專利名稱：基于反射槽波信號的煤巷超前探測斷層方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦斷層超前探測方法，尤其基于反射槽波信號的煤巷超前探測斷層方法。
背景技術(shù)：
我國煤礦安全形勢仍然十分嚴峻，出現(xiàn)群死群傷的礦難主要是煤與瓦斯突出事故和礦井突水事故，這兩大災(zāi)害源都與礦井地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，其中地質(zhì)構(gòu)造以斷層最為突出，因此預(yù)測預(yù)報煤巷前方斷層對于安全掘進起著十分重要的現(xiàn)實意義。目前煤巷主要采用鉆探進行超前探測，但鉆探施工效率低且存在一孔之見的局限，如施工不當(dāng)還可能導(dǎo)致瓦斯爆炸及突水事故。在這種背景下，地球物理方法最近幾年得到突飛猛進的發(fā)展；目前在煤巷進行超前預(yù)報的地球物理方法主要包括地震類、電磁法類及其他類技術(shù)，其中用于煤巷前方構(gòu)造探測主要采用地震類方法，如MSP技術(shù)及RTSP技術(shù)；但MSP、RTSP技術(shù)通常需要在左右?guī)筒贾?4個炮孔或錘擊點及2個三分量檢波點，施工時間較長，且后續(xù)處理步驟多，不利于快速開展斷層超前預(yù)報工作。為此本發(fā)明提出一種較快捷的方法，以便指導(dǎo)現(xiàn)場安全掘進。該方法主要基于反射槽波信號，根據(jù)礦井地震知識可知:相比頂?shù)装鍘r層，煤層速度較低，是一個低速夾層，在煤層間存在波導(dǎo)現(xiàn)象，故煤層中存在槽波，煤層槽波速度V可利用常規(guī)礦井地震方法獲?。划?dāng)激發(fā)的槽波遇到斷層時會產(chǎn)生明顯的反射槽波信號，因此可利用反射槽波信號反演斷層位置。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的煤礦斷層探測方法施工時間較長且后續(xù)處理步驟多的問題，本發(fā)明提供一種基于反射槽波信號的煤巷超前探測斷層方法，該探測方法利用反射槽波運動學(xué)特征信息進行超前預(yù)報，易于操作，成本低，且后續(xù)處理問題較少，能夠很快的得到探測結(jié)果，探測效率高，結(jié)果準確， 對現(xiàn)場安全掘進起了很好的指導(dǎo)作用。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該基于反射槽波信號的煤巷超前探測斷層方法其步驟如下:(I)煤巷迎頭前方0.5m處布置I個X分量傳感器，作為1#檢波點，然后向前依次間隔0.5m布置另外5個X分量傳感器，依次為2#、3#、4#、5#、6#檢波點；6#檢波點前方0.5m處布置I個炮點，在巷道布置的地震儀器可獲取地震記錄；
(2)根據(jù)地震波傳播時間先后順序，地震記錄中可確定1#_6#檢波點的直達波及斷層反射槽波地震信號區(qū)域；
(3)從1#檢波點反射槽波波列中搜索最大振幅值所對應(yīng)的時間^
(4)求出1#檢波點為圓心的圓半徑4其中: = (V、+3)/2 ;以1#檢波點為圓心I1為半徑畫圓弧L1 ；
(5)同第(3)步驟得出2#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間t2，求出2#檢波點為圓心的圓半徑b其中:r2 =(v%+2.5)/2 ;以2#檢波點為圓心，L力半徑畫圓弧L2 ；
(6)同第(3)步驟得出3#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間^，求出3#檢波點為圓心的圓半徑Q ,其中:r3=0*t3+2)/2 ;以3#檢波點為圓心，為半徑畫圓弧L3 ；
(7)同第(3)步驟得出4#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間％，求出4#檢波點為圓心的圓半徑r4，其中:r4 = 03*%+1.5)/2 ;以4#檢波點為圓心，4為半徑畫圓弧L4 ；
(8)同第(3)步驟得出5#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間t5，求出5#檢波點為圓心的圓半徑I其中:r5 = (v%+l)/2 ;以5#檢波點為圓心!力半徑畫圓弧L5 ；
(9)同第(3)步驟得出6#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間I求出6#檢波點為圓心的圓半徑,其中: = (v% +0.5)/2 ;以6#檢波點為圓心I力半徑畫圓弧L6 ；
(10)如上L1 L6的6個圓弧的相交位置與迎頭位置的水平距離即為迎頭前方斷層位置。本發(fā)明的有益效果是，該探測方法利用反射槽波運動學(xué)特征信息進行超前預(yù)報，易于操作，成本低，且后續(xù)處理問題較少，能夠很快的得到探測結(jié)果，探測效率高，結(jié)果準確，對現(xiàn)場安全掘進起了很好的指導(dǎo)作用。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1是本發(fā)明的觀測系統(tǒng)布置圖。圖2是6個檢波點X分量斷層反射槽波信號分布示意圖。圖3是1#檢波點反射槽波波列及最大振幅值位置示意圖。圖4是L1圓弧不意圖。圖5是6個圓弧交匯示意圖。
具體實施例方式在圖中，該基于反射槽波信號的煤巷超前探測斷層方法其步驟如下:
(1)煤巷迎頭前方0.5m處布置I個X分量傳感器，作為1#檢波點，然后向前依次間隔
