煤田地质与勘探

作者：张盛, 陈召, 卢松, 杨战标, 冀畔俊, 贺飞, 鲁义强, 刘佳伟,

关键词：煤矿岩巷, 超前探测, 水平声波探测法(HSP), TBM, 破岩震源,

随着全断面掘进机TBM(Tunnel Boring Machine)逐渐应用于煤矿岩巷掘进，对不良地质构造进行超前准确快速预测的需求日益迫切。通过对主动源地震波超前探测方法的特点和TBM破岩震源超前探测技术的适用性进行分析，结合煤矿巷道地质和生产条件，提出了适用于煤矿巷道TBM掘进的HSP超前探测方法。以河南平顶山首山一矿TBM掘进底板瓦斯治理巷道为工程背景，选用防爆硬件一体化设计的探测仪器在煤矿巷道中进行应用。构建了空间型观测方式对煤矿巷道近水平煤线进行探测，优化了双护盾TBM掘进巷道狭小空间检波器阵列式布置参数；基于时频分析、互相关干涉处理、反射与散射联合反演等方法处理原始信号并进行探测结果成像。研究表明：采用空间型观测方式可实现与巷道小角度斜交煤线的识别，设计震源与首检波器间距离为15 m时最优。通过时频分析提取有效信号，利用互相关干涉法获取虚拟震源道和反射特征曲线，并结合反射与散射联合反演成像得到探测区域地层反射能量分布图，能够较准确地推测得到围岩存在的不良地质构造。通过比较现场开挖揭露情况与探测结果发现两者吻合度较高，表明HSP超前探测方法可实现掘进工作面前方100 m范围内超前无损地质预测，有助于提高煤矿岩巷TBM掘进速度。

来源：2024年第3期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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