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專(zhuān)利名稱：基于反射槽波信號(hào)的煤巷超前探測(cè)斷層方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦斷層超前探測(cè)方法，尤其基于反射槽波信號(hào)的煤巷超前探測(cè)斷層方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)煤礦安全形勢(shì)仍然十分嚴(yán)峻，出現(xiàn)群死群傷的礦難主要是煤與瓦斯突出事故和礦井突水事故，這兩大災(zāi)害源都與礦井地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，其中地質(zhì)構(gòu)造以斷層最為突出，因此預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)煤巷前方斷層對(duì)于安全掘進(jìn)起著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前煤巷主要采用鉆探進(jìn)行超前探測(cè)，但鉆探施工效率低且存在一孔之見(jiàn)的局限，如施工不當(dāng)還可能導(dǎo)致瓦斯爆炸及突水事故。在這種背景下，地球物理方法最近幾年得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；目前在煤巷進(jìn)行超前預(yù)報(bào)的地球物理方法主要包括地震類(lèi)、電磁法類(lèi)及其他類(lèi)技術(shù)，其中用于煤巷前方構(gòu)造探測(cè)主要采用地震類(lèi)方法，如MSP技術(shù)及RTSP技術(shù)；但MSP、RTSP技術(shù)通常需要在左右?guī)筒贾?4個(gè)炮孔或錘擊點(diǎn)及2個(gè)三分量檢波點(diǎn)，施工時(shí)間較長(zhǎng)，且后續(xù)處理步驟多，不利于快速開(kāi)展斷層超前預(yù)報(bào)工作。為此本發(fā)明提出一種較快捷的方法，以便指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)安全掘進(jìn)。該方法主要基于反射槽波信號(hào)，根據(jù)礦井地震知識(shí)可知:相比頂?shù)装鍘r層，煤層速度較低，是一個(gè)低速夾層，在煤層間存在波導(dǎo)現(xiàn)象，故煤層中存在槽波，煤層槽波速度V可利用常規(guī)礦井地震方法獲取；當(dāng)激發(fā)的槽波遇到斷層時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的反射槽波信號(hào)，因此可利用反射槽波信號(hào)反演斷層位置。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的煤礦斷層探測(cè)方法施工時(shí)間較長(zhǎng)且后續(xù)處理步驟多的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于反射槽波信號(hào)的煤巷超前探測(cè)斷層方法，該探測(cè)方法利用反射槽波運(yùn)動(dòng)學(xué)特征信息進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，易于操作，成本低，且后續(xù)處理問(wèn)題較少，能夠很快的得到探測(cè)結(jié)果，探測(cè)效率高，結(jié)果準(zhǔn)確， 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全掘進(jìn)起了很好的指導(dǎo)作用。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:該基于反射槽波信號(hào)的煤巷超前探測(cè)斷層方法其步驟如下:(I)煤巷迎頭前方0.5m處布置I個(gè)X分量傳感器，作為1#檢波點(diǎn)，然后向前依次間隔0.5m布置另外5個(gè)X分量傳感器，依次為2#、3#、4#、5#、6#檢波點(diǎn)；6#檢波點(diǎn)前方0.5m處布置I個(gè)炮點(diǎn)，在巷道布置的地震儀器可獲取地震記錄；
(2)根據(jù)地震波傳播時(shí)間先后順序，地震記錄中可確定1#_6#檢波點(diǎn)的直達(dá)波及斷層反射槽波地震信號(hào)區(qū)域；
(3)從1#檢波點(diǎn)反射槽波波列中搜索最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間^
(4)求出1#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑4其中: = (V、+3)/2 ;以1#檢波點(diǎn)為圓心I1為半徑畫(huà)圓弧L1 ；
(5)同第(3)步驟得出2#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t2，求出2#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑b其中:r2 =(v%+2.5)/2 ;以2#檢波點(diǎn)為圓心，L力半徑畫(huà)圓弧L2 ；
(6)同第(3)步驟得出3#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間^，求出3#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑Q ,其中:r3=0*t3+2)/2 ;以3#檢波點(diǎn)為圓心，為半徑畫(huà)圓弧L3 ；
(7)同第(3)步驟得出4#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間％，求出4#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑r4，其中:r4 = 03*%+1.5)/2 ;以4#檢波點(diǎn)為圓心，4為半徑畫(huà)圓弧L4 ；
(8)同第(3)步驟得出5#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t5，求出5#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑I其中:r5 = (v%+l)/2 ;以5#檢波點(diǎn)為圓心!力半徑畫(huà)圓弧L5 ；
(9)同第(3)步驟得出6#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間I求出6#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑,其中: = (v% +0.5)/2 ;以6#檢波點(diǎn)為圓心I力半徑畫(huà)圓弧L6 ；
(10)如上L1 L6的6個(gè)圓弧的相交位置與迎頭位置的水平距離即為迎頭前方斷層位置。本發(fā)明的有益效果是，該探測(cè)方法利用反射槽波運(yùn)動(dòng)學(xué)特征信息進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，易于操作，成本低，且后續(xù)處理問(wèn)題較少，能夠很快的得到探測(cè)結(jié)果，探測(cè)效率高，結(jié)果準(zhǔn)確，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全掘進(jìn)起了很好的指導(dǎo)作用。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的觀測(cè)系統(tǒng)布置圖。圖2是6個(gè)檢波點(diǎn)X分量斷層反射槽波信號(hào)分布示意圖。圖3是1#檢波點(diǎn)反射槽波波列及最大振幅值位置示意圖。圖4是L1圓弧不意圖。圖5是6個(gè)圓弧交匯示意圖。
