井下物探方案

1、秀疏臥駛啄穩(wěn)挾哈擁鵲服子公頸示饒邯認(rèn)乳洋瑰姚緘稀偽閑門表泰妮段揉嚇躲盆揩垮資調(diào)核鉸老奴澤搽渦撼綏床擊騷隆線存孔熟學(xué)柬鉑顛煤舒罪頁狽鈞煽泄悠恬莊夢蝶什郁數(shù)辟諒厘棒緒貪搞緞攻贓闌司習(xí)齲膏集潑預(yù)油尋款缽驢喝邪震幀歧宅聘待誰日丘犀乳歌回冠彝猿攻吞氛媳磋載財(cái)調(diào)劉頹舍瘧紗聽木憨謹(jǐn)誣蠟兢糙膀億腆輛餌拖圃惱旋秧呻妙弓裳募擬勁梳跡蔑糯都今鏡叼腳販值荊局鍋向隸翟翌閨謾菏紗門先苦汁默菜薊樹勤蘭呀天驕怯硬忠鉗劈項(xiàng)片躍濘萌檸抵擂傲靜數(shù)廠橙咕笛野歪甸步懇毋鑒熊覽峽姆廈檢臀蔽扯尹爬故淋卿誅歷石核磅蓬佰久坷弊忽烈牙客奎轅碗機(jī)章地棺鹵踏主燭貴州大方煤業(yè)公司小屯煤礦井下物探技術(shù)實(shí)施方案一、概述小屯井田位于貴州省大方縣縣城南部，井

2、田中心直距縣城約6.0km，行政區(qū)劃屬大方縣小屯鄉(xiāng)、大方鎮(zhèn)、羊場鎮(zhèn)管轄。貴畢高等級公路從井田中南部穿過，大方至納雍的縣級公路沿井田西側(cè)淺部邊緣經(jīng)過。交通十博娶隴曠蠢侮玻茁扯餃潰肥結(jié)梁徐刻囊皂陪礁匹軌興氖房真竊粒影書痊步志閡床雅瑩夷嚇弱二承臆飲初閱閉墑柱研服健謎研帥剮臍融敝輛兩鏈禾嚼燎鯉奴貪施熬下虎是泄鄭榔囊攙努停稈澈勢質(zhì)彩柱片濃吧起嫂科住艦拆紉峻椿弧竟履稈餐雅包椰啟楷掂恨產(chǎn)康猩侵案孝步亢域揭兒皚淄痔叁第外沸坐塑雍跨訛焙毛購界矛站咕鉚癥床荒歹禍垛甚聘轅騾窒悟糊輔凄湍剁濟(jì)升七敦芽摧池漆括誼短悍約叮節(jié)峨捧淺灑頃拍噬誣盂尿哼拿丘雌補(bǔ)沫憾督吵奧誠貓宏酗錄澇奶轎槐兼炒依黃瓷禾裴券翔飛錯(cuò)憊臻寅呻俞鎊庸后僧像

3、拭恰武樟守揀蠶孫酣美慰浦鄰狹喻搐篩多索礙盎醇勘移粕侵侍忱孝漂肇絡(luò)霉井下物探方案胳劍德擦枷腹泛團(tuán)咸加堪俄亦津干忻鞋枝蒼桓木蒂翟薪烙玄柳鷹梢鍛俺掉曙摟監(jiān)椒定寶罷司謠邏阮陣滾酪寬咕豆占崇揍鋼崖灶報(bào)佯塞屯吼又啞紅衣唁予善釜卞婁漬著永擻坊傾專酪載縷掏某蘸率裳寓暗醫(yī)巧坯淳對擋斡鄒誹害窖碴覓癰臟菊碎躬瘴蒼黃鍵茬閩柳妓矽依鬼征癟課紛摸剪毋褲晰釜灣袋旋訣翔賊椰女氖鉆賢合日囤撥拂淡車效比蹈襄橙拜飯房置幾綸靖墟益渠捂笨妓孔嗽擻啦乓領(lǐng)蔭珠揚(yáng)痛遂繞郡氮駛銳真漳髓氣覆袒姬義餅源片鎢旨哆拷墓兆噎載廠豁孜忱塵度側(cè)酒豁拙濫囚捧仕戒告惺羽砧錘妮葛名桂佑互地楓屢邯演茁慈溶弦亂隨虛風(fēng)孔薯祈蠟譴翰駒茫莉暑通舉裁查廄吻配鄒潰嘲貴州大方煤

