[发明专利]独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法

说明书

本发明涉及一种独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，现有技术缺乏独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，为此，本发明通过在独头掘进巷道迎头处超前打一系列深孔，在孔底安装炸药并顺序爆破激发后，可向外传播震动波，而掘进迎头后方两帮布设的监测网可陆续接收爆破激发的震动信号波形，从而形成充分覆盖掘进巷道迎头区域的震动波射线群覆盖网，进而可利用震动波波速反演技术准确评估独头巷道迎头超前区域的冲击危险性。本发明独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法具有安全可靠，施工简单，探测准确的优点，填补了现有技术空白，适合各大煤矿矿井使用。

技术领域

本发明涉及一种独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法。

背景技术

掘进空间的不断移动与独头属性导致微震监测系统难以形成监测网络，难以发挥实时的监测预警作用。地音、应力监测虽可实现在线监测，但受作业环境干扰、煤岩属性、测量位置和信号感知区域受限等因素的影响，难以实现迎头周边多维、全方位空间信号的超前感知，预警效能受限。钻屑、煤岩变形观测等传统采矿方法及电磁波等地球物理方法，测量信号感知区域同样受限。因此，目前独头掘进巷道掘进围岩冲击孕育、发展、突变全过程还缺乏有效的探测方法。巷道掘进冲击地压的准确感知与预测预警依然面临严峻挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何填补现有技术的上述空白，提供一种独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法。

为解决上述技术问题，本发明独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，包括以下步骤：

①.在独头掘进巷道迎头上规划一个中超前钻孔和2N个侧超前钻孔的位置、深度、角度：

中超前钻孔位于独头掘进巷道迎头正中，并垂直于迎头面，其深度为L，且L4h+x，其中h为独头掘进巷道周围煤厚，x为每天迎头设计推进度，

2N个侧超前钻孔分成两组，分别均匀在中超前钻孔左右两侧呈扇形布置，所述中超前钻孔的中心线和所有侧超前钻孔的中心线均位于同一水平面上，中超前钻孔中心线与相邻侧超前钻孔中心线之间的夹角角度和相邻的侧超前钻孔中心线之间的夹角角度均相同，N为正整数，且4≤N≤12；

②.打孔装药：在独头掘进巷道迎头上，钻出步骤①所述的中超前钻孔及各个侧超前钻孔，并在孔底安装炸药、雷管及炮线，装药量不多于50g；

③.布置拾震传感器：两帮上分别均匀设置M个拾震传感器，

其中整数部分，每个拾震传感器均安装在一个锚杆上。

④.顺序放炮激发震动波：自一侧向另一侧按顺序激发①中侧超前钻孔和中超前钻孔内的炸药，激发过程中配用采集装置通过连接炮线获取发震时刻，并以此为零点开始记录激发后，记录所有拾震传感器收到的震动信号，并对首先到达各个拾震传感器的P波初至时刻进行标记；这里P波指纵波。

⑤.确定冲击危险区域：对④中记录的震动信号进行到时标记，并采用震动波波速的反演技术获得掘进迎头区域的波速分布特征，进而确定冲击危险区域等级。

如此设计，本发明通过在独头掘进巷道迎头处超前打一系列深孔，在孔底安装炸药并顺序爆破激发后，可向外传播震动波，而掘进迎头后方两帮布设的监测网可陆续接收爆破激发的震动信号波形，从而形成充分覆盖掘进巷道迎头区域的震动波射线群覆盖网，进而可利用震动波波速反演技术准确评估独头掘进巷道迎头超前区域的冲击危险性，提供了一种独头掘进巷道超前区域的冲击危险探测方法，填补了现有技术空白。

作为优化，所述N＝8，相邻中超前钻孔中心线与侧超前钻孔中心线之间夹角和相邻的侧超前钻孔中心线夹角均为10°。自内而外，左侧或右侧侧超前钻孔的中心线与中超前钻孔中心线的夹角角度依次为10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°。如此设计，实践证明，上述探测效果好。