地震波超前探测技术在岩巷掘进中的应用 李明
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环境工程2019·02102Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究巷道掘进超前探测技术应用分析*柳建锋(汾西矿业高阳煤矿 山西 032306)摘要:煤矿井下地质构造复杂,巷道掘进面临各种风险,对巷道掘进工作面前方区域进行探测显得十分有必要,本文对煤矿井下巷道常用地质超前勘探技术进行归纳总结,并对比分析常用的超前技术勘探设备,以期能更好的促进巷道掘进工作面超前勘探技术的应用发展。
关键词:巷道掘进;超前勘探;设备分析中图分类号:T 文献标识码:AApplication Analysis of Advance Detection Technology of Roadway TunnelingLiu Jianfeng(Fenxi Mining Gaoyang Coal Mine, Shanxi, 032306)Abstract :The underground geological structure of coal mine is complex and roadway tunneling faces various risks, so it is very necessaryto detect the area in front of roadway drivage. This paper summarizes the commonly used geological advanced exploration techniques in coal mine underground roadway, and compares and analyzes the commonly used advanced technology exploration equipment, aiming to better promote the application and development of advanced exploration techniques in roadway drivage face.Key words :roadway drivage ;advance exploration ;equipment analysis巷道是矿井正常生产运行的基础,据有关统计资料,我国每年新掘巷道超过10000Km,煤矿井下条件十分复杂,存在断层、褶曲、溶洞、陷落柱等不良地质情况,当巷道掘进前方存在较小的地质构造异常带,超前地质勘探未查明时,便给巷道掘进带来安全隐患,如:瓦斯突出、透水、岩暴等灾害,影响采掘系统的正常布置,更有甚者会对矿井后期的正常回采带来不利影响。
2024年岩石巷道安全快速掘进技术摘要:针对硬岩巷道安全快速掘进施工问题,探讨了有关目前实现坚硬岩石巷道安全快速掘进需要解决的技术问题,重点探讨了硬岩爆破新型高威力安全炸药与相关爆破专家系统的研究方向,可供相关科技工作者参考借鉴。
关键词:岩巷安全快速掘进引言随着我国工业化水平逐步提高,能源的需求量日益增加,而80%的能源来自煤炭。
岩巷工程是煤炭工业发展的基石,也是企业可持续发展战略的要项工作。
岩巷快速掘进是矿井水平、采区、采场“三大接替”顺利进行的根本保证。
岩石巷道施工时,如果巷道断面大,完整坚硬(f12),前方构造透明度低,势必影响掘进速度,进而影响煤炭高产高效。
为了实现岩巷掘进速度的提高,满足日益增长的煤炭需求,本文对现有的有关岩巷掘进的装备、技术等发展方向进行了初步总结和分析。
1快速掘进机械配置在岩石巷道掘进施工时,要根据巷道掘进时巷道运输、通风、排水、通讯、电力、高压风水管路、工人上下班及施工管理等具体情况,对机械配置、运输方式的选择、钻爆作业、运输装碴作业、锚喷支护作业及机械车辆方案进行合理调配,满足施工需求。
1.1改进设备装备,提高机械化作业水平:机械设备要保证现场操作安全,提高掘进效率,降低劳动强度,而且巷道成型要好。