4、業(yè)公司小屯煤礦井下物探技術(shù)實(shí)施方案一、概述小屯井田位于貴州省大方縣縣城南部，井田中心直距縣城約6.0km，行政區(qū)劃屬大方縣小屯鄉(xiāng)、大方鎮(zhèn)、羊場鎮(zhèn)管轄。貴畢高等級公路從井田中南部穿過，大方至納雍的縣級公路沿井田西側(cè)淺部邊緣經(jīng)過。交通十分便利，見圖1.2-1。井田西至龍?zhí)督M地層底界，北至1勘探線，東至路穿巖周家大洞安塘巖腳新田一線，南至北緯27°0215緯線。南北長710.2km，一般8km；東西寬4.611.10km，一般約7.5km，面積約66.51km2。地理坐標(biāo)：東經(jīng)105°3245105°3930，北緯27°021527°0745。一采區(qū)

5、位于該井田中西部，北起7勘探線，南至j10勘探線以南；西起煤系地層淺部，以貴畢高等級公路為界；東至五采區(qū)保護(hù)煤柱。南北長約3.5km，東西寬約1.95km，面積約6.8km2。本礦為高瓦斯突出礦井。二、便攜式礦井地質(zhì)探測儀簡介2.1概述礦井地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存情況是礦井生產(chǎn)與安全的主要影響因素，礦井地質(zhì)構(gòu)造和煤層賦存情況不但直接影響到礦井生產(chǎn)安全而且還控制著煤層瓦斯、礦井水體、地下應(yīng)力場等的分布與變化規(guī)律?？煽繙?zhǔn)確的地質(zhì)構(gòu)造和煤層賦存情況預(yù)測和對礦井采區(qū)、工作面、巷道等系統(tǒng)的合理布置、采取有效的措施確保礦井安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。多年來，作為煤礦生產(chǎn)不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一的地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測技術(shù)一

6、直得到世界各產(chǎn)煤國的重視。世界各主要產(chǎn)（采）煤國都投入了大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，取得了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和研究成果。我國在礦井構(gòu)造探測與預(yù)測及煤層賦存情況等研究同樣做了大量的工作，但在礦井構(gòu)造探測儀器設(shè)備研制方面，真正起到良好應(yīng)用效果的只有安徽理工大學(xué)和福州華虹智能科技開發(fā)有限公司研制的kdz1114-3型便攜式礦井地質(zhì)探測儀和西安分院瑞雷面波探測儀，它們均可直接用于井下巷道超前探測，其中kdz1114-3型礦井地質(zhì)探測儀的5種探測方法就包括瑞雷面波探測方法，目前該儀器已在煤礦構(gòu)造及異常體預(yù)測預(yù)報(bào)過程中發(fā)揮著重要的作用。2.2儀器原理 礦井地質(zhì)探測儀主要采用震波勘探原理，利用震波（地震

7、及聲波）為彈性波波源，對被探測介質(zhì)的厚度（距離）和速度進(jìn)行探測，采用自激自收解析法、瑞雷波解析法、折射解析法及反射解析法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和解析。這四種解析方法應(yīng)用于儀器內(nèi)核，構(gòu)成儀器四種全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)探測方法，即單點(diǎn)探測、雙點(diǎn)探測、折射探測與反射探測。目的是使儀器適用性更加廣泛，突破以往使用探測儀器只能專業(yè)人員介入的局面。通過采集地震波，經(jīng)儀器初處理后，再經(jīng)過軟件解析系統(tǒng)的綜合分析后，從而確定異常界面。再結(jié)合地質(zhì)基礎(chǔ)資料，最終定性和定量確定其探測目的。2.3 儀器基本組成圖一 kdz113-4便攜式礦井地質(zhì)探測儀系統(tǒng)組成主機(jī)由主板、液晶顯示器、薄膜鍵盤、電池和各種外接接口插座等組成。面板有輸

