
頂板離層是巷道冒頂事故的主要前兆信息，對離層進行監測是防治巷道冒頂事故的重要手段。本項目針對目前巷道頂板離層鑽孔監測存在的問題與不足，提出採用地質雷達電磁波信號對頂板離層進行非接觸式監測的新思路。運用實驗模擬、現場試驗與理論分析相結合的方法，開展巷道頂板離層的非接觸式監測與預警判據研究。首先通過三維實驗模擬揭示離層厚度、離層深度、離層與背景介質的介電常數差異等參數與地質雷達系統的天線頻率、時窗大小、採樣頻率等參數之間的耦合影響關係。對現場試驗獲取的三維地質雷達離層信號，利用圖像處理技術改進頂板離層地質雷達信號的解釋與分析算法，從而實現三維離層目標信號由定性分析轉換成定量分析。對巷道冒頂前的力學平衡方程進行理論分析，同時基於三維離層信號分析結果，推導得出頂板失穩的臨界離層面積值，並建立分級的頂板事故預警判據。為實現地質雷達信號對頂板離層進行非接觸式監測與預警奠定理論與套用基礎。
結題摘要
本課題通過理論分析、數值模擬、物理模擬等多種手段，以地質雷達電磁波信號為監測手段，開展對巷道頂板離層的非接觸式監測與預警判據研究。項目開展的主要研究工作以及取得的創新成果如下： 1．通過研究電磁波信號在頂板岩層中不同介質交界面的傳播規律，並分析電磁波信號在頂板岩層中的傳播衰減因素，得出所選擇的地質雷達電磁波是採集頂板離層的一種最佳信號方式。 2．在研究了時域有限差分法的基本原理後，結合頂板離層的特點，通過改變頻率、介電常數、離層厚度、離層深度等參數進行了相應的地質雷達數值模擬。 3．對頂板離層模型進行物理模擬，並對模擬得到的時間剖面圖進行圖像處理。首先對頂板離層地質雷達圖像進行背景移除、FIR濾波、小波去噪等預處理。在對圖像進行預處理後，運用一種改進的多尺度多方向自適應閾值算法對頂板離層進行邊緣檢測。同時改進了傳統的灰度閾值分割算法，對頂板離層地質雷達圖像進行分割並得到了很好的離層區域分割效果。 4．結合頂板離層值(撓度)提出了以頂板離層面積為預警指標並建立了三級事故預警閾值。通過工程實例分析，驗證了事故預警閾值的準確性。
