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专利名称：基于反射槽波信号的煤巷超前探测断层方法
技术领域：
本发明涉及一种煤矿断层超前探测方法，尤其基于反射槽波信号的煤巷超前探测断层方法。
背景技术：
我国煤矿安全形势仍然十分严峻，出现群死群伤的矿难主要是煤与瓦斯突出事故和矿井突水事故，这两大灾害源都与矿井地质构造有关，其中地质构造以断层最为突出，因此预测预报煤巷前方断层对于安全掘进起着十分重要的现实意义。目前煤巷主要采用钻探进行超前探测，但钻探施工效率低且存在一孔之见的局限，如施工不当还可能导致瓦斯爆炸及突水事故。在这种背景下，地球物理方法最近几年得到突飞猛进的发展；目前在煤巷进行超前预报的地球物理方法主要包括地震类、电磁法类及其他类技术，其中用于煤巷前方构造探测主要采用地震类方法，如MSP技术及RTSP技术；但MSP、RTSP技术通常需要在左右帮布置24个炮孔或锤击点及2个三分量检波点，施工时间较长，且后续处理步骤多，不利于快速开展断层超前预报工作。为此本发明提出一种较快捷的方法，以便指导现场安全掘进。该方法主要基于反射槽波信号，根据矿井地震知识可知:相比顶底板岩层，煤层速度较低，是一个低速夹层，在煤层间存在波导现象，故煤层中存在槽波，煤层槽波速度V可利用常规矿井地震方法获取；当激发的槽波遇到断层时会产生明显的反射槽波信号，因此可利用反射槽波信号反演断层位置。

发明内容
为了克服现有的煤矿断层探测方法施工时间较长且后续处理步骤多的问题，本发明提供一种基于反射槽波信号的煤巷超前探测断层方法，该探测方法利用反射槽波运动学特征信息进行超前预报，易于操作，成本低，且后续处理问题较少，能够很快的得到探测结果，探测效率高，结果准确， 对现场安全掘进起了很好的指导作用。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该基于反射槽波信号的煤巷超前探测断层方法其步骤如下:(I)煤巷迎头前方0.5m处布置I个X分量传感器，作为1#检波点，然后向前依次间隔0.5m布置另外5个X分量传感器，依次为2#、3#、4#、5#、6#检波点；6#检波点前方0.5m处布置I个炮点，在巷道布置的地震仪器可获取地震记录；
(2)根据地震波传播时间先后顺序，地震记录中可确定1#_6#检波点的直达波及断层反射槽波地震信号区域；
(3)从1#检波点反射槽波波列中搜索最大振幅值所对应的时间^
(4)求出1#检波点为圆心的圆半径4其中: = (V、+3)/2 ;以1#检波点为圆心I1为半径画圆弧L1 ；
(5)同第(3)步骤得出2#检波点最大振幅值所对应的时间t2，求出2#检波点为圆心的圆半径b其中:r2 =(v%+2.5)/2 ;以2#检波点为圆心，L力半径画圆弧L2 ；
(6)同第(3)步骤得出3#检波点最大振幅值所对应的时间^，求出3#检波点为圆心的圆半径Q ,其中:r3=0*t3+2)/2 ;以3#检波点为圆心，为半径画圆弧L3 ；
(7)同第(3)步骤得出4#检波点最大振幅值所对应的时间％，求出4#检波点为圆心的圆半径r4，其中:r4 = 03*%+1.5)/2 ;以4#检波点为圆心，4为半径画圆弧L4 ；
(8)同第(3)步骤得出5#检波点最大振幅值所对应的时间t5，求出5#检波点为圆心的圆半径I其中:r5 = (v%+l)/2 ;以5#检波点为圆心!力半径画圆弧L5 ；
(9)同第(3)步骤得出6#检波点最大振幅值所对应的时间I求出6#检波点为圆心的圆半径,其中: = (v% +0.5)/2 ;以6#检波点为圆心I力半径画圆弧L6 ；
(10)如上L1 L6的6个圆弧的相交位置与迎头位置的水平距离即为迎头前方断层位置。本发明的有益效果是，该探测方法利用反射槽波运动学特征信息进行超前预报，易于操作，成本低，且后续处理问题较少，能够很快的得到探测结果，探测效率高，结果准确，对现场安全掘进起了很好的指导作用。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明的观测系统布置图。图2是6个检波点X分量断层反射槽波信号分布示意图。图3是1#检波点反射槽波波列及最大振幅值位置示意图。图4是L1圆弧不意图。图5是6个圆弧交汇示意图。
具体实施例方式在图中，该基于反射槽波信号的煤巷超前探测断层方法其步骤如下:
(1)煤巷迎头前方0.5m处布置I个X分量传感器，作为1#检波点，然后向前依次间隔