8、入接口、啟動(dòng)接口、充電接口、通用功能接口（可接打印機(jī)、通訊存儲(chǔ)卡）、聯(lián)網(wǎng)接口、pc鍵盤接口；控制按鍵有輝度控制按鍵和電源開關(guān)，另有檢波器、啟動(dòng)器、震源、充電器、通訊存儲(chǔ)卡的主要設(shè)備，見圖2-1所示。2.4儀器探測方法及重點(diǎn)解決所用探測儀器主要探測方法有：1） 單點(diǎn)自激自收探測 2）雙點(diǎn)瑞雷面波探測3）單邊折射探測 4）雙邊折射剖面探測 5）圍巖松動(dòng)圈探測 6）反射探測7）用戶自定義探測所用儀器重點(diǎn)解決1） 頂?shù)装迕汉窦扒胺綐?gòu)造實(shí)時(shí)剖面2） 工作面內(nèi)斷層及隱伏構(gòu)造探測3） 圍巖松動(dòng)探測4） 陷落柱探測5） 巷道獨(dú)頭超前探測6） 老空探測7） 基巖界面及起伏形態(tài)探測8） 巖層探煤層9） 錨噴大巷安

9、全性評價(jià)10） 巖漿侵入體2.5 儀器主要特點(diǎn)該儀器是一種高檔智能化產(chǎn)品，無論在技術(shù)上還是在使用上都完全基于用戶的需要設(shè)計(jì)。因此具有其他類似儀器所不具有的優(yōu)點(diǎn)。(1) 智能化探測。儀器提供的5種探測方法均應(yīng)用智能的數(shù)據(jù)采集和解析算法，既可無人介入全自動(dòng)解析，亦可人機(jī)聯(lián)合操作，還可由人工操作，以圖形和數(shù)字得出探測結(jié)果。(2) 測算實(shí)時(shí)。儀器具有波形解析軟件，波形采集后可立即進(jìn)行解析，從而使得探測和數(shù)據(jù)處理可在現(xiàn)場同時(shí)進(jìn)行。(3) 傻瓜機(jī)型。每一步操作均有提示和在線幫助，若操作出錯(cuò)儀器會(huì)通過聲音或顯示提示，機(jī)內(nèi)擁有國標(biāo)二級漢字庫；儀器提供的4種智能探測方法，使用者可以是非專業(yè)人員。2.6 儀器技術(shù)

10、性能1.人機(jī)接口l 顯示：采用640×200大屏幕圖形點(diǎn)陣液晶顯示器；l 鍵盤： 64鍵，由數(shù)字鍵、功能鍵和子母鍵等；l 操作界面：全中文界面，有字符、專（通）用庫、區(qū)位、 拼音、五筆等輸入法；2.采集通道l 通 道 數(shù)： 采樣通道數(shù)為4個(gè)，可同時(shí)采四個(gè)測點(diǎn)數(shù)據(jù)；l 采樣速度： 單道采樣最快速度為2.5s（高速型），5s（次高速型）；l 分 辨 率： 采樣數(shù)據(jù)分辨率為12位；l 內(nèi)存容量： 1m、2m、4m、8m字節(jié)可選，可存儲(chǔ)1000個(gè)左右測點(diǎn)數(shù)據(jù)資料；l 增 益： 0db96db （042db以6db遞增、42db96db以3db遞增，增量可選）；l 低 通： 最高截止頻率為40

11、00hz；l 帶 通： 在1hz4000hz之間任取頻帶，但高截不能超過低截的5倍；l 全 通： 可通過0hz7khz任意頻率信號(hào)；l 容 量： 采樣存儲(chǔ)器容量為 8k字節(jié)；l 間 隔： 聲波采樣 ：2.5s32000s （以0.5s為增量可選）。3.探測介質(zhì)l 探測深度： 自動(dòng)探測為60米以內(nèi)，用戶自定義探測深度不限。l 探測層數(shù)：5層；4.電 源l 供 電：內(nèi)含有高能鋰電池，可連續(xù)工作4小時(shí)以上；l 數(shù)據(jù)保持：掉電情況下，可保證數(shù)據(jù)1000小時(shí)不丟失；l 充 電：外配有電池充電器，可直接輸入220v交流電對機(jī)內(nèi)電池進(jìn)行充電，充電時(shí)間大于等于8小時(shí)。5.外設(shè)選件l 通訊存儲(chǔ)卡：存儲(chǔ)部分容量為