具體實(shí)施例方式在圖中，該基于反射槽波信號(hào)的煤巷超前探測(cè)斷層方法其步驟如下:
(1)煤巷迎頭前方0.5m處布置I個(gè)X分量傳感器，作為1#檢波點(diǎn)，然后向前依次間隔
0.5m布置另外5個(gè)X分量傳感器，依次為2#、3#、4#、5#、6#檢波點(diǎn)；6#檢波點(diǎn)前方0.5m處布置I個(gè)炮點(diǎn)，在巷道布置的地震儀器可獲取地震記錄，觀測(cè)系統(tǒng)布置具體如圖1，圖中向右為掘進(jìn)方向；
(2)根據(jù)地震波傳播時(shí)間先后順序，地震記錄中可確定1#-6#檢波點(diǎn)的直達(dá)波及斷層反射槽波地震信號(hào)區(qū)域，如圖2所示；
(3)從1#檢波點(diǎn)反射槽波波列中搜索最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間^如圖3所示；
(4)求出1#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑^其中:η= (V'+3)/2 ;以1#檢波點(diǎn)為圓心，η為半徑畫(huà)圓弧L1，如圖4所示；(5)同第(3)步驟得出2#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間h，求出2#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑L其中:r2 =(v%+2.習(xí)/2 ;以2#檢波點(diǎn)為圓心！力半徑畫(huà)圓弧L2 ；
(6)同第(3)步驟得出3#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，求出3#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑 ,其中:r3=(v%+2)/2 ;以3#檢波點(diǎn)為圓心A為半徑畫(huà)圓弧L3 ；
(7)同第(3)步驟得出4#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t4，求出4#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑H苴中A =(ν%+1ι5)/2 ;以4#檢波點(diǎn)為圓心，I4為半徑畫(huà)圓弧L4 ；
(8)同第(3)步驟得出5#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間L，求出5#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑，其中'.tS = Iv+1)/2 ；以5#檢波點(diǎn)為圓心，Ij為半徑畫(huà)圓弧L5。(9)同第(3)步驟得出6#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間ts，求出6#檢波點(diǎn)為圓
心的圓半徑I6,其中: = (v*te+0.5)/2 ;以6#檢波點(diǎn)為圓心I力半徑畫(huà)圓弧Le ；
(10)如上L1 ' L6的6個(gè)圓弧的相交位置與迎頭位置的水平距離即為迎頭前方斷層位置,如圖5所 示。
權(quán)利要求
1.基于反射槽波信號(hào)的煤巷超前探測(cè)斷層方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:(1)煤巷迎頭前方0.5m處布置I個(gè)X分量傳感器，作為1#檢波點(diǎn)，然后向前依次間隔.0.5m布置另外5個(gè)X分量傳感器，依次為2#、3#、4#、5#、6#檢波點(diǎn)；6#檢波點(diǎn)前方0.5m處布置I個(gè)炮點(diǎn)，在巷道布置的地震儀器可獲取地震記錄； (2)根據(jù)地震波傳播時(shí)間先后順序，地震記錄中可確定1#_6#檢波點(diǎn)的直達(dá)波及斷層反射槽波地震信號(hào)區(qū)域； (3)從1#檢波點(diǎn)反射槽波波列中搜索最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間q (4)求出1#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑I1其中=T1=^^+3)/2 ;以1#檢波點(diǎn)為圓心為半徑畫(huà)圓弧L1 ； (5)同第(3)步驟得出2#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t求出2#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑h其中: =(v%+2.,;以2#檢波點(diǎn)為圓心，r」為半徑畫(huà)圓弧L2 ； (6)同第(3)步驟得出3#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，求出3#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑I其中=I3= (v%+2)/2 ;以3#檢波點(diǎn)為圓心A為半徑畫(huà)圓弧L3 ； (7)同第(3)步驟得出4#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間U，求出4#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑U其中4=0%+1.5)/2 ;以4#檢波點(diǎn)為圓心A為半 徑畫(huà)圓弧L4 ； (8)同第(3)步驟得出5#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間求出5#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑，其中:r5= (v*t5+1)/2 ;以5#檢波點(diǎn)為圓心，r,為半徑畫(huà)圓弧L5 ； (9)同第(3)步驟得出6#檢波點(diǎn)最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間^，求出6#檢波點(diǎn)為圓心的圓半徑&，其中:ι.6= >η6+0.5)/2 ;以6#檢波點(diǎn)為圓心，r6為半徑畫(huà)圓弧L6 ;(10)如上LiL6的6個(gè)圓弧的相交位置與迎頭位置的水平距離即為迎頭前方斷層位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于反射槽波信號(hào)的煤巷超前探測(cè)斷層方法，該方法包括煤巷迎頭前方依次布置1#、2#、3#、4#、5#、6#檢波點(diǎn)及炮點(diǎn)、地震記錄中可確定1#-6#檢波點(diǎn)的直達(dá)波及斷層反射槽波地震信號(hào)區(qū)域、分別找到1#-6#檢波點(diǎn)反射槽波波列中搜索最大振幅值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間、畫(huà)出以檢波點(diǎn)為圓心的六個(gè)圓弧、6個(gè)圓弧的相交位置與迎頭位置的水平距離即為迎頭前方斷層位置。該探測(cè)方法利用反射槽波運(yùn)動(dòng)學(xué)特征信息進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，易于操作，成本低，且后續(xù)處理問(wèn)題較少，能夠很快的得到探測(cè)結(jié)果，探測(cè)效率高，結(jié)果準(zhǔn)確，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全掘進(jìn)起了很好的指導(dǎo)作用。
文檔編號(hào)G01V1/00GK103235333SQ20131012446
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者劉盛東, 王勃, 黃蘭英, 胡澤安, 楊真 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)