[發(fā)明專(zhuān)利]礦井工作面巷間震波CT探測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910117123.2
• 申請(qǐng)日: 2009-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101581789A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉盛東;張平松;周官群
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 劉盛東
• 主分類(lèi)號(hào): G01V1/13
• 分類(lèi)號(hào): G01V1/13;G01V1/40
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種礦井工作面面內(nèi)地質(zhì)異常體探測(cè)技術(shù)，尤其涉及對(duì)工作面面內(nèi)斷層、夾矸、煤厚變化區(qū)、陷落柱等地質(zhì)異常體進(jìn)行探測(cè)的礦井震波CT探測(cè)技術(shù)。

背景技術(shù)：

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，特別是新型礦井綜合機(jī)械化采煤手段的不斷應(yīng)用，對(duì)煤礦的生產(chǎn)勘探資料的要求越來(lái)越高了。煤礦安全生產(chǎn)要求做到“一通三防”。這里講的“三防”就是指防水、防火、防瓦斯；“一通”是指通風(fēng)。要做到這幾點(diǎn)，首先要對(duì)礦井內(nèi)的開(kāi)采地質(zhì)條件(如斷層、褶皺、破碎帶、夾矸、煤厚變化區(qū)、陷落柱、構(gòu)造應(yīng)力區(qū)等)進(jìn)行了解。而常規(guī)的地面三維地震勘探只能解決工作面面內(nèi)落差大于5m的斷層，且在位置上常有大于10m的擺動(dòng)幅度；井下其他的物探方法經(jīng)常受到金屬支架、水管、金屬導(dǎo)體、動(dòng)力設(shè)備、各種電纜特別是與地面導(dǎo)通的電話(huà)線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)等客觀(guān)因素都對(duì)信號(hào)造成很大的干擾。從理論上看，震波CT技術(shù)完全可以探查采礦生產(chǎn)中的地質(zhì)異常條件。實(shí)際應(yīng)用中將層析成像的原理應(yīng)用于地球物理勘探，通過(guò)野外數(shù)據(jù)采集與處理，預(yù)測(cè)出地下地質(zhì)異常體，能準(zhǔn)確地判斷其構(gòu)造形態(tài)和空間位置。有了全面、準(zhǔn)確的生產(chǎn)地質(zhì)條件資料后才能制訂出最為合理的開(kāi)采措施來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，這樣有利于提高生產(chǎn)效率，提高煤炭資源的利用率，有效地指導(dǎo)采礦生產(chǎn)的快速、高效地進(jìn)行，避免重大人員和財(cái)產(chǎn)損失，做到安全高產(chǎn)高效。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)礦井工作面面內(nèi)斷層、夾矸、煤厚變化區(qū)、陷落柱等地質(zhì)異常體進(jìn)行探測(cè)，本發(fā)明提出了一種礦井工作面巷間震波CT探測(cè)方法，提高了面內(nèi)地質(zhì)異常體的探測(cè)精度，具有探測(cè)數(shù)據(jù)可靠性高，探測(cè)方法簡(jiǎn)捷，探測(cè)結(jié)果清晰直觀(guān)、精度高，完全能滿(mǎn)足采礦生產(chǎn)的技術(shù)要求等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

礦井工作面巷間震波CT探測(cè)方法，其特征在于包含以下步驟：

1)先在礦井采煤工作面的一條巷道施工激發(fā)炮孔，其參數(shù)通常如下：

位??置：位于巷道靠近采煤工作面一幫；

孔??深：1.2-1.8m；

孔??向：水平垂直于幫且指向采煤工作面面內(nèi)；

孔??徑：能放進(jìn)炸藥即可；

炮孔間距：10～15m；

炮孔高度：全部打在巷道腰線(xiàn)處，即距巷底高度相同約1.2-1.8m；

藥??量：每炮孔裝入70～120g乳膠炸藥；

裝??炮：正向裝藥，黃泥封堵至炮眼的孔口；

2)在工作面的另外一條巷道布置接收地震波信號(hào)的檢波器序列，觀(guān)測(cè)系統(tǒng)中檢波器要求布置在距巷道底板上1.2-1.8m高度，檢波器的間距在10～15m，可將鋼釬打入煤層，并將檢波器固定在鋼釬上達(dá)到檢波器耦合條件，要求鋼釬平行于頂?shù)装澹缬鰩r石的檢波點(diǎn)做好編錄，檢波器連接到數(shù)據(jù)記錄裝置；

3)上述步驟完成后，逐一引爆炮孔炸藥，激發(fā)礦井工作面地震波，觀(guān)測(cè)系統(tǒng)中的各檢波器同時(shí)接收采集礦井工作面地震數(shù)據(jù)；多次放炮后最終完成礦井工作面地震數(shù)據(jù)的采集工作；

4)數(shù)據(jù)處理時(shí)，以激發(fā)接收點(diǎn)位置與工作面關(guān)系建立坐標(biāo)系，確定觀(guān)測(cè)系統(tǒng)的各炮孔、各檢波器位置坐標(biāo)參數(shù)，形成參數(shù)文件；選擇合適的網(wǎng)格單元，對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，形成一個(gè)個(gè)尺度大致相同的像元，并把像元內(nèi)的平均波速值作為其中心點(diǎn)的值；網(wǎng)格形成后，結(jié)合不同波組的旅行到時(shí)拾取，并利用巷間震波CT層析成像技術(shù)進(jìn)行不同方法的反演計(jì)算，主要利用直射線(xiàn)和彎曲射線(xiàn)方法進(jìn)行地震波旅行時(shí)間追蹤，利用算術(shù)聯(lián)合迭代方法(SIRT法)、最小二乘法(LSQR法)等進(jìn)行反演計(jì)算，重建工作面內(nèi)二維波速等圖像，進(jìn)一步得出地震波縱、橫波波速、動(dòng)彈性模量等屬性參數(shù)的CT反演切片；

5)根據(jù)波速、動(dòng)彈性模量等多屬性參數(shù)的異常及工作面巷道揭露地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，判定工作面內(nèi)構(gòu)造特征及其分布規(guī)律，形成工作面構(gòu)造特征綜合解釋圖。

所述的礦井工作面巷間震波CT探測(cè)方法，其特征在于：炮眼和檢波器的設(shè)置處可以是礦井工作面上下的兩條巷道，也可是切眼或聯(lián)絡(luò)巷等，檢測(cè)的是炮孔與檢波器之間部分的地質(zhì)條件，能形成工作面內(nèi)地質(zhì)條件多屬性CT切片圖。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1、提高了探測(cè)精度：能查明礦井工作面巷道已揭露的落差1m以上的斷層在工作面內(nèi)的延展情況；能查明礦井工作面內(nèi)落差大于3m隱伏斷層在工作面內(nèi)的延展長(zhǎng)度、延展方向；能查明礦井工作面內(nèi)煤層厚度小于1m的“煤厚變薄帶”的分布發(fā)育情況。

2、增加了穿透的距離和射線(xiàn)覆蓋次數(shù)：?jiǎn)慰渍ㄋ幩幜吭?0～120g之間源檢距可以達(dá)到1000m，避免由于交叉站造成射線(xiàn)稀疏區(qū)域甚至盲區(qū)，從而有效的增加了射線(xiàn)覆蓋次數(shù)。

3、探測(cè)方法簡(jiǎn)便，效果好。