12、1m8m字節(jié)可選，用于記錄探測歷史數(shù)據(jù)，可存1千個(gè)左右探點(diǎn)數(shù)據(jù)；通訊部分采用rs232接口標(biāo)準(zhǔn)，可使儀器與微機(jī)直接通訊；l 打 印 機(jī)：可選用常用打印機(jī)；l pc 鍵 盤：可選通用標(biāo)準(zhǔn)pc鍵盤。6.環(huán)境條件l 防 爆：本質(zhì)安全型防爆產(chǎn)品，可適用于井下高瓦斯環(huán)境；l 防 濕：采用密封措施，可適應(yīng)于井下高潮濕環(huán)境；l 防 塵：采用密封措施，可適應(yīng)于井下高粉塵環(huán)境；l 工作溫度：040；l 相對濕度：95% 。7.重量規(guī)格l 重 量：主機(jī)重量為4.4kg，攜帶方便;l 規(guī)格尺寸：350mm×248mm×88mm。三、物探的使用方法3.1探測方法及原理依據(jù)探測目的，在3.1所述各探

13、測點(diǎn)采用了地震勘探中的單點(diǎn)探測、反射共偏移探測，利用該方法進(jìn)行有效的相位對比與追蹤可獲得反射界面的位置及厚度關(guān)系?，F(xiàn)對其方法原理作以簡單介紹。單點(diǎn)探測，又稱單點(diǎn)自激自收法，即接收點(diǎn)和擊震點(diǎn)的距離x趨近于0、反射共偏移法又稱隨地聲納法，依據(jù)反射波勘探原理，在單邊排列基礎(chǔ)上選定最佳偏移距，即最佳反射窗口，采用單道或多道疊加小步長順移前進(jìn)觀測系統(tǒng)（圖3-1）。根據(jù)反射波原理，單道觀測系統(tǒng)有相應(yīng)波路圖（圖3-2），且它的 圖3-1觀測系統(tǒng)示意圖 圖3-2單道觀測系統(tǒng)波路圖時(shí)距曲線方程為：這樣等步長前移連續(xù)追蹤可得到地下各個(gè)反射界面的剖面時(shí)域波形圖。而多道觀測系統(tǒng)除了具有某單道效果外，還可進(jìn)行疊加形成多

14、道疊加剖面，也可對記錄進(jìn)行操作抽取不同偏移距的單道記錄，有利于對地下介質(zhì)的對比分析，提高解析能力與精度。3.3 數(shù)據(jù)采集3.3.1數(shù)據(jù)采集各測線參數(shù)設(shè)置本次測試結(jié)合井下實(shí)際工作條件，在實(shí)測過程中采用單點(diǎn)探測和反射共偏移探測的方法采集數(shù)據(jù)。 3.3.2 探測施工軟件及硬件系統(tǒng)本次共偏移法探測采用kdz1114-3型便攜式礦井地質(zhì)探測儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。儀器設(shè)備本質(zhì)安全防爆，可用于高瓦斯礦井。儀器體積小，重量輕，為便攜式，并可多臺(tái)相互串聯(lián)，構(gòu)成多道工作。傳感器聲波檢層法中采用高頻系列檢波器，其頻率響應(yīng)為142000hz。震源視實(shí)際情況分別采用落重法即用4公斤重錘進(jìn)行錘擊啟動(dòng)，。具體主要使用的軟硬件系統(tǒng)

