KDZ1114—3型矿井地质探测仪应用研究.pdf

科技情报开发与经济 S C I T E C H I N F O R M A T I O N D E V E L O P M E N T＆E C O N O M Y 2 0 0 8 年第 l 8 卷第 l 9 期 文章编号 1 0 0 5 6 0 3 3 2 0 0 8 l 9 - 0 l 3 6 ～ O 2 收稿 日期 2 0 0 8 0 6 1 8 K D Z 1 l 1 4 3型矿井地质探测仪应用研究 武志 高 太原西峪煤矿， 山两太原， 0 3 0 0 2 1 摘 要 详细介绍了K D Z 1 1 1 4 3型矿井地质探测仪在矿井超前探测、 采空区探测、 地 质异 常体界面分析等方面的应 用情况及其推广价值。 关键词 矿井地质探测仪； 矿井超前探测； 采空区探测； 地质异常体； 数据处理 中图分类号 T D1 7 8 文献标识 码 A 目前 ，太 原西峪 煤矿采 用的地 质探测手段主要有钻探和坑透两种 ， 而这些手段的应用经常 给我们的生产带来一 定的影响 。钻探 手段费 时费 力 ， 而坑透 又只有工作面形成 以后才 能进行 ， 不能 很好地对地 质异 常体 进行及 时的预测预报。K D Z1 1 1 4 3型便携式 矿井地质探测仪采用 了多 项微电子技术 ， 具有方便 、 快捷 的优点 ， 可弥补前两种手段的不足。 1 K D Z 1 1 1 4 3型矿井地质探测仪井下应用情况 2 0 0 7 年 l 2 月， 分别在井下做了3 次测试， 其内容分别为 3 4 0 5 倒送 副巷迎头探测断层； 3 4 0 5主巷迎头探测贯通距离； 2 5 2 0 工作面主巷探测 陷落柱在工作面内的延伸范围 。探测结果与实 际揭露 吻合较好 。 I ‘ l 3 4 0 5倒送 副巷迎头探测 根据 3 4 0 3上分层 的采 掘情况判断在 3 4 0 5倒送副巷掘进中 ， 距开 口 位置 1 2 0 m左右预计会遇到落差为2 m的逆断层， 当巷道掘至距开口9 5 m时 。 利用携式矿井地质探测仪在迎头进行 了探测 。 现场 采用单道 自激 自收 反射法进行探测 ， 根据反射波 原理 ， 单 道观 测系统有相应波路图 见图 1 ， 且它的时距曲线方程为 r _ _ _ O A A S 2 V h 2 手 j 、 孵 一 一一 。一 反之 。 根据测试 波形求取反射相位 时间 ， 又可求鳃探测 目标体 的距 1 离， 即 v t 2 一 t 1 ， t t 2 一 t 1 。 至上百倍 ， 每年 6 9月产 沙量 占全年产沙量的 8 0 ％～ 9 6 ％以上 。可见， 流 域每年的产沙量集中发生在6 ～9 月 。 且 9 0 ％以上的产沙量是南于夏季 流域 出现的 3 ～ 5次大暴雨形成的。1 9 7 3年 7月 l 7目的一次暴雨所 引起 的产沙量可达年产 沙量 的 6 2 ％， 这说明黄土地区流域侵蚀产沙的 主要 能 力是暴雨。 6结语 图 2为现场探测 的波形数 据 ， 从 图 中可 以看到 当 日掘进点前方 6 0m内 除 3 3 m处小异常外 未 发现物 性差异大 的 明显异常 ， 经实际揭露未见逆断层。 l 、 2 3 4 0 5主巷迎头探测 当 3 4 0 5主 巷剩 余 l 8 m 左 右贯 通 时 ， 为 了准确探测贯通距 离和获取 3号 煤层 的波速 ， 现场 同样 也采用 了单道 自 激 A收反射法进 行探测 。 A 图 1 波路图 图 3为现场探测的一组波形数据 。从 图巾可以看到当 日掘进点 7 4 点 前 l 2 5m处 前方 2 0 r n 处有强反射 ， 与测量结果 比较误差在 2m左右 。 1 ． 3 2 5 2 0工作面主巷陷落柱揭露地段探测 探测的 目的是揭露陷落柱在工作面 内的延伸范围。 现场采用单道 自激 A收反射法和反射共偏移法联 合进行探测， 共布设测线 5 4 m。反射共偏移 法又称随地声纳 法， 依据反射波勘探原理 ， 在单边排列基础上选定最佳偏 移距 ， 即最佳反射窗口， 采用单道小步长顺移前进 观测系统 见图 4 。 用地质探测仪探测煤帮 到陷落柱边界的距离 。由波 阻抗理论 可知 ， 震波 由煤 体向岩体 中 或 由岩体 向煤 体中 传播 ， 由于物性 差异较大 ， 反 射系数大 ， 那么在波形中将会出现强反射波阻。 