[發明專利]地震波和電磁波聯合反演的隧道預報裝置、掘進機及方法

有效

• 申請號: 201910075010.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109738964B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 李術才;薛翊國;張開;李廣坤;邱道宏;陶宇帆;蘇茂鑫;崔久華;王鵬
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00;E21D9/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.利用地震波和電磁波聯合反演的隧道預報裝置進行隧道超前地質預報的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)采用側壁打孔鉆機在隧道橫向側壁打孔，要求孔沿隧道軸線對稱水平分布，孔的軸線垂直于隧道軸線，每側至少設置四個接收孔和一個發射孔；孔深度保證穿透圍巖側壁塑性區，采集到符合原有圍巖情況的信息，并使檢波器易插入孔底耦合；孔間距保證不影響信號的發射和接收；

2)打孔后將鉆孔保護套深入每個鉆孔，進行防塌孔保護，鉆孔保護套最外端與隧道側壁面平齊；

3)將復合檢波器放入每個接收孔，頂到接收孔孔底與接收孔孔壁耦合；

4)將激震桿插入發射孔與發射孔底部接觸，并使其與發射孔孔壁接觸耦合；

5)將復合檢波器與第三集線器相連、激震桿與第一集線器相連、第一集線器和第三集線器分別與控制器相連；

6)打開控制器，運行采集程序中的地震波法采集軟件，控制各激震桿依次發送地震波信號，并使復合檢波器同步接收地震波信號，將地震波信號儲存于控制器中；直至所有激震器均已激震完畢并完成相應的接收、存儲；

7)斷開第一集線器與激震桿的纜線連接，取出激震桿，更換電磁發射桿，電磁發射桿與所述的第一集線器相連或者與第二集線器相連，將電磁發射桿插入發射孔與發射孔底部接觸，并使其與發射孔孔壁接觸耦合；

8)運行采集程序中的電磁波法采集軟件，控制各電磁發射桿依次發送電磁波信號，并使復合檢波器同步接收電磁波信號，將電磁波信號儲存于控制器中，直至所有電磁發射桿均已激發完畢并完成相應的接收、存儲；

9)進行數據的處理，在控制器上分別運行地震波法和電磁波法的處理軟件，獲得隧道工作面前方圍巖的裂隙發育情況和含水情況；

10)運行地震波法和電磁波法的聯合反演解析軟件，進行地震波法和電磁波法的聯合反演解析，利用裂隙發育情況、含水情況和先期隧道地質調查信息，判斷前方有無空洞和含水裂隙、含水孔洞，獲得水源、水流路徑和水流大小信息，評價預測發生塌方或突水災害的可能性大小。

2.如權利要求1所述的利用地震波和電磁波聯合反演的隧道預報裝置進行隧道超前地質預報的方法，其特征在于，地震波和電磁波聯合反演的隧道預報裝置還包括一個側壁打孔鉆機，所述的側壁打孔鉆機用于在隧道橫向側壁上進行鉆孔。

3.如權利要求1所述的利用地震波和電磁波聯合反演的隧道預報裝置進行隧道超前地質預報的方法，其特征在于，所述的鉆孔保護套為空心薄質PVC管；所述鉆孔保護套外側直徑要保證能夠深入并緊貼鉆孔；所述鉆孔保護套長度保證后續復合檢波器、激震桿和電磁發射桿能出露并與接收孔孔壁耦合。

4.如權利要求1所述的利用地震波和電磁波聯合反演的隧道預報裝置進行隧道超前地質預報的方法，其特征在于，所述復合檢波器內部前端同時布設有地震波傳感器和電磁波傳感器，實現對地震波信號和電磁波信號的雙重接收，有纜線插口方便信號的傳輸。

5.如權利要求1所述的利用地震波和電磁波聯合反演的隧道預報裝置進行隧道超前地質預報的方法，其特征在于，所述激震桿封裝有激震器，能夠激發地震探測所需的寬頻地震波；所述激震桿有纜線插口，方便激震桿通過纜線與控制器進行信號傳輸。

6.如權利要求1所述的利用地震波和電磁波聯合反演的隧道預報裝置進行隧道超前地質預報的方法，其特征在于，所述電磁發射桿封裝有電磁激發器，能夠發射電磁波法探測所需的寬頻電磁波；所述電磁發射桿有纜線插口，方便電磁發射桿通過纜線與控制器進行信號傳輸。