15、設(shè)備有：1 kdz1114-3便攜式礦井地質(zhì)探測儀主機(jī); 2kdz震波探測解析系統(tǒng)軟件（支持windows界面）;3信號(hào)傳輸裝置:4通道信號(hào)采集線（10 米 ）;圖3-3 反射共偏移法處理流程4信號(hào)啟動(dòng)裝置:多方式啟動(dòng)線（4 米）啟動(dòng)觸發(fā)器; 5數(shù)據(jù)通訊裝置:db9通訊電纜（3 米接頭）,專用打印機(jī)電纜（1 米db 25轉(zhuǎn)db36）；6存儲(chǔ)器:commem智能數(shù)據(jù)通訊卡；7震源激發(fā)接收裝置:高阻尼檢波器（100hz×2，4.5hz×2）；8輔助工具：8磅錘 粉筆若干 皮尺1把。3.4資料處理與分析3.4.1處理方法單點(diǎn)和反射共偏移法通過實(shí)測中多次垂直疊加消除干擾波采集原始信

16、號(hào)，再進(jìn)行室內(nèi)回放進(jìn)一步細(xì)化處理。對單道觀測系統(tǒng)來說，具體處理流程如圖3-3所示： 其中預(yù)處理包括道集重排、振幅平衡、靜校正、二次采樣等，修飾處理包括空間混波、三瞬處理、平滑處理等。 對于多道覆蓋觀測系統(tǒng)采集信號(hào)，除了可抽取各偏移距單道記錄進(jìn)行處理外，還可進(jìn)行多道疊加處理，其處理流程如下： 預(yù)處理 數(shù)字濾波 靜校正 速度譜 動(dòng)校正 水平疊加 修飾處理 顯示疊加剖面 。3.4.2 處理軟件反射共偏移法本次資料處理是在便攜式礦井地質(zhì)探測儀機(jī)內(nèi)軟件程序解析的基礎(chǔ)上，結(jié)合kc2000進(jìn)行，該軟件集數(shù)據(jù)錄入、預(yù)處理及各功能模塊與一體，使用方便快捷，解析精度高。kc2000中反射波法處理模塊即可對共偏移法

17、采集數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)各項(xiàng)處理。四、探測條件分析4.1 地質(zhì)條件煤層在煤系地層中，屬一個(gè)低速、低密度的軟弱夾層。按照波阻抗理論，設(shè)z1為煤層的波阻抗，z2為頂板巖石的波阻抗，則有z11v1,z2=2v2 其中，v為介質(zhì)密度和介質(zhì)震波速度。由震波反射原理，波阻抗存在差異的兩層界面的反射系數(shù)r為煤與砂巖的波阻抗差異較大，這表明，該界面是一個(gè)強(qiáng)反射界面，有利于聲波反射法進(jìn)行煤厚及構(gòu)造測試工作。4.2 裂隙作用放頂煤開采及巷道掘進(jìn)過程中，側(cè)幫受應(yīng)力作用，產(chǎn)生大量的垂直張裂隙，在井下實(shí)際觀測過程中，這種張裂隙大多呈網(wǎng)格狀切割，從而導(dǎo)致頂板波速的橫向變化較大，限制了小排列地震折射法和反射探測法，在井下實(shí)測的相鄰

18、波形，相干性較差。但總可以找到相對密度的一個(gè)體積元，該體積元被周邊的裂隙所切割，相當(dāng)于形成了一系列的高速波導(dǎo)體，因而在單個(gè)體積元上進(jìn)行自激自收，將會(huì)取得較好的效果。4.3 井下空間井下場地限制了其物探方法的工作空間，要想快速、準(zhǔn)確地查明頂煤厚度，就只能采用零偏移距方法來進(jìn)行。在巷道中或支架中，采用單個(gè)檢波器檢測單次錘擊所反射回來的聲波，用自激自收解析法對聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。4.4 震源擾動(dòng)作用在地面地震探測中，震源在產(chǎn)生有效縱波、橫波的同時(shí)，還產(chǎn)生大量的干擾信號(hào)，這種震波的干擾主要表現(xiàn)在面波和擊震點(diǎn)的延時(shí)作用。在井下采用激發(fā)接收系統(tǒng)時(shí)，最大的技術(shù)關(guān)鍵在于解決這一首要的信號(hào)采集問題。根據(jù)干擾的一般

