[发明专利]矿井工作面巷间震波CT探测方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种矿井工作面面内地质异常体探测技术，尤其涉及对工作面面内断层、夹矸、煤厚变化区、陷落柱等地质异常体进行探测的矿井震波CT探测技术。

背景技术：

在煤矿生产过程中，特别是新型矿井综合机械化采煤手段的不断应用，对煤矿的生产勘探资料的要求越来越高了。煤矿安全生产要求做到“一通三防”。这里讲的“三防”就是指防水、防火、防瓦斯；“一通”是指通风。要做到这几点，首先要对矿井内的开采地质条件(如断层、褶皱、破碎带、夹矸、煤厚变化区、陷落柱、构造应力区等)进行了解。而常规的地面三维地震勘探只能解决工作面面内落差大于5m的断层，且在位置上常有大于10m的摆动幅度；井下其他的物探方法经常受到金属支架、水管、金属导体、动力设备、各种电缆特别是与地面导通的电话线、信号线等客观因素都对信号造成很大的干扰。从理论上看，震波CT技术完全可以探查采矿生产中的地质异常条件。实际应用中将层析成像的原理应用于地球物理勘探，通过野外数据采集与处理，预测出地下地质异常体，能准确地判断其构造形态和空间位置。有了全面、准确的生产地质条件资料后才能制订出最为合理的开采措施来指导生产，这样有利于提高生产效率，提高煤炭资源的利用率，有效地指导采矿生产的快速、高效地进行，避免重大人员和财产损失，做到安全高产高效。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对矿井工作面面内断层、夹矸、煤厚变化区、陷落柱等地质异常体进行探测，本发明提出了一种矿井工作面巷间震波CT探测方法，提高了面内地质异常体的探测精度，具有探测数据可靠性高，探测方法简捷，探测结果清晰直观、精度高，完全能满足采矿生产的技术要求等优点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

矿井工作面巷间震波CT探测方法，其特征在于包含以下步骤：

1)先在矿井采煤工作面的一条巷道施工激发炮孔，其参数通常如下：

位  置：位于巷道靠近采煤工作面一帮；

孔  深：1.2-1.8m；

孔  向：水平垂直于帮且指向采煤工作面面内；

孔  径：能放进炸药即可；

炮孔间距：10～15m；

炮孔高度：全部打在巷道腰线处，即距巷底高度相同约1.2-1.8m；

药  量：每炮孔装入70～120g乳胶炸药；

装  炮：正向装药，黄泥封堵至炮眼的孔口；

2)在工作面的另外一条巷道布置接收地震波信号的检波器序列，观测系统中检波器要求布置在距巷道底板上1.2-1.8m高度，检波器的间距在10～15m，可将钢钎打入煤层，并将检波器固定在钢钎上达到检波器耦合条件，要求钢钎平行于顶底板，如遇岩石的检波点做好编录，检波器连接到数据记录装置；

3)上述步骤完成后，逐一引爆炮孔炸药，激发矿井工作面地震波，观测系统中的各检波器同时接收采集矿井工作面地震数据；多次放炮后最终完成矿井工作面地震数据的采集工作；

4)数据处理时，以激发接收点位置与工作面关系建立坐标系，确定观测系统的各炮孔、各检波器位置坐标参数，形成参数文件；选择合适的网格单元，对探测区域进行网格划分，形成一个个尺度大致相同的像元，并把像元内的平均波速值作为其中心点的值；网格形成后，结合不同波组的旅行到时拾取，并利用巷间震波CT层析成像技术进行不同方法的反演计算，主要利用直射线和弯曲射线方法进行地震波旅行时间追踪，利用算术联合迭代方法(SIRT法)、最小二乘法(LSQR法)等进行反演计算，重建工作面内二维波速等图像，进一步得出地震波纵、横波波速、动弹性模量等属性参数的CT反演切片；

5)根据波速、动弹性模量等多属性参数的异常及工作面巷道揭露地质资料进行综合分析，判定工作面内构造特征及其分布规律，形成工作面构造特征综合解释图。

所述的矿井工作面巷间震波CT探测方法，其特征在于：炮眼和检波器的设置处可以是矿井工作面上下的两条巷道，也可是切眼或联络巷等，检测的是炮孔与检波器之间部分的地质条件，能形成工作面内地质条件多属性CT切片图。

本发明的优点：

1、提高了探测精度：能查明矿井工作面巷道已揭露的落差1m以上的断层在工作面内的延展情况；能查明矿井工作面内落差大于3m隐伏断层在工作面内的延展长度、延展方向；能查明矿井工作面内煤层厚度小于1m的“煤厚变薄带”的分布发育情况。

2、增加了穿透的距离和射线覆盖次数：单孔炸药药量在70～120g之间源检距可以达到1000m，避免由于交叉站造成射线稀疏区域甚至盲区，从而有效的增加了射线覆盖次数。

3、探测方法简便，效果好。