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专利名称：一种地层测定模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地层测定模拟装置。
背景技术：
在煤矿开采之前，需要对当地的地层情况进行检测，目前主要采用地质雷达技术，通过天线向地下发射宽频带雷达波，遇到波阻抗分界面就产生反射，通过分析反射信号能量变化达到解释地下目标体的目的。如果雷达发射的宽频雷达波入射到尺寸较波长小得多的障碍物时，即发生散射现象。雷达波在破碎区域内传播时，破碎区内的小截面将产生大量散射波，而接收天线接收到的是散射波的干涉信号，在散射区域内雷达波处于无源散射状态，每个散射区均有自身散射主频，破碎区域散射主频高于介质连续区域；而雷达波在空腔体内传播时，由于不存在散射和反射，接收到的主要以仪器本身的低频漂移和天线之间的微弱振荡信号为主，频率成份较低。因此针对地下开采破碎区域探测，既可以从反射信号的能量变化角度进行解释(直接解释)，也可以从信号在介质传播过程中的频谱变化进行解释(间接解释)。谱分析方法分为两大类非参数化方法和参数化方法。非参数化谱分析(如周期图法)又叫经典谱分析，其主要缺陷是频率分辨率低；而参数化谱分析又叫现代谱分析，它具有频率分辨率高的优点。现代谱中的ARMA (自回归-滑动平均模型)谱分析是一种现有的建模方法，即通过对平稳线性信号过程建立模型来估计功率谱密度，能在低信噪比时提取信号特征，用现代谱中的ARMA谱分析破碎区域的响应特征具有更高的分辨率。但在进行ARMA谱分析之前，需要了解各地层对ARMA谱的影响。因此，为了能够利用高分辨率的ARMA谱分析技术进行地质测定，有必要提供一种地质测定的模拟装置。

实用新型内容本实用新型的内容是提供一种地层测定模拟装置，方便利用ARMA谱分析方法，提高地层测定的精度。为实现上述目的，本实用新型采取了如下的技术方案本实用新型的地层测定模拟装置包括原地层、空洞松散回填层、碎石回填层和干燥锯末层。所述原地层为正常地层中的一块长方体形区域，在所述原地层右上部设有长方体形缺口，在所述缺口底端设有干燥锯末层，在所述缺口中的所述干燥锯末层上方设有所述空洞松散回填层和所述碎石回填层，所述空洞松散回填层和所述碎石回填层并排将所述缺口填满。所述空洞松散回填层的材料为松散土，所述碎石回填层的材料为碎石。所述原地层、空洞松散回填层、碎石回填层和干燥锯末层分别模拟正常地层、空洞松散区、地下岩层破碎区和地下水，通过各地质层在雷达波反射后对ARMA谱的影响，判断出雷达波所测定的地层的地质情况。优选地，所述空洞松散回填层、碎石回填层和干燥锯末层均为长方体，以便于更为准确地分析各不同地层对ARMA谱的影响情况。优选地，所述空洞松散回填层的宽度为0. 8m-l. 2m,进一步优选为1. Om ;所述碎石回填层宽度为1. Om-1. 4m，进一步优选为1. 2m ;所述空洞松散回填层和所述碎石回填层的厚度为1. 5m-2. 5m，进一步优选为2. Om ;所述干燥锯末层厚度为10cm-30cm，进一步优选为20cmo由于模拟反射装置模拟了待开采区域的各种地层情况，经过分析可得出各地层对ARMA谱密度的影响，从而在用地质雷达对待开采区域进行地质观测时，能够更加准确地判断出地层分布情况。

图1为本实用新型的纵向剖面视图。
具体实施方式
在待开采区域的地层一般包括正常地层、破碎带和塌陷松散区，为模拟这三种地层对雷达波的ARMA谱密度的影响，设计出了如图1所示的地层测定模拟装置2。地层测定模拟装置2包括原地层21、空洞松散回填层22、碎石回填层23和干燥锯末层24，分别模拟正常地层、空洞松散区、地下岩层破碎区和地下水。原地层21为待观测区域的正常地层中的一个长方体区，在原地层21的右上部设有一长方体形缺口，在所述缺口底端铺设干燥锯末层24，在所述缺口的干燥锯末层24上方，长方体形的空洞松散回填层22和碎石回填层23并排将所述缺口填满。空洞松散回填层22宽度(指图中截面上的水平方向上的长度，下同)优选为