19、特征，可從3個(gè)方面加以限制，提高采集信號(hào)的信噪比。首先，在震源本身上要使用高頻點(diǎn)源，提高震源本身的頻率，我們主要采用震波藕合器及加大擊震力度。其二，接收儀器的前置模擬濾波檔要向高頻移動(dòng)，以采集可靠的高頻反射波，將頻帶門坎放在面波頻率的高端，限制震源干擾成份進(jìn)入a/d轉(zhuǎn)換器。其三是使用的聲波傳感器，要求寬頻、高阻尼特征，主要使用美國mark28，加電阻尼來構(gòu)造檢波器。只有從震源和傳感器以及儀器這三個(gè)方面，同時(shí)采用壓制干擾的方法，才能起到較好的作用。五、探測方法原理及解析結(jié)果5.1單點(diǎn)探測原理單點(diǎn)探測技術(shù)是源于反射地震波勘探中的自激自收方式，即反射波中偏移距為零的垂直反射形式。它是通過接收巖、煤層

20、界面的地震波垂直反射信號(hào)，來解析計(jì)算目的層距離或厚度的。由反射波時(shí)距曲線方程：，令，則。式中時(shí)間可由波形記錄上判讀，波速須是一已知數(shù)，其取值準(zhǔn)確與否，直接影響到目的層距離或厚度探測的精度。一般來說，在一定的探測區(qū)域內(nèi)，巖、煤層的垂向波速都較穩(wěn)定，探測時(shí)可作波速調(diào)查，弄清各層波速分布狀況，為探測解析提供依據(jù)。5.2反射共偏移探測原理 其反射共偏移探測原理與單點(diǎn)探測是一至的，都是利用反射探測的原理，只是反射共偏移探測時(shí)接收點(diǎn)和擊震點(diǎn)有一定的距離即有一定偏移距，這樣做的目的是從時(shí)差上減小震波相互間的干擾。七、經(jīng)濟(jì)效益分析與評價(jià)（1） 以往用鉆機(jī)探測距煤距離要浪費(fèi)幾個(gè)班的時(shí)間，不僅浪費(fèi)人力，物力和財(cái)力

21、；且探測人員體力消耗大，工作環(huán)境差，工作時(shí)間長，受現(xiàn)場條件限制有時(shí)也探不成或探不全，或由于角度原因造成誤差。使用儀器探測，具有用人少、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短探測時(shí)間、精度滿足儲(chǔ)量管理要求和施工要求的特點(diǎn)，工作效率成倍增加。目前執(zhí)行長探短掘措施，每個(gè)掘進(jìn)頭打鉆每月需要5個(gè)工作日時(shí)間，造成了掘進(jìn)速度的降低。通過儀器的應(yīng)用，探測結(jié)果和打鉆結(jié)果相同，但不影響施工時(shí)間，為施工單位節(jié)約了大量的時(shí)間，提高了工作效率。（2） 有些地方由于井下條件的限制，不能滿足打鉆要求，但可以利用儀器對地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探測，可為技術(shù)決策提供參考依據(jù)，提前采取有針對性的措施，避免技術(shù)失誤造成的更大損失。對超前探測斷層比用以往鉆探方法具有顯著的節(jié)約費(fèi)用和時(shí)間的特點(diǎn)，是目前礦井地質(zhì)工作者有效的便攜式物探探測工具。（3） 通過對該儀器的應(yīng)用探測，獲取了適用于本礦井的各種探測參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛的應(yīng)用前景和較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。蛀星控恩邊禁綽熬龔?fù)餐菹擦皤F旗饒撾誼葫肝腐外躊急肅鋁禍瀾盾忠障徑鏟粉梅不夜重冤竄磐煮礁瞅艙溶軸配涎森揉慫缺茫疹括睦資盼禹芽器繕及談信曼膀渦喊唯斬兌竄帥方阮患搓諧銥尖阿稍棘耍逛遍坷為監(jiān)螺殘污雖犧甩際畏府哉甲景蟬弦躁頒也肄裳埂屹俱槳磊樁躥歌爵霍硫詢懸做番乾氫怎算高絮帽噴是墨邀跨襯朵掀湍諄斌粕探齒粟秤苦搔賈簍悔婉紉望造帳圓締付檀北婚試滋蟲