1.2合理布置装运碴作业线:所选择的装碴机械必须具备装碴效率高,性能稳定,坚实耐用的特点。
机车和矿车应统一考虑,选择大容量矿车必然要选择大功率机车,二者必须匹配。
还要考虑线路铺设质量和装运碴设备数量等因素。
1.3改进施工工艺,实现掘喷平行作业:掘喷平行作业能有效缩短循环时间,有利于采用合理中深孔爆破,进行大循环作业,大大提高掘进速度。
1.4采用科学的施工组织和管理方法:组织正规循环作业和多工序平行交叉作业,严格执行一系列行之有效的管理制度,提高职工的业务素养,确保机械设备的正规使用和爆破技术的严格执行。
2超前地质探测技术研究可靠准确的巷道超前探测技术是巷道掘进安全保障。
“两探”在21上采区辅助运输上山巷道掘进中的应用摘要:按照《煤矿安全规程》、《煤矿地质工作规定》、《防治煤与瓦斯突出细则》等相关规定,准确掌握煤层层位,探明地质构造情况,防止误近煤层作业、误揭煤层或地质构造,避免发生瓦斯事故,按照“有掘必探、先探后掘”原则开展瓦斯地质超前钻探工作,明确地质超前探目的及任务,详细收集施工区域及周围的采掘工程状况、煤层赋存状况、构造控制程度、水文地质条件、物探结果、瓦斯赋存情况等资料,制定有针对性的超前钻探设计。
关键词:地质超前探、煤层、地质构造引言:21上采区辅助运输上山施工层位位于二1煤层底板北岔沟砂岩,设计工程量508m,经实际探测,钻场顶板距二1煤层底板法向距离21.8-24.7m,瓦斯地质超前探工程共施工5轮,每轮设计工程量约450m,每轮施工5个钻孔。
一、施工方法:(一)物探设计要求:探测使用YCS512矿用本安型瞬变电磁仪进行探测,探测期间利用共面偶极进行剖面探测,探测巷道掘进方向范围10-150m,煤层顶板向上30m至底板向下约0-100m范围内。
设计探测共分2个方向,每个方向9道,共计18道,按设计方位角向迎头及底板进行勘探,探测角度为+10°、-30°,每15°探测一道,控制距离约150m(探点向前15-20m范围为探测盲区)。
(二)瓦斯超前钻探设计、施工措施及钻探成果要求:1、掘进工作面瓦斯地质超前钻探前方控制距离原则上不超过100m(定向钻机控制距离除外),巷道两侧帮距不小于15m(煤层倾角大于25°时,巷道两帮距按10m、20m执行)。
2、岩巷超前探测评价超前距不低于20m,循环探查掘进。
超前评价距离按有效控制范围确定(巷道前方各方向共同控制范围确定)。
3、钻探设备原则上采用扭矩不小于4000N·m,钻杆直径不小于Φ73mm,钻具组合合理。
4、矿井地测部门应与设计、生产、防突、通风、施工单位等部门交流沟通,统筹设计、合理安排瓦斯地质超前探施工。
浅谈巷道掘进超前探测技术的应用张军【摘要】矿井水害是制约煤矿安全高效生产的主要地质灾害之一,对其进行预测和预防有着非常重要的意义.分析了瞬变电磁法、直流电法的技术手段和应用特点,以同煤集团下属某矿井为例,以瞬变电磁法、直流电法同时进行探查作业,并对2种方法得出的数据进行分析.实证结果表明,这2种方法都可以有效判断煤矿井下富水区域位置,数据重合位置相对富水性区域几率较大,为掘进工作提供指导.在应用时,可以利用两者结合的综合物探技术,既提高探测的精度,又通过互相验证提高了探测可靠性.【期刊名称】《陕西煤炭》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】3页(P172-174)【关键词】矿井水害;物探;瞬变电磁法;直流电法;富水区【作者】张军【作者单位】大同煤矿集团安全监管五人小组管理部,山西原平 034100【正文语种】中文【中图分类】TD263.20 引言矿井水害是煤矿最为需要预防的井下地质灾害之一,严重制约煤矿正常安全生产秩序[1]。
我国大部分煤矿仍以井工开采为主,并且开采规模和深度日益加大,作业环境也日益复杂,井下发生突水、淹井、透水事故发生几率更加频繁,同时危害也十分严重,仅2017年为例,全国共有4起造成人事死亡的井下透水事故,分别为湖北省襄阳市保康县某磷矿、河南省三门峡市峡州某铝矿、山西省太原市清徐县某煤矿及甘肃省白银市平川区某煤矿,死亡人数18人。