0.8m-1.2m，进一步优选为1. Om;碎石回填层23宽度优选为1. 0m_l. 4m，进一步优选为
1.2m ;空洞松散回填层22和碎石回填层23的厚度(指图中截面上的纵向长度，下同)优选为1. 5m-2. 5m，进一步优选为2m ;干燥锯末层24位于空洞松散回填层22和碎石回填层23的下方，厚度优选为10cm-30cm，进一步优选为20cm。空洞松散回填层22和碎石回填层23是由从地表向原地层I开挖长方体形坑洞，在下方铺设干燥锯末后，在干燥锯末层24上方分别用松散土和不规则碎石进行回填而形成，其中碎石回填层23采用的最大碎石直径为0. 5m,回填后经过压实处理。进行回填的松散土和不规则碎石的湿润情况可根据待开采区的地质进行调整，例如如果待开采区地质较为干燥，则空洞松散回填层22、碎石回填层23可分别采用经过干燥处理过的松散土和不规则碎石，其相对介电常数均控制在7以下。如果待开采区的煤层上部为砂岩(高阻体)，则为了尽量模拟该地质情况，空洞松散回填层22选用的回填物优选为高阻松散土。在地层测定模拟装置2上方放置地质雷达，由地质雷达向地层测定模拟装置2发射雷达波，经对地层测定模拟装置2反射回来的雷达波进行分析，即可明确各种地质结构对于ARMA谱密度的影响，当用地质雷达对待观测区域进行实地测定时，即可根据上面所得出的影响数据，提高对于雷达波的分析精度，从而更准确地判断出地质情况。上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由各权利要求限定。
权利要求1.一种地层测定模拟装置，其特征在于，包括原地层、空洞松散回填层、碎石回填层和干燥锯末层； 所述原地层为正常地层中的一块长方体区域，在所述原地层右上部设有长方体形缺口，在所述缺口底端设有干燥锯末层，在所述缺口中的所述干燥锯末层上方设有所述空洞松散回填层和所述碎石回填层，所述空洞松散回填层和所述碎石回填层并排将所述缺口填满； 所述空洞松散回填层的材料为松散土，所述碎石回填层的材料为碎石。
2.根据权利要求1所述的地层测定模拟装置，其特征在于，所述空洞松散回填层、碎石回填层和干燥锯末层均为长方体。
3.根据权利要求1或2所述的地层测定模拟装置，其特征在于，所述空洞松散回填层的宽度为O. 8m-l. 2m，所述碎石回填层宽度为1. Om-1. 4m，所述空洞松散回填层和所述碎石回填层的厚度为1. 5m-2. 5m,所述干燥锯末层厚度为10cm_30cm。
4.根据权利要求3所述的地层测定模拟装置，其特征在于，所述空洞松散回填层的宽度为1.0m，所述碎石回填层的宽度为1. 2m，所述空洞松散回填层和所述碎石回填层的厚度为2m,所述干燥锯末层厚度为20cm。
专利摘要本实用新型提供了一种地层测定模拟装置，包括原地层、空洞松散回填层、碎石回填层和干燥锯末层。所述原地层为正常地层中的一块长方体形区域，在所述原地层右上部设有长方体形缺口，在所述缺口底端设有干燥锯末层，在所述缺口中的所述干燥锯末层上方并排设有能降所述缺口填满的所述空洞松散回填层和所述碎石回填层。所述空洞松散回填层的材料为松散土，所述碎石回填层的材料为碎石。当用地质雷达对所述地层测定模拟装置进行测定后，可分析得出各地层对ARMA谱密度的影响，提高了地质雷达观测地质时的准确程度。
文档编号G01V3/12GK202886623SQ20122040076
公开日2013年4月17日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者李全生, 朱国维, 张建民, 张凯 申请人:中国神华能源股份有限公司, 中国矿业大学(北京)