[发明专利]一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种地震CT探测技术，尤其是一种煤矿井下地震CT探测技术，具体地说是一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法和装置。

背景技术

冲击矿压、煤与瓦斯突出等动力灾害的发生与煤岩体聚集的高应力直接相关。根据波速和应力之间较好的对应关系，地震CT探测技术可以反演煤岩体开挖过程中的应力分布特征，从而预测预报下一时段的冲击矿压和其他一些动力显现的危险区域。近年来，该技术开始在煤矿领域应用，通过在煤层回采工作面进行放炮产生震动波震源，这种方式安全隐患多，工程量大，使地震CT探测技术难以经常性地重复使用，不能够及时反映工作面应力的动态变化、转移情况，不能实现动力灾害预测预报的自动化和常态化。

目前，地震勘探用可控震源多是在地面和海洋使用，还缺少适用煤矿井下巷道工作环境，能够长期、稳定、可控地在煤岩体中激发震动波的方法和装置，使地震CT探测技术在动力灾害预测和预报方面难以充分发挥其潜能。

发明内容

本发明的目的针对使用炸药震源安全隐患多、效率低、工程量大，难以利用地震CT探测技术及时反映工作面应力的动态变化、转移情况，难以满足冲击矿压、煤与瓦斯突出等动力灾害的动态、及时预测预报的需求等问题，发明一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法和装置，该震源能够在巷道中便捷地布置，长期、稳定、可控地在煤岩体中激发震动波。

本发明的技术方案之一是：

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，其特征是：

首先，通过顶紧机构10顶紧巷道顶板11，将机身8固定在巷道顶板11和底板4之间，或通过锚杆、锚索端头20将机身8固定在巷道壁上；

其次，利用弹簧驱动机构驱动锤头6击打埋设在巷道底板4中的垫板1，第一垫板1击打煤岩体，或通过击打放置在巷道底板4表面的第二垫板32，垫板32击打煤岩体，在煤岩体中激发产生可控震动波，供CT探测装置检测，进行震动波层析成像反演，从而得到煤岩体应力分布特征和高应力分布区域，实现动力灾害的预测预报。

所述的顶紧机构10包括液压顶紧式、气动顶紧式和螺旋机械顶紧式。

弹簧驱动机构包括气体弹簧9驱动式或金属弹簧27驱动式。

所述的气体弹簧9包括空气式和氮气式。

所述的气体弹簧9或金属弹簧27通过液压提升式、气动提升式、螺旋机械提升式、和滑轮提升式提升机构驱动带动锤头上移和冲击第一垫板1或第二执行板32。

所述的第一垫板1埋设在巷道底板4中，放置在底座2上或放置在底座33中，一侧接触煤岩体；所述的第二垫板32放置在巷道底板4表面；第一垫板1的预紧力通过顶紧机构10顶紧巷道的反作用力或预紧装置实现，第二垫板的预紧力通过顶紧机构10顶紧巷道的反作用力实现；所述的预紧装置包括液压顶紧式、气动顶紧式或螺旋机械顶紧式。

通过调节锤头的质量、气体弹簧或金属弹簧的输出力、冲击行程，以及垫板的材质、形状、尺寸和倾斜角度，产生不同能量和频率及不同纵、横波形式的震动波。

本发明的技术方案之二是：

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发方法，其特征是：

首先，通过顶紧机构10顶紧巷道顶板11，将机身8固定在巷道顶板11和底板4之间，或通过锚杆、锚索端头20将机身8固定在巷道壁上；

其次，通过在机身8内设置爆炸室35，利用气体或固体爆炸，直接在巷道底板煤岩体中激发震动波，供CT探测装置检测，进行震动波层析成像反演，从而得到煤岩体应力分布特征和高应力分布区域，实现动力灾害的预测预报。

本发明的技术方案之三是：

一种巷道内布置的地震CT探测用震动波激发装置，其特征是它包括：

一机身8，机身8通过顶紧机构10或锚杆、锚索端头22固定安装在巷道顶板11和底板4之间或巷道壁上；

一锤头6，该锤头6与提升机构相连，提升机构用于将锤头提升到激发位置；

一释放机构，该释放机构用于将储能后的锤头释放使之产生所需的震动波；

一激发动力源，该激发动力源为气体弹簧或金属弹簧，气体弹簧或金属弹簧受提升机构的作用产生压缩，形成驱动锤头所需的动能，在释放机构动作后驱动锤头快速冲击第一垫板1或第二垫板32。