[發明專利]厚煤層沿底板或頂板掘進煤巷反射槽波超前探測方法

有效

• 申請號: 201711007670.6
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107831530B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 楊思通;魏久傳;白錦琳;李新鳳;文志杰;姬廣忠;馬欣;張戰立;劉翔宇;崔楊洋;李成帥;王雪蓮
• 申請（專利權）人: 山東科技大學;山東省煤田地質局物探測量隊
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙) 37246
• 代理人: 王吉勇;李鵬

本發明公開了一種厚煤層沿底板或頂板掘進煤巷反射槽波超前探測方法。該探測方法是在掘進煤巷迎頭掌子面距煤層底板或頂板約1/4煤厚位置順煤層鉆孔內以炸藥作為激發槽波震源的炮點，在掘進煤巷兩側煤壁距煤層底板或頂板約1/4煤厚位置順煤層鉆孔內布設兩列沿線排列檢波器，人工激發炮點炸藥爆炸，以產生向掘進煤巷迎頭四周煤層傳播的Rayleigh槽波；沿煤巷兩側的兩個檢波列接收反射Rayleigh槽波，通過對反射Rayleigh槽波進行能量和波形相關系數計算、比較確定掘進煤巷周圍煤層內地質構造界面的位置，從而實現在厚煤層中沿頂板或底板掘井的煤巷迎頭前方和兩側煤層內地質構造的目的。

技術領域

本發明涉及一種地質探測方法，尤其是一種厚煤層沿底板或頂板掘進煤巷兩側和迎頭前方地質構造反射Rayleigh槽波地震超前探測方法。

背景技術

我國厚煤層產量占原煤總產量的45％左右，遠高于世界平均15％的比重，是一個厚煤層儲量大國,也是厚煤層的開采大國。當前我國針對厚煤層主要采用分層開采、放頂煤開采和大采高開采方法。三種采煤方法均要求煤巷沿厚煤層底板或頂板掘進，煤層厚度中心位置往往不能揭露，或煤層厚度中心位置距離巷道底板高度過高(圖2)或過低。由于Love槽波在煤層厚度中心位置能量最大，在煤層頂底板附近能量較小，現有的反射Love槽波煤巷超前探測方法要求在煤層厚度中心激發并在煤層厚度中心接收反射Love槽波信號。因此，現有的反射Love槽波煤巷超前探測方法難以實現厚煤層開采中沿煤層頂板或底板掘進的巷道超前探測。

現有技術中，例如中國專利201310124467.2、201410340834.7、201410390982.X等，具有以下技術缺陷：

1)現有掘進煤巷地質構造超前探測是在煤層厚度中間激發槽波，在煤層厚度中間接收來自構造界面的反射Love槽波探測煤層內構造界面。之所以如此激發接收是因為Love槽波的最大能量分布在煤層厚度中間面上，而Rayleigh槽波垂直分量能量主要分布在距離煤層頂和底板大約1/4煤層厚度附近(圖3)。在厚煤層開采巷道實際掘進中往往沿煤層底板或頂板掘進，當煤層較厚大于兩倍巷道高度時，煤層厚度中間位置不能揭露，因此難以實現在煤層厚度中間激發，煤層厚度中間接收，現有的反射Love槽波超前探測方法難以適用。同時，實際探測時大都采用炸藥震源，主要激發縱波，縱波震源激發的煤層槽波大部分能量分布在Rayleigh型槽波中，Love槽波能量很弱(圖4)。

2)現有掘進煤巷地質構造超前探測方法是在巷道壁一側激發震源在同側煤壁布置檢波器接收反射槽波的探測裝置。該方法探測炮點和檢波器所在一側的煤層內構造較為有效。由于巷道阻隔，槽波難以傳播到巷道另一側煤層，因此不能有效探測巷道另一側煤層內構造(圖5)。

3)現有掘進煤巷地質構造超前探測方法是在巷道煤壁激發震源，向迎頭方向傳播的入射槽波在在迎頭面會產生反射波損失入射槽波能量(圖5)，因此難以有效超前探測巷道迎頭正前方的地質構造。

4)現有掘進煤巷地質構造超前探測方法是在巷道壁多點放炮激發震源，既增加了安全隱患又提高了施工成本，同時延長了施工時間。

5)現有掘進煤巷地質構造超前探測方法是接收反射Love槽波進行超前探測，在巷道煤壁接收時，反射Love槽波能量較弱且受到強能量巷道壁面波干擾，存在提取和識別困難的影響(圖7)。