如何通过矿井突水预测和预报技术有效对井下作业提供指导对煤矿安全生产具有十分重要的意义。
因此,为避免井下突水、透水事故的发生,地球物理工作者根据井下地质水文情况针对井下作业环境及时、有效、精确的做出地球物理预测、预报技术。
这就对相关工作人员在矿井地质水文理论、水害预测技术以及水害防治与控制技术等方面的研究十分迫切,十分具有经济与社会价值。
1 突水形成矿井突水事故发生受矿井地质环境和采动变化影响,通常水源为煤层中下覆层承压水或者已采工作面采空区积水,隔水层、防水煤柱破坏后,导水通道形成后水源进入工作面造成涌水量增加进而发展成为水害,进入方式受隔水层破坏形式影响,发生形式分为突发、缓发和滞发3类。
煤矿掘进巷道地质雷达超前探测数值模拟及应用仇念广【期刊名称】《《矿业安全与环保》》【年(卷),期】2019(046)005【总页数】5页(P42-46)【关键词】煤矿; 掘进巷道; 地质异常体; 超前探测; 地质雷达; 时域有限差分; 正演模拟【作者】仇念广【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039【正文语种】中文【中图分类】TD163; P412.25近年来,煤矿开采所面临的地质灾害问题日益严重[1-2]。
在煤矿巷道掘进过程中,地质条件复杂多变,目前主要采用瞬变电磁、直流电法、地震波与地质雷达等技术进行超前地质探测[3]。
其中,地质雷达具有高分辨率、高效率、强抗干扰性、宽频带、无损探测和应用灵活方便等特点[4],探测准确率可达80%[5],对于煤矿井下巷道有限空间、恶劣环境更有效、实用。
地质雷达多用于隧道超前探测、路基或桩基检测等工程领域,在煤矿井下的应用相对较少。
至今,国内主要有中煤科工集团重庆研究院有限公司和中国矿业大学(北京)两家单位开展相关研究工作,分别研制出KDL系列、KJH-D型和ZTR系列3种装备。
自20世纪70年代以来,高克德[6]、邵雁[7]、宋劲[8]等开展了煤矿掘进巷道地质雷达超前探测的研究;梁庆华等[9]研究了地质雷达在瓦斯富集区探测中的应用;PENG Suping等[10]进一步研究了地质雷达在煤矿探测中的处理分析方法。
目前,掘进巷道地质雷达超前探测的应用多参考工程领域的成果[11-12],但受限于煤矿井下掘进巷道的有限空间,其具有自身的独特性。
以电磁波传播理论和时域有限差分原理为基础,进行正演模拟分析,在新景矿通过已知地质条件的雷达探测,总结地质雷达在煤矿掘进巷道超前探测中的反射特征,在此基础上进行应用试验。
1 地质雷达超前探测原理煤矿掘进巷道地质雷达超前探测是通过向掘进工作面前方定向发射电磁波,并接收前方反射回来的电磁波为基础来研究掘进前方地质条件的一种方法[13]。
东峰煤矿快速掘进巷道与支护技术的应用研究发布时间:2022-07-10T07:43:35.388Z 来源:《工程建设标准化》2022年第37卷3月第5期作者:刘鹏城[导读] 在煤矿井下巷道施工过程中,影响巷道支护的因素很多。
刘鹏城山西兰花集团东峰煤矿有限公司山西晋城 048000摘要:在煤矿井下巷道施工过程中,影响巷道支护的因素很多。
因此,在一些地质条件和基础条件较好的地段,可以加快开挖速度。
但在一些复杂多变的地质条件下,煤岩层的稳定性较差,对掘进速度和施工质量有很大影响,而且顶板也容易损坏,会导致顶板坠落、坍塌事故,威胁巷道安全,所以必须加以控制。
本文就对此进行了探讨,以供参考。
关键词:东峰煤矿;快速掘进;支护技术一、东峰煤矿巷道快速掘进的几种支护方法1.1锚喷式支护可缩性的支架是由一种较为特殊的金属制造而成,它的荷载能力受到很多方面的因素影响,像连接件的工作状态,支架的整体构造状况都会对其产生一定的影响。
值得一提的是,这种支架所能够承受的力度是在研发时测量出来的定量,因此,在使用这种支架时就要精确无误的判断他所承受的范围,注意此支架可能出现变形的问题。
一般情况可缩性支架的极限承受能力要超出它实际的承受能力,此种极限极可能会有一定的安全隐患,所以技术人员在使用这种支架时,要时刻注意它的情况,最好不超出其实际的承受能力。
1.2预留柱支护使用预留柱来支护可以说是一种比较传统的支护方式了,在实践操作上有一定的经验。