0.5m布置另外5個X分量傳感器，依次為2#、3#、4#、5#、6#檢波點；6#檢波點前方0.5m處布置I個炮點，在巷道布置的地震儀器可獲取地震記錄，觀測系統(tǒng)布置具體如圖1，圖中向右為掘進方向；
(2)根據(jù)地震波傳播時間先后順序，地震記錄中可確定1#-6#檢波點的直達波及斷層反射槽波地震信號區(qū)域，如圖2所示；
(3)從1#檢波點反射槽波波列中搜索最大振幅值所對應(yīng)的時間^如圖3所示；
(4)求出1#檢波點為圓心的圓半徑^其中:η= (V'+3)/2 ;以1#檢波點為圓心，η為半徑畫圓弧L1，如圖4所示；(5)同第(3)步驟得出2#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間h，求出2#檢波點為圓心的圓半徑L其中:r2 =(v%+2.習(xí)/2 ;以2#檢波點為圓心！力半徑畫圓弧L2 ；
(6)同第(3)步驟得出3#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間，求出3#檢波點為圓心的圓半徑 ,其中:r3=(v%+2)/2 ;以3#檢波點為圓心A為半徑畫圓弧L3 ；
(7)同第(3)步驟得出4#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間t4，求出4#檢波點為圓心的圓半徑H苴中A =(ν%+1ι5)/2 ;以4#檢波點為圓心，I4為半徑畫圓弧L4 ；
(8)同第(3)步驟得出5#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間L，求出5#檢波點為圓心的圓半徑，其中'.tS = Iv+1)/2 ；以5#檢波點為圓心，Ij為半徑畫圓弧L5。(9)同第(3)步驟得出6#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間ts，求出6#檢波點為圓
心的圓半徑I6,其中: = (v*te+0.5)/2 ;以6#檢波點為圓心I力半徑畫圓弧Le ；
(10)如上L1 ' L6的6個圓弧的相交位置與迎頭位置的水平距離即為迎頭前方斷層位置,如圖5所 示。
權(quán)利要求
1.基于反射槽波信號的煤巷超前探測斷層方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:(1)煤巷迎頭前方0.5m處布置I個X分量傳感器，作為1#檢波點，然后向前依次間隔.0.5m布置另外5個X分量傳感器，依次為2#、3#、4#、5#、6#檢波點；6#檢波點前方0.5m處布置I個炮點，在巷道布置的地震儀器可獲取地震記錄； (2)根據(jù)地震波傳播時間先后順序，地震記錄中可確定1#_6#檢波點的直達波及斷層反射槽波地震信號區(qū)域； (3)從1#檢波點反射槽波波列中搜索最大振幅值所對應(yīng)的時間q (4)求出1#檢波點為圓心的圓半徑I1其中=T1=^^+3)/2 ;以1#檢波點為圓心為半徑畫圓弧L1 ； (5)同第(3)步驟得出2#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間t求出2#檢波點為圓心的圓半徑h其中: =(v%+2.,;以2#檢波點為圓心，r」為半徑畫圓弧L2 ； (6)同第(3)步驟得出3#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間，求出3#檢波點為圓心的圓半徑I其中=I3= (v%+2)/2 ;以3#檢波點為圓心A為半徑畫圓弧L3 ； (7)同第(3)步驟得出4#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間U，求出4#檢波點為圓心的圓半徑U其中4=0%+1.5)/2 ;以4#檢波點為圓心A為半 徑畫圓弧L4 ； (8)同第(3)步驟得出5#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間求出5#檢波點為圓心的圓半徑，其中:r5= (v*t5+1)/2 ;以5#檢波點為圓心，r,為半徑畫圓弧L5 ； (9)同第(3)步驟得出6#檢波點最大振幅值所對應(yīng)的時間^，求出6#檢波點為圓心的圓半徑&，其中:ι.6= >η6+0.5)/2 ;以6#檢波點為圓心，r6為半徑畫圓弧L6 ;(10)如上LiL6的6個圓弧的相交位置與迎頭位置的水平距離即為迎頭前方斷層位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于反射槽波信號的煤巷超前探測斷層方法，該方法包括煤巷迎頭前方依次布置1#、2#、3#、4#、5#、6#檢波點及炮點、地震記錄中可確定1#-6#檢波點的直達波及斷層反射槽波地震信號區(qū)域、分別找到1#-6#檢波點反射槽波波列中搜索最大振幅值所對應(yīng)的時間、畫出以檢波點為圓心的六個圓弧、6個圓弧的相交位置與迎頭位置的水平距離即為迎頭前方斷層位置。該探測方法利用反射槽波運動學(xué)特征信息進行超前預(yù)報，易于操作，成本低，且后續(xù)處理問題較少，能夠很快的得到探測結(jié)果，探測效率高，結(jié)果準確，對現(xiàn)場安全掘進起了很好的指導(dǎo)作用。
文檔編號G01V1/00GK103235333SQ20131012446
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者劉盛東, 王勃, 黃蘭英, 胡澤安, 楊真 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)
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