[发明专利]厚煤层沿底板或顶板掘进煤巷反射槽波超前探测方法

说明书

本发明公开了一种厚煤层沿底板或顶板掘进煤巷反射槽波超前探测方法。该探测方法是在掘进煤巷迎头掌子面距煤层底板或顶板约1/4煤厚位置顺煤层钻孔内以炸药作为激发槽波震源的炮点，在掘进煤巷两侧煤壁距煤层底板或顶板约1/4煤厚位置顺煤层钻孔内布设两列沿线排列检波器，人工激发炮点炸药爆炸，以产生向掘进煤巷迎头四周煤层传播的Rayleigh槽波；沿煤巷两侧的两个检波列接收反射Rayleigh槽波，通过对反射Rayleigh槽波进行能量和波形相关系数计算、比较确定掘进煤巷周围煤层内地质构造界面的位置，从而实现在厚煤层中沿顶板或底板掘井的煤巷迎头前方和两侧煤层内地质构造的目的。

技术领域

本发明涉及一种地质探测方法，尤其是一种厚煤层沿底板或顶板掘进煤巷两侧和迎头前方地质构造反射Rayleigh槽波地震超前探测方法。

背景技术

我国厚煤层产量占原煤总产量的45％左右，远高于世界平均15％的比重，是一个厚煤层储量大国,也是厚煤层的开采大国。当前我国针对厚煤层主要采用分层开采、放顶煤开采和大采高开采方法。三种采煤方法均要求煤巷沿厚煤层底板或顶板掘进，煤层厚度中心位置往往不能揭露，或煤层厚度中心位置距离巷道底板高度过高(图2)或过低。由于Love槽波在煤层厚度中心位置能量最大，在煤层顶底板附近能量较小，现有的反射Love槽波煤巷超前探测方法要求在煤层厚度中心激发并在煤层厚度中心接收反射Love槽波信号。因此，现有的反射Love槽波煤巷超前探测方法难以实现厚煤层开采中沿煤层顶板或底板掘进的巷道超前探测。

现有技术中，例如中国专利201310124467.2、201410340834.7、201410390982.X等，具有以下技术缺陷：

1)现有掘进煤巷地质构造超前探测是在煤层厚度中间激发槽波，在煤层厚度中间接收来自构造界面的反射Love槽波探测煤层内构造界面。之所以如此激发接收是因为Love槽波的最大能量分布在煤层厚度中间面上，而Rayleigh槽波垂直分量能量主要分布在距离煤层顶和底板大约1/4煤层厚度附近(图3)。在厚煤层开采巷道实际掘进中往往沿煤层底板或顶板掘进，当煤层较厚大于两倍巷道高度时，煤层厚度中间位置不能揭露，因此难以实现在煤层厚度中间激发，煤层厚度中间接收，现有的反射Love槽波超前探测方法难以适用。同时，实际探测时大都采用炸药震源，主要激发纵波，纵波震源激发的煤层槽波大部分能量分布在Rayleigh型槽波中，Love槽波能量很弱(图4)。

2)现有掘进煤巷地质构造超前探测方法是在巷道壁一侧激发震源在同侧煤壁布置检波器接收反射槽波的探测装置。该方法探测炮点和检波器所在一侧的煤层内构造较为有效。由于巷道阻隔，槽波难以传播到巷道另一侧煤层，因此不能有效探测巷道另一侧煤层内构造(图5)。

3)现有掘进煤巷地质构造超前探测方法是在巷道煤壁激发震源，向迎头方向传播的入射槽波在在迎头面会产生反射波损失入射槽波能量(图5)，因此难以有效超前探测巷道迎头正前方的地质构造。

4)现有掘进煤巷地质构造超前探测方法是在巷道壁多点放炮激发震源，既增加了安全隐患又提高了施工成本，同时延长了施工时间。

5)现有掘进煤巷地质构造超前探测方法是接收反射Love槽波进行超前探测，在巷道煤壁接收时，反射Love槽波能量较弱且受到强能量巷道壁面波干扰，存在提取和识别困难的影响(图7)。