预留柱支护就是在一个区间内,在其上下区段之间会留有一定的宽度空隙,这种方式就有效错开了整个面积带来的压力,在一定程度上可以减少压力带来的荷载。
虽然这种方法操作原理简单,但是却可以有效的对顶板进行支护。
由于这种方法的成本代价很高,并且也比较难维护,因此在探求其他的方式去替代,但是它还是有用武之地的。
1.3锚杆支护锚杆支护属于一种形式构造的方式,主要有锚杆体、钢带、托盘和网几种构件组成,作为一种经常用到的支护技术,在煤矿巷道支护方面起到抗拉和抗剪的功能,在巷道表面受到压力和巷道岩体接触时,金属托盘可以预防围岩脱离层面的问题,并且可以很好的控制围岩节理裂缝舒张和结构面的滑动现象。
震电综合物探技术在巷道超前探测中的应用研究摘要:针对西南地区矿井所面临的复杂构造和水文地质条件,本文基于反射地震法和瞬变电磁法提出了一种震电结合的综合物探方法。
基于弹性波场和电磁场的场源优势,可实现对掘进巷道前方隐伏构造的多特征探测。
其中,在井下复杂的探测环境下,设计了针对性的反射地震波探测观测系统,可以保证数据解译需要的基本信噪比,降低数据的随机解译误差;针对井下瞬变电磁的全空间探测环境,采用了半圆形全角度的观测系统,实现对探测空间的全覆盖探测,提高了数据解译的空间精度。
在工程实例中,该方法预测断层的空间误差在10%以内,经钻探验证后,工作面的涌水量高达130m3/h。
说明该方法可以有效的解决矿井巷道隐伏构造的多特征解释难题。
1引言煤炭是我国主要的能源供给物质,占据我国主题能源的70%。
在我国工业化快速发展的时代背景下,对煤炭的需求与日俱增[1]。
安全、快速、高效的矿井生产更依赖于精准可靠的地质预报方法,尤其是在地质条件复杂的双突矿井中。
隐伏地质构造不仅会影响煤的产量,同时也会让矿井生产面临瓦斯和水的突出威胁[2]。
井下地震和瞬变电磁等综合物探方法具有更低的探测成本和直观可靠的探测结果,在其弹性和电性场源优势下,被广泛的应用于矿井构造及富水区调查。
反射地震法对介质差异界面的识别具有较高的准确率和精度,这一结论来源于大量的工程应用实例[3]。
电磁场的优势在于其对低阻体介质的敏感特性,因而,瞬变电磁法探测技术常常被用于矿井富水区的探查[5]。
综合探测技术相较于传统的单一物探方法,能实现巷道前方隐伏构造的多属性探查,例如断层的空间分布位置、导水特征或是更加准确产状半定量分析[6]。
基于综合物探方法的优势,本文采用反射地震法和瞬变电磁法相结合的综合物探技术,对研究区复杂构造和复杂水文地质条件下的巷道隐伏构造进行多特征探测应用研究。
从场源的优势出发,实现对隐伏构造的精细化探测和特征分析。
2研究区概况研究区位于我国的云贵高原,地表植被发育。
论矿山井巷掘进及采矿中TSP技术的运用众所周知,采矿生产与矿山井巷掘进经常会受到环境影响和地质影响,出现安全事故隐患。
因此,开发地质预报技术势在必行。
多年来,国内外对相关技术进行了诸多研究,电磁法、机械钻探法以及远红外线等方法都已经退出历史舞台,地震法逐渐向超前预报过渡。
超前预报的主流方式包括以下几种:TST、HSP、TGP、TSP等。
在西方国家,TSP已经有了多年的应用历史,并不断改进升级。
只有不断加强超前预报的准确性,才能让TSP技术在采矿生产与矿山井巷掘进中发挥最大效能。
1 TSP超前预报工作原理由于矿山地质环境复杂,在开采施工过程中经常会遇到破碎带、不良地质等方面影响。
随着开采力度的不断加大,安全事故也屡屡发生。
受到地质环境影响,也增加了开采难度。
在施工过程中经常会出现涌水、冒顶等现象,这就需要在掘进过程中增加超前支护措施。
其中,安全系数和掘进速度取决于岩石的岩质和地质构造,准确查出实际地质情况并采取有效施工方式尤为重要。
但由于不同地质中存在不同岩体特征,这就需要在掘进生产过程中增加地质超前预报。
目前超前探测的方法多种多样,但传统方式不能满足现代化生产需求,且费用高速度慢,因此开发超前预报系统势在必行。
图1 TSP超前预报工作原理图瑞士安博格公司研发的TSP超前预报系统,具有预报距离长、适用范围广以及数据处理简单且无施工干扰等特点,在复杂地质预报中,有较强的应用效果。
