[发明专利]一种确定岩巷底板隐伏陷落柱空间形态的探测方法

说明书

一种确定岩巷底板隐伏陷落柱空间形态的探测方法，在胶带大巷底板的中间位置、轨道大巷底板的左侧位置以及回风大巷底板的右侧位置各布置激发点、检波点，通过各激发点激发地震波后，地震主机都能接收到陷落柱顶点绕射波信号，取每次接收到的顶点绕射波信号位置的交点，可确定最终的陷落柱顶点位置；地震主机接收到断陷点a、b、c、d的绕射波信号，并对断陷点a、b、c、d的绕射波信号进行计算，确定断陷点a、b、c、d的位置，最后将确定的陷落柱顶点位置、断陷点a、b、c以及断陷点d的位置相连，最终确定岩巷底板下隐伏陷落柱的空间形态；本发明施工简单、使用便捷，能精准探测出隐伏于岩巷底板以下的陷落柱并能确定陷落柱的空间形态。

技术领域

本发明涉及一种陷落柱探测方法，具体是一种确定岩巷底板隐伏陷落柱空间形态的探测方法，属于煤矿巷道安全生产技术领域。

背景技术

陷落柱是煤系下伏灰岩中溶洞顶部覆岩发生塌陷所形成的不规则陷落体，属于隐伏垂向构造，其导致的突水具有隐蔽性、突发性且导通丰富岩溶地下水等特点，对煤矿安全生产、环境及当地人民生活危害极大。自2010年骆驼山特大奥灰突水事故以来，奥灰岩溶陷落柱突水淹井事故呈现新特点，突水通道是隐伏于巷道底板以下的陷落柱，其隐蔽性更强，对煤矿安全生产危害更大。

陷落柱空间形态等特征是描述陷落柱的基本要素，也是推测成因机制、判断其导水性以及突水预测的基础。

现有的研究成果较多，但遗憾的是，绝大多数成果的获得是以野外局部直接揭露或地面出露的陷落柱为研究对象，对于隐伏于巷道底板以下的陷落柱空间形态的研究报道甚少。

众所周知，矿井巷道按用途和服务范围可分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三大类。其中，开拓期间的岩巷包括回风大巷、胶带大巷和轨道大巷等，在岩巷掘进过程中，误遇隐伏于岩巷底板以下的陷落柱极易发生突水等灾害性事故。

因此，如何利用现有岩巷位置条件来探测陷落柱以及其空间形态是值得进行创新性思考的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定岩巷底板隐伏陷落柱空间形态的探测方法，施工简单、使用便捷，能精准地探测出隐伏于岩巷底板以下的陷落柱并能确定陷落柱的空间形态，为后续岩巷安全掘进提供指导。

为了实现上述目的，本发明提供一种确定岩巷底板隐伏陷落柱空间形态的探测方法，包括以下步骤：

步骤一：①在胶带大巷底板中间位置布置n个激发点Ⅰ，m个检波点Ⅰ，激发点Ⅰ用来激发地震波，激发点Ⅰ发出地震波后到达下伏陷落柱，其反馈的绕射波信号被检波点Ⅰ接收，并通过无线网络传给地震主机；

②通过激发点Ⅰ激发地震波，当地震波到达下伏陷落柱时，检波点Ⅰ接收到地震波信号并传给地震主机，由于断陷点a、断陷点b的存在，使得断陷点a、断陷点b处波阻抗较其四周存在显著差异，因此，当激发的地震波遇到下伏陷落柱时，地震主机接收到下伏陷落柱的顶点绕射波信号、断陷点a的绕射波信号和断陷点b的延迟绕射波信号；

③对步骤一②中的顶点绕射波信号进行计算，确定顶点绕射波主能量方向α_x,y(x＝1…n,y＝1…m)，通过α_x,y(x＝1…n,y＝1…m)确定顶点的位置；通过基于广义S变换的极化分析方法对步骤一②中的断陷点a的绕射波信号、断陷点b的延迟绕射波信号进行计算，确定断陷点a的绕射波主能量方向α_x,y,z(x＝1…n,y＝1…m,z＝a)，断陷点b的延迟绕射波主能量方向α_x,y,z(x＝1…n,y＝1…m,z＝b)；通过α_x,y,a(x＝1…n,y＝1…m,z＝a)确定断陷点a的位置，通过α_x,y,b(x＝1…n,y＝1…m,z＝b)确定断陷点b的位置；

步骤二：①在轨道大巷底板的左侧位置布置i个激发点Ⅱ，j个检波点Ⅱ，激发点Ⅱ用来激发地震波，激发点Ⅱ发出地震波后到达下伏陷落柱，其反馈的绕射波信号被检波点Ⅱ接收，并通过无线网络传给地震主机；