[发明专利]一种煤矿采掘过程中的全方位槽波地震探测方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿巷道掘进的矿井安全技术领域，主要用于精确探测煤矿巷道掌子面前方的小断层、陷落柱、采空区及冲刷带等地质异常情况，具体涉及一种煤矿采掘过程中的全方位槽波地震探测方法。

背景技术

煤田地面勘探阶段容易遗漏一些小构造，比如煤层中小断层、陷落柱等，这些小构造在煤田普查勘探甚至矿区详查阶段，无论是钻探或是其他地球物理方法，都很难发现，即使增加勘察精度，效果也不明显，而且增大地面勘探精度造成的成本增加巨大，煤层中存在的这些地质构造，如小断层、陷落柱及冲刷带，严重威胁着煤矿安全生产，尤其在煤矿巷道掘进阶段，由于无法提前探明煤层地质条件，煤层中存在的地质构造往往会引起塌方、冒顶、突水及瓦斯突出等生产事故，给煤矿生产造成巨大的经济损失，并严重危害煤矿人员的生命安全，在煤矿巷道掘进期间，提前探测出前方的地质构造分布情况，然后进行合理规划和治理工作，从而可保障煤矿安全生产是煤炭生产企业主要工作之一。

井下槽波是形成于煤层内的一种特殊地震波，槽波具有如下特点：槽波一些特征直接反映了煤层的结构特点；槽波的传播局限于煤槽内，携带了大量煤层内的地质信息；在实际井下地震勘探采集到的地震信号中，槽波具有较强的能量，信噪比高，本发明主要是利用井 下槽波地震勘探以便能够更有效的解决煤矿巷道掘进中的地质问题，从而有效的保障煤矿安全生产。

发明内容

根据上述阐述，本发明的目的在于提供一种煤矿采掘过程中的全方位槽波地震探测方法。在煤矿井下煤层中的掘进巷道中，此方法可有效的、准确的在巷道掘进过程中连续探测巷道两侧煤层和掘进面前方地质构造，不影响掘进施工，在掘进完成的同时完成掘进面全方位的地质构造情况。

本发明提供如下的技术方案：

一种煤矿采掘过程中的全方位槽波地震探测方法，包括以下步骤：

步骤一、硬件连接与系统布置：在工作面的掘进巷道的左右侧帮、掘进掌子面布置检波器，各个检波器连接采集站，各采集站采用井下统一授时或地面GPS授时；

步骤二、数据采集：在巷道左右侧帮设置深度1—2m的孔洞，孔洞里放置检波器，对巷道掘进面工作时的炸药爆炸震动作为点震源并采集点震源数据；

步骤三、地震数据预处理：对采集的地震数据进行数据格式转换和解编，并在建立观测系统后，并置入数据道头，进行道编辑，以去除坏道；

步骤四、数据处理分析和偏移成像：首先，对地震数据进行频谱分析、时频分析及极化分析，以获得地震信号的频率、能量和极化等 特征参数；其次，对地震数据进行振幅补偿、滤波，以提高数据信噪比；然后，采用τ-ρ变换和F-K变换进行不同反射波的分离和P波与S波的波场分离；最终，对处理后的地震数据进行速度分析，以确定速度模型，再进行叠前偏移成像，以获得3D偏移成像结果图；

步骤五、综合地质解释：结合已有地质资料，根据偏移成像图，开展地震地质解释，解释出不同的反射界面对应的不同的地层界面，最终，分析得出巷道前方及两侧探测范围内的地质构造的空间分布情况。

步骤一中，采集站采用分布式采集站，采用井下恒温晶振走时的方式。

步骤一中，采集站采用集中式采集站，采用线同步的方式保持时间同步。

步骤二中，检波器道间距大于5米，如果震源过少，在巷道左右侧帮钻孔放置炸药，炸药爆炸激发的地震波传播至工作面深处。

本发明采用全方位槽波探测方法能及时预测左右侧工作面和掘进面前方的煤层赋存、地质构造和应力压力等情况，为掘进和回采提供地质参数和建议，可以有效的控制煤矿地质灾害，减少因地质原因引起的人员伤亡，为煤矿安全保驾护航，采用本发明，每次可以在巷道左右侧帮探测距离可达100-300米，掘进面前方可达100米，在掘进过程中可大量节省探测次数，提高探测效率。

本发明与现有技术相比，本发明的优点有：

1、全方位槽波探测方法能及时预测左右侧工作面和掘进面前方 的煤层赋存、地质构造和应力压力等情况，为掘进和回采提供地质参数和建议，可以有效的控制煤矿地质灾害，减少因地质原因引起的人员伤亡，为煤矿安全保驾护航。

2、采用本发明方法，每次可以在巷道左右侧帮探测距离可达100-300米，掘进面前方可达100米，在掘进过程中可大量节省探测次数，提高探测效率。

附图说明