其利用地震波反射原理,需要人工制造地震震源,并通过接收器和传感器接收并分析处理数据。
具体工作原理如图1所示。
通常情况下,采用小剂量炸药进行爆破,通过震波沿着巷道剖面传播方式进行球面传播。
当波动遇到岩体阻碍时就会发生折射或反射,反射引号的信息被地震检波器接收记录。
同时,由于折射波会一直传播,遇到不同介质过程中会产生不同的折射反应。
通过分析反射波或折射波时间曲线,可以计算出断层或岩层的距离和位置。
利用TSP配套软件进行数据评估,可以得出需要的数据参数,如泊松比、岩石密度等。
地震波超前探测技术在岩巷掘进中的应用李明
发表时间:2019-06-21T17:17:41.583Z 来源:《工程管理前沿》2019年第04期作者:李明
[导读] 地震反射波和面波勘探两种方法,通过钻探成果、巷道实际揭露资料与地震波超前探测成果进行对比验证,从而得出效果评价。
淮南矿业集团潘二煤矿潘四东井,安徽淮南 232000
摘要:根据矿井安全生产要求,应做到“有疑必探,先探后掘”。
目前对地质构造及破碎带探测敏感的方法为地震波勘探,本次采用地震反射波和面波勘探两种方法,通过钻探成果、巷道实际揭露资料与地震波超前探测成果进行对比验证,从而得出效果评价。
关键词:矿井;地质构造;地震反射波;面波勘探
1概况
潘四东煤矿11613底抽巷掘进工作面位于潘四东煤矿-650m水平东一A组煤采区,巷道主要施工层位位于1煤底板c31灰岩层内,部分斜巷穿3、1煤、c32灰岩,巷道揭露的主要岩性为泥岩、细砂岩、3、1煤、 c31灰岩、 c32灰岩、煤线等。
2 地震波超前探工程设计
2.1反射波超前探方法原理
浅层反射地震勘探,是利用人工激发的地震波在岩土层中传播时发生的反射现象,采集地震波数据,利用偏移成像技术获取探测空间的二维地震剖面,通过对地震剖面的解译得到目的层位的赋存特征及其它地质条件。
根据反射波原理,单道观测系统有相应波路图,且它的时距曲线方程为:
反之,根据测试波形求取反射相位时间,又可求解探测目标体的距离,即,从而进行地质解释。
数据处理中的“偏移成像”功能指在给定速度等参数后将地震时间剖面转换成空间剖面一种数据处理技术。
它最大限度地将反射同相轴归位到空间反射点上,同时消除了由于倾斜界面、尖灭点等引起的反射相位“偏移”现象,因而有利于地震剖面的解释和应用。
偏移成像是反射波数据处理的关键,采用了绕射扫描叠加偏移(图2-2),可以同时利用运动学(走时)和动力学(幅值、极性等)信息,其图像更直观,能提供岩体力学性质变化和构造组合特征等丰富的资料。
首先将要成像的空间范围网格化,任一网格都看作是潜在的反射点。
对于其中一个网格和一对炮点检波点,射线追踪出对应的传播路径旅行时间,在对应记录道中提取时间处的振幅并沿椭圆轨迹放置。
反射波的旅行时可表示为:
式中=1,2,3,……,m,且m为参与叠加的记录道;为地震波的速度,为点的垂直深度,为扫描点处第炮第个接收点的绕射波旅行时。
如果路径上的速度正确则所有记录中的反射弧在反射点处干涉增强。
对所有网格点操作完成后即可获得成像空间的偏移剖面。
通过深度偏移可将巷道震波记录中的反射波从时间域映射到空间域,将来自于巷道前方的反射事件重新归位,实现巷道前方构造形态描述。
深度偏移剖面是成像的重要成果图件之一,以此为基础进行巷道前方的构造及其它地质信息的解释。
2.2面波超前勘探方法原理
工程勘查中应用的面波技术为瞬态面波法,是用重锤下落或小炸药量爆炸激发产生面波,取代了激振器,每次激发产生的频率丰富,这样检波器接收的信号中包含各种频率成分。
瞬态面波法,又称表面波频谱分析法。
人工激发产生面波后,由垂向检波器接收面波的竖向分量,根据频谱分析,可以得到两信号的自功率谱、互功率谱、传递函数及相干函数;由互功率谱可以得到两信号由于波传播过程中的时间滞后所产生的相位差的关系,即求得实测的频散曲线,再由成层地基动力学理论和反分析法可求得剪切波速度和深度的关系。
多道瞬态面波的数据处理主要流程主要有:预处理、生成频散曲线、模型反演、结果成图四个步骤。
2.3观测系统布置。