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武漢地大華睿地學技術有限公司
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煤礦巷道是安全生產的咽喉要道，存在長度長、施工地點多、安全事故多發等特點。在巷道掘進過程中，巷道前方可能造成安全事故的不良地質體，如陷落柱、富水帶、瓦斯富集區等。巷道事故已經成為煤礦安全生產最主要的威脅之一，嚴重危害著煤礦的安全生產。因此提前查明掘進頭前方的地質及流體分布異常情況，可以提前合理規劃和針對性治理，可有效減少乃至避免動力災害的發生。
1、產品介紹 煤礦巷道是安全生產的咽喉要道，存在長度長、施工地點多、安全事故多發等特 點。在巷道掘進過程中，巷道前方可能造成安全事故的不良地質體，如陷落柱、富水帶、 瓦斯富集區等。巷道事故已經成為煤礦安全生產最主要的威脅之一，嚴重危害著煤礦 的安全生產。因此提前查明掘進頭前方的地質及流體分布異常情況，可以提前合理規 劃和針對性治理，可有效減少乃至避免動力災害的發生。 煤礦巷道隨掘超前探測系統硬件主要包括數據智能采集平板、采集主機、高精度 地震檢波器、連接電纜組成。 2、產品原理 煤礦巷道隨掘超前探測技術使用了HSP 是水平聲波/地震波剖面法（Horizontal Sonic/Seismic Profiling）的英文縮寫，該技 術遵循惠更斯-菲涅爾原理和費馬原理，前提條件是介質存在差異的波阻抗（密度*縱波速度）。利用溶洞（腔）、軟弱夾層、破碎地層、 斷層、節理密集帶、富水構造帶等地質體與背景地層存在明顯的波阻抗差異，為預報提供了理論基礎，見圖（a）。 適于 TBM或者掘進機施工煤礦巷道 HSP 法是利用刀盤滾刀破巖產生的震動信號作為探測震源，對前方不良地質體進行空間 成像，實現預測預報。〔該波場傳播速度、質點震動幅度等與介質的組成成分、密度、結構特征等存在密切的相關關系〕。 采用空間陣列式測試布置方法，在接收圍巖震動回波的同時，同步接盾構機身震動噪聲，盾構掘進狀態下，連續接收震動 信號數據量足夠大后（通常連續接收數據時長不少于 9 分鐘），圖 （b）為測試布置示意圖。 1、斷層、陷落柱、沖刷帶、采空區、矸石層分布、煤層厚度、煤層地壓探測 2、含水、含瓦斯構造安全厚度檢測。 3、下組煤深度、厚度變化。 4、工作面內隱伏構造、煤層不連續地質體的探測。 5、火成巖侵入體探測 6、頂板垮塌或富集水的采空區探測水和隱蔽致災因素調查提供強有力的技術支撐。 該適于煤礦掘進巷道，HSP法是利用掘進機刀盤滾刀剪切煤層、巖（土）時產生的振動信號作為激發震源的一類彈性波 探測方法，其特點表現在： 1、現場測試便捷，無需破爆或錘激。以掘進機刀盤滾刀破煤、巖震動作為激發震源，測試的便捷性遠勝于主動源地震波預報 方法； 2、檢波點布設迎合性強，可布置與煤礦巷道輪廓任何位置。采用全空間陣列式布極，檢波點可布設于盾尾面后 0～30 米范 圍煤礦巷道輪廓的任一位置，保證檢波點相互間距大于1.5m，記錄好坐標位置即可； 3、無需掘進機停機，不影響施工。采用掘進破巖震動作為震源，在掘進機掘進過程中進行探測，無需停機； 4、無測前準備工作，現場測試時間短。該方法現場檢波器布設 10 分鐘左右，測試時間在 10～15 分鐘，測試時間短； 5、探測對象滿足長距離地震波法探測要求。該HSP法采用的是地震波反射法探測，可探測巷道前方可能造成安全事故的不 良地質體，如陷落柱、富水帶、瓦斯富集區等，探測有效距離不少于 100m。 平頂山某礦采用綜掘機進行開挖作業，煤層巷道隨掘超前探測系統現場探測裝置布設如圖1所示。在煤層工作面掘進 巷迎頭后方布設一套TEM-HSP煤礦巷道隨掘超前探測系統，外接8支地震檢波器，編號S1-S8，道間距3m，布設于巷道工 作面煤層壁幫。由于巷道隨掘過程中迎頭后方10m之內安全性較差、10-20m之內煤灰較大。因此，迎頭后方支地震檢 波器S1根據現場環境布設在迎頭后方10-20m范圍內，迎頭每推進20m，支地震檢波器S8往前移動48m，距離 巷道迎頭10-20m，整個探測裝置隨著巷道迎頭前進而交替前移。地震檢波器安裝鉆孔深度3m，俯角孔3°，如圖2所示。
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