根据经 验估定 2号煤体 波速 为 l 6 0 0 m ／ s 。陷落柱 体波速 为 3 0 0 0 m／ s 。本 次探 测以锤击为震源 ，偏移距选 定为 8 m，移动步距 为 l m， 由 2 5 2 0主巷 5点后 l I n向上山方向煤帮上 布置测线 ， 共布置测 5 4 m 见图 参考文献 [ I ] 李英明 ， 潘 军峰． 山西河 流[ M] ． 北京 科学 出版社 ， 2 0 0 4 5 2 5 3 ． [ 2] 晋华 ， 孙两欢 ， 李仰斌 ． 岚河流域 产沙量影响 因素分析 [ J ] ． 太原理工 大学学报 ， 2 0 0 4 ， 3 5 1 8 4 8 5 1 0 6 ． [ 3] 晋华 ， 李仰 斌 ， 孙西欢 ． 岚河流域 产沙模型 研究 [ J ] ．水 土保持学报 ， 2 0 0 2， 1 6 1 1 3 5 1 3 7 ． 责任编辑 李敏 通 过分析岚河流域 的水文特性 ， 对该 流域有一个 系统的认识 ， 从而 为合理开发利用与保护流域水资源以及为该流域的综合治理和经济可 第一作者简介 刘殷， 女， 1 9 8 6 年生， 现为巾国地质大学 2 0 0 5 级在 持续发展提供帮助。 读本科生， 北京市海淀区学院路 2 9 号， 1 0 0 0 8 3 An a l y s i s o n t h e Hy d r o l o g i c a l Ch a r a c t e r i s t i c s o f La n h e W a t e r s h e d LI U Yi n ABS TRACT T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e g e n e r a l s i t u a t i o n o f L a n h e w a t e r s h e d ， w i t h t h e d a t a o f p r e c i p i t a t i o n ， r a i n o ff , flo o d ， v a p o r i z a t i o n a n d s e d i me n t c o l l e c t e d b y t h e p r e c i p i t a t i o n s t a t i o n s a n d h y d r o me t r i c s t a t i o n s i n L a n h e w a t e r s h e d f o r ma n y y e a r s ， a n a l y z e s t h e h y d r o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f L a n h e w a t e r s h e d ， p r o v i d i n g h e l p s f o r t h e s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t o f t h i s wa t e r s h e d ． KEY W ORDS h y d r o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ； h y d r o l o g i c a l d a t a ； L a n h e wa t e r s h e d l 36 维普资讯 武志高 K D Z I 1 l 4 3 型矿井地质探测仪应用研究 本刊 E m a i h b j b m a i l ． s x i n f o ． n e t 科技研讨 骠 距离／ m 图 2 3 4 0 5副 巷迎头超前探测波形 数据 距离／ m 一、▲ l - ． 一一 ， ▲ ▲ l ▲ l 。 ▲． ’ ～ l 一一一 、 一 【 、 一 屉射界斋 L ▲I． 一 l - _ 一一} l l _ I ．▲▲ ～ t _ ▲ ● 、 一一V 3 1 6 00m／ s一 f ▲ 、 ，． 。。 ～lj l二 l }j A ． 、 ， 一 一 一 v _。 } J l | | i ’ { J ／』 I f ． ▲ I I 一 。 ● ⋯ J ； _ J _ l ，J 叫 j 锤击点 On 3 4 0 5主巷迎 头超 前探测 波形数据 接 收点 8 IT I 移动方 向 接收点 8 IT I 9 m 5 4 IT I 测试起点 图4 单道共偏移方法现场布置示意图 4 。图5 为其中一组探测波形 ， 图中各反射波组特征明显、 清晰， 可为解 释和判别提供依据。从图5 中可以看出， 在 8 m s 左右有一连续强反射波 组出现， 判定为煤岩界面的反射， 代入公式计算后得出， 陷落柱界面距煤 帮 1 0IT I 左右。 在处理数据时， 对此波形还进行了频率分析 见图6 。 在图6中可看 到黑线包围内的高频部分， 高频波一般都是由近处界面反射引起的。结 合实际揭露情况及探测波形综合判定 ， 测 线 1 1 m 1 7 IT I 的高频是由揭露 的顶板引起的 ， 陷落柱在测 线 3 8 IT I 一 4 2 I n 巷道 揭露 处 仅有 1 I n左右 分 布 ， 后 面即为正 常煤体 。图 7为解析结果示意图 。 2 K D Z 1 1 1 4 3 型矿井地质探测仪应用分析 吕 编号 凝一班蘸 霹 图 5 2 5 2 0主巷陷落柱范 围探测数据及解析 编 号 2●6 8 1 1 1● l 7 2 0 2 3 26 292 3 5 30‘I ● ●●7 ； ’ ● j 1 量 鲞 l i 图 6 陷落柱探测波形数据 的频率分析 5号 2 5 2 0主巷 l O m 图 7 解析结果示 意图 利用震波为弹性波波源， 对被测介质的厚度和速度进行探测， 采用自激 自收解析法进行数据采集和解析 。 通过对井下三处探测情 况分析得出 以下结果 一 是在地质构造体的 地方， 波形会发生强发射波， 形成较强的反射界面。 二是相对来说 2 号煤 层 的探测效果较好 ， 探测距离误差较小 。 但是在 3 号煤层 中， 由于裂隙 比 较发育， 导致煤层松软。 在探测过程巾波形容易失真， 引起误判。 三是弹 性波受诸多因素影响， 有时候会发生波形异常。 3 K D Z 1 1 1 4 3型矿井地质探测仪的推广 从 目前 矿井物探 和矿井地质 角度来看 ， 井下超前探测 和预报 问题 ， 国内外尚无其他成熟有效的解决方法和技术手段，矿井地质探测仪可 作 为前 方探测 与预测 的一种较 为理 想的辅 助工具 ， 其 对岩体 、 煤层 、 空 巷分界 及异常 区域具有 较好 的适 用性和 敏感 性 。尤其 对超前定量 预报 和对小 型构造 的超前 预报是一种 非常经济有 效 的物探 手段 。 责任编辑 邱娅男 第一作者简介 武志高， 男， 1 9 6 8 年 4 月生， 1 9 9 2 年毕业于山西矿业 学院， 工程师， 太原西峪煤矿， 山西省太原市万柏林区， 0 3 0 0 2 1 ． K D Z 1 1 l 4 3型 系列便 携式矿井地 质探测仪 采用弹性波 勘探 原理 ， Re s e a r c h o n t he Appl i c a t i o n o f KDZl l l 4 -3 M i n i n g Ge o l o g y De t e c t o r W U Zhi - g a o ABSTRACTTh i s p a p e r i n t r o d u c e s t he a p pl i c a t i o n s i t u a t i o n a n d p r o mo t i o n v a l u e o f KDZI 1 1 4 - 3 mi n i n g g e o l o g y d e t e c t o r i n t h e mi n e a d v a nc e d d e t e c t i o n ， g o a f d e t e c t i o n a n d i nt e r f a c e a n a l y s i s o n g e o l o g i c a b n o r ma l bo d y． KEY W ORDSmi n e ； g e o l o g i c d e t e c t o r ； mi ne a d v a n c e d d e t e c t i o n； g o a f d e t e c t i o n ； g e o l o g i c a b no rm a l bo d y ； d a t a p r o c e s s i n g I 37 褒 维普资讯