[發明專利]一種基于繞射波的回采工作面小型陷落柱探測方法

有效

• 申請號: 201610323984.6
• 申請日: 2016-05-16
• 公開（公告）號: CN105911588B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 王勃;劉盛東;周福保;黃蘭英;章俊;姜永虎;郝家林;余森林;張夏陽
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所32205
• 代理人: 張旭

技術領域

本發明涉及一種陷落柱的探測方法，具體是一種基于繞射波的回采工作面小型陷落柱探測方法。

背景技術

陷落柱是由于灰巖等易溶地層產生溶洞，其上部地層在自重力等因素作用下發生地層塌陷而形成的一種地質體。在煤礦回采工作面內，陷落柱具有孤立隨機分布的特點，通常由雜亂的巖石組成，在回采過程中由于采煤機易割煤難以割巖石，陷落柱通常需要人工放炮破除，嚴重制約回采效率；此外，礦區陷落柱導致的突水其隱蔽性強、突水量大，給煤礦安全生產及當地人民生活帶來了極大的危害。目前，在煤礦井下探測陷落柱的方法主要有鉆探及地球物理勘探(CT透射波探測、無線電波坑透探測、直流電法面內探測等)方法，但此類方法由于分辨率低或探測深度有限，因此通常只能探測直徑較大的陷落柱，針對小型陷落柱(直徑小于10m的陷落柱)，鉆探易漏判，且目前的地球物理勘探方法難以分辨；導致回采工作面的安全性無法保證。基于上述情況對回采工作面內小型陷落柱的精準探測為本行業目前亟需解決的問題。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種基于繞射波的回采工作面小型陷落柱探測方法，不僅能對小型陷落柱進行準確定位，而且成本低，易于操作，填補了礦井下采用地球物理方法探測小型陷落柱方法的空白，對工作面安全回采工作可起到很好的指導作用。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：該種基于繞射波的回采工作面小型陷落柱探測方法，包括以下步驟：

A、在皮帶巷一側中部設一個炮點，激發地震波，在對應的軌道巷布置十個檢波點分別為1#～10#檢波點，道間距為7.5m，并通過地震儀獲取地震記錄；

B、根據地震波傳播時間先后順序，地震記錄中能夠分別獲取1#～10#檢波點的直達波及小型陷落柱的繞射波；

C、分別在1#～10#檢波點所接收到的繞射波波列中搜索最大振幅值所對應的時間t_i；

D、確定小型陷落柱橫向及縱向位置；

E、根據步驟D確定的橫向及縱向坐標位置最終確定小型陷落柱中心的實際位置。

進一步，步驟D中確定小型陷落柱橫向位置的方法為：

Ⅰ、通過每個檢波點的位置x_i(i＝1,2…10)及每個檢波點接收到的繞射波波列中搜索最大振幅值所對應的時間t_i(i＝1,2…10)，確定繞射波最大振幅值的坐標(x_i，t_i)；

Ⅱ、將接收到的十個繞射波最大振幅值的坐標點擬合成雙曲線；

Ⅲ、求出雙曲線的頂點坐標(x_peak，t_peak)，雙曲線的頂點橫坐標x_peak位置即為小型陷落柱中心的橫向位置。

進一步，步驟D中確定小型陷落柱縱向位置的方法為：

a、將頂點橫坐標x_peak所對應的縱軸以1m為單位進行分段，每一段的中點依次記為y_n(n＝1，2，3……)，則小型陷落柱的預計位置即為(x_peak，y_n)；

b、如n＝1時，即假設小型陷落柱的位置為(x_peak，y₁)，依次計算出十個檢波點繞射波的旅行時間：

式中：i＝1，2…10，v為介質的平均速度，x_source及y_source為炮點二維坐標；

c、在各檢波點記錄上找出t_1，i時刻對應的振幅A_1，i,將振幅的絕對值求和得

d、同理，n＝2，3……時，重復步驟b、步驟c，求出A₂、A₃……；

e、比較A₁、A₂、A₃……的大小，得出A_max，A_max所對應的n值為小型陷落柱的縱向位置y_peak，即為小型陷落柱中心的實際縱向位置。