0.5m布置另外5个X分量传感器，依次为2#、3#、4#、5#、6#检波点；6#检波点前方0.5m处布置I个炮点，在巷道布置的地震仪器可获取地震记录，观测系统布置具体如图1，图中向右为掘进方向；
(2)根据地震波传播时间先后顺序，地震记录中可确定1#-6#检波点的直达波及断层反射槽波地震信号区域，如图2所示；
(3)从1#检波点反射槽波波列中搜索最大振幅值所对应的时间^如图3所示；
(4)求出1#检波点为圆心的圆半径^其中:η= (V'+3)/2 ;以1#检波点为圆心，η为半径画圆弧L1，如图4所示；(5)同第(3)步骤得出2#检波点最大振幅值所对应的时间h，求出2#检波点为圆心的圆半径L其中:r2 =(v%+2.习/2 ;以2#检波点为圆心！力半径画圆弧L2 ；
(6)同第(3)步骤得出3#检波点最大振幅值所对应的时间，求出3#检波点为圆心的圆半径 ,其中:r3=(v%+2)/2 ;以3#检波点为圆心A为半径画圆弧L3 ；
(7)同第(3)步骤得出4#检波点最大振幅值所对应的时间t4，求出4#检波点为圆心的圆半径H苴中A =(ν%+1ι5)/2 ;以4#检波点为圆心，I4为半径画圆弧L4 ；
(8)同第(3)步骤得出5#检波点最大振幅值所对应的时间L，求出5#检波点为圆心的圆半径，其中'.tS = Iv+1)/2 ；以5#检波点为圆心，Ij为半径画圆弧L5。(9)同第(3)步骤得出6#检波点最大振幅值所对应的时间ts，求出6#检波点为圆
心的圆半径I6,其中: = (v*te+0.5)/2 ;以6#检波点为圆心I力半径画圆弧Le ；
(10)如上L1 ' L6的6个圆弧的相交位置与迎头位置的水平距离即为迎头前方断层位置,如图5所 示。
权利要求
1.基于反射槽波信号的煤巷超前探测断层方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:(1)煤巷迎头前方0.5m处布置I个X分量传感器，作为1#检波点，然后向前依次间隔.0.5m布置另外5个X分量传感器，依次为2#、3#、4#、5#、6#检波点；6#检波点前方0.5m处布置I个炮点，在巷道布置的地震仪器可获取地震记录； (2)根据地震波传播时间先后顺序，地震记录中可确定1#_6#检波点的直达波及断层反射槽波地震信号区域； (3)从1#检波点反射槽波波列中搜索最大振幅值所对应的时间q (4)求出1#检波点为圆心的圆半径I1其中=T1=^^+3)/2 ;以1#检波点为圆心为半径画圆弧L1 ； (5)同第(3)步骤得出2#检波点最大振幅值所对应的时间t求出2#检波点为圆心的圆半径h其中: =(v%+2.,;以2#检波点为圆心，r」为半径画圆弧L2 ； (6)同第(3)步骤得出3#检波点最大振幅值所对应的时间，求出3#检波点为圆心的圆半径I其中=I3= (v%+2)/2 ;以3#检波点为圆心A为半径画圆弧L3 ； (7)同第(3)步骤得出4#检波点最大振幅值所对应的时间U，求出4#检波点为圆心的圆半径U其中4=0%+1.5)/2 ;以4#检波点为圆心A为半 径画圆弧L4 ； (8)同第(3)步骤得出5#检波点最大振幅值所对应的时间求出5#检波点为圆心的圆半径，其中:r5= (v*t5+1)/2 ;以5#检波点为圆心，r,为半径画圆弧L5 ； (9)同第(3)步骤得出6#检波点最大振幅值所对应的时间^，求出6#检波点为圆心的圆半径&，其中:ι.6= >η6+0.5)/2 ;以6#检波点为圆心，r6为半径画圆弧L6 ;(10)如上LiL6的6个圆弧的相交位置与迎头位置的水平距离即为迎头前方断层位置。
全文摘要
本发明涉及一种基于反射槽波信号的煤巷超前探测断层方法，该方法包括煤巷迎头前方依次布置1#、2#、3#、4#、5#、6#检波点及炮点、地震记录中可确定1#-6#检波点的直达波及断层反射槽波地震信号区域、分别找到1#-6#检波点反射槽波波列中搜索最大振幅值所对应的时间、画出以检波点为圆心的六个圆弧、6个圆弧的相交位置与迎头位置的水平距离即为迎头前方断层位置。该探测方法利用反射槽波运动学特征信息进行超前预报，易于操作，成本低，且后续处理问题较少，能够很快的得到探测结果，探测效率高，结果准确，对现场安全掘进起了很好的指导作用。
文档编号G01V1/00GK103235333SQ20131012446
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者刘盛东, 王勃, 黄兰英, 胡泽安, 杨真 申请人:中国矿业大学