1、產(chǎn)品介紹
煤礦巷道是安全生產(chǎn)的咽喉要道,存在長(zhǎng)度長(zhǎng)、施工地點(diǎn)多、安全事故多發(fā)等特 點(diǎn)。在巷道掘進(jìn)過程中,巷道前方可能造成安全事故的不良地質(zhì)體,如陷落柱、富水帶、 瓦斯富集區(qū)等。巷道事故已經(jīng)成為煤礦安全生產(chǎn)最主要的威脅之一,嚴(yán)重危害著煤礦 的安全生產(chǎn)。因此提前查明掘進(jìn)頭前方的地質(zhì)及流體分布異常情況,可以提前合理規(guī) 劃和針對(duì)性治理,可有效減少乃至避免動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生。
煤礦巷道隨掘超前探測(cè)系統(tǒng)硬件主要包括數(shù)據(jù)智能采集平板、采集主機(jī)、高精度 地震檢波器、連接電纜組成。
2、產(chǎn)品原理
煤礦巷道隨掘超前探測(cè)技術(shù)使用了HSP 是水平聲波/地震波剖面法(Horizontal Sonic/Seismic Profiling)的英文縮寫,該技 術(shù)遵循惠更斯-菲涅爾原理和費(fèi)馬原理,前提條件是介質(zhì)存在差異的波阻抗(密度*縱波速度)。利用溶洞(腔)、軟弱夾層、破碎地層、 斷層、節(jié)理密集帶、富水構(gòu)造帶等地質(zhì)體與背景地層存在明顯的波阻抗差異,為預(yù)報(bào)提供了理論基礎(chǔ),見圖(a)。 適于 TBM或者掘進(jìn)機(jī)施工煤礦巷道 HSP 法是利用刀盤滾刀破巖產(chǎn)生的震動(dòng)信號(hào)作為探測(cè)震源,對(duì)前方不良地質(zhì)體進(jìn)行空間 成像,實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。〔該波場(chǎng)傳播速度、質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)幅度等與介質(zhì)的組成成分、密度、結(jié)構(gòu)特征等存在密切的相關(guān)關(guān)系〕。 采用空間陣列式測(cè)試布置方法,在接收圍巖震動(dòng)回波的同時(shí),同步接盾構(gòu)機(jī)身震動(dòng)噪聲,盾構(gòu)掘進(jìn)狀態(tài)下,連續(xù)接收震動(dòng) 信號(hào)數(shù)據(jù)量足夠大后(通常連續(xù)接收數(shù)據(jù)時(shí)長(zhǎng)不少于 9 分鐘),圖 (b)為測(cè)試布置示意圖。
1、斷層、陷落柱、沖刷帶、采空區(qū)、矸石層分布、煤層厚度、煤層地壓探測(cè)
2、含水、含瓦斯構(gòu)造安全厚度檢測(cè)。
3、下組煤深度、厚度變化。
4、工作面內(nèi)隱伏構(gòu)造、煤層不連續(xù)地質(zhì)體的探測(cè)。
5、火成巖侵入體探測(cè)
6、頂板垮塌或富集水的采空區(qū)探測(cè)水和隱蔽致災(zāi)因素調(diào)查提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
該適于煤礦掘進(jìn)巷道,HSP法是利用掘進(jìn)機(jī)刀盤滾刀剪切煤層、巖(土)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)作為激發(fā)震源的一類彈性波 探測(cè)方法,其特點(diǎn)表現(xiàn)在:
1、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試便捷,無需破爆或錘激。以掘進(jìn)機(jī)刀盤滾刀破煤、巖震動(dòng)作為激發(fā)震源,測(cè)試的便捷性遠(yuǎn)勝于主動(dòng)源地震波預(yù)報(bào) 方法;
2、檢波點(diǎn)布設(shè)迎合性強(qiáng),可布置與煤礦巷道輪廓任何位置。采用全空間陣列式布極,檢波點(diǎn)可布設(shè)于盾尾面后 0~30 米范 圍煤礦巷道輪廓的任一位置,保證檢波點(diǎn)相互間距大于1.5m,記錄好坐標(biāo)位置即可;
3、無需掘進(jìn)機(jī)停機(jī),不影響施工。采用掘進(jìn)破巖震動(dòng)作為震源,在掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中進(jìn)行探測(cè),無需停機(jī);
4、無測(cè)前準(zhǔn)備工作,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)間短。該方法現(xiàn)場(chǎng)檢波器布設(shè) 10 分鐘左右,測(cè)試時(shí)間在 10~15 分鐘,測(cè)試時(shí)間短;
5、探測(cè)對(duì)象滿足長(zhǎng)距離地震波法探測(cè)要求。該HSP法采用的是地震波反射法探測(cè),可探測(cè)巷道前方可能造成安全事故的不 良地質(zhì)體,如陷落柱、富水帶、瓦斯富集區(qū)等,探測(cè)有效距離不少于 100m。
平頂山某礦采用綜掘機(jī)進(jìn)行開挖作業(yè),煤層巷道隨掘超前探測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)裝置布設(shè)如圖1所示。在煤層工作面掘進(jìn) 巷迎頭后方布設(shè)一套TEM-HSP煤礦巷道隨掘超前探測(cè)系統(tǒng),外接8支地震檢波器,編號(hào)S1-S8,道間距3m,布設(shè)于巷道工 作面煤層壁幫。由于巷道隨掘過程中迎頭后方10m之內(nèi)安全性較差、10-20m之內(nèi)煤灰較大。因此,迎頭后方支地震檢 波器S1根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境布設(shè)在迎頭后方10-20m范圍內(nèi),迎頭每推進(jìn)20m,支地震檢波器S8往前移動(dòng)48m,距離 巷道迎頭10-20m,整個(gè)探測(cè)裝置隨著巷道迎頭前進(jìn)而交替前移。地震檢波器安裝鉆孔深度3m,俯角孔3°,如圖2所示。