CN109239770A - 一种以co2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法 - Google Patents

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黄兰英
刘盛东
周福宝
郝家林
郑方坤
刘金锁
梁森
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Abstract

本发明公开了一种以CO2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法，采用CO2炮作为工作面侧帮地震探测的震源；在回采工作面的进风巷内帮相互间隔一定距离布设多个CO2炮激发钻孔，将多个CO2炮一一对应布设在各个CO2炮激发钻孔内；在CO2炮激发钻孔所处内帮的巷道壁，并排等间距布设多个六分量检波器；开启采集主机使CO2炮沿CO2炮激发钻孔向回采工作面发射冲击能量，采集主机进行记录；采集主机将采集到的多次震动信号传递给计算机，计算机结合现场地质资料进行综合分析，最终对回采工作面侧帮的地质异常构造进行预测。本发明可在CO2炮进行煤体压裂作业的过程中进行工作面侧帮地震探测，从而实现在不影响工作面施工的情况下进行工作面侧帮地震探测。

Description

一种以CO2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法
技术领域
本发明涉及一种工作面侧帮地震探测方法，具体是一种以CO2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法。
背景技术
目前，煤炭占我国能源消费的63％，在不断优化能源结构形势下，煤炭的能源消费的霸主地位在一段时间内依然难以动摇。煤矿事故频发严重威胁矿井工人安全并给煤矿带来了巨大经济损失，工作面内的隐伏地质构造(如断层、陷落柱)严重影响矿井安全生产，其可能成为水和瓦斯突出的通道，易造成矿井突水、瓦斯突出等重大安全事故。
工作面侧帮地质构造探测方法主要为矿井地震反射勘探。为矿井工作面布置设计及巷道开拓急需精细查明地质构造分布规律。目前矿井地震反射勘探的震源主要采用锤击及放炮两种方式，锤击震源虽然实施方便，但是存在发出的能量弱，地震信号分辨率低的缺点；而放炮震源虽然发出的能量较强，地震信号分辨率高，但是在其起爆时需要停止现场施工，并且需要高电压起爆，因此需要相应的变压设备，且放炮起爆有极大的安全隐患，曾经出现了多起重大安全事故，在这种条件下迫使起爆所需的审批程序十分繁琐，效率十分低下。基于上述情况对工作面侧帮地震勘探的震源进行创新为本行业目前亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种以CO2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法，具有低压起爆、震源定向、能量可控和可重复利用的优点，可在CO2炮进行煤体压裂作业的过程中进行工作面侧帮地震探测，从而实现在不影响工作面施工的情况下进行工作面侧帮地震探测。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该种以CO2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法，具体步骤为：
A、采用CO2炮作为工作面侧帮地震探测的震源；
B、先在所需探测的工作面侧帮施工试验孔，将CO2炮放置到试验孔内，CO2炮发射冲击能量直至工作面煤岩体开裂确定所需的CO2炮激发临界压力值，然后根据如下公式确定CO2炮的激发子波振幅；
A＝mPn
其中，A为激发子波振幅，P为激发临界压力值，m和n均为常数，m、n的值通过大量现场实验数据得出；
C、在回采工作面的进风巷内帮相互间隔一定距离布设多个CO2炮激发钻孔，将多个CO2炮一一对应布设在各个CO2炮激发钻孔内，然后将各个CO2炮的起爆线引出至钻孔孔口；
D、在CO2炮激发钻孔所处内帮的巷道壁，并排等间距布设多个六分量检波器，多个六分量检波器均通过连接主线与采集基站及采集主机连接，使六分量检波器、采集基站及采集主机形成回采工作面侧帮地震观测***；
E、将步骤C中的CO2炮通过起爆线与信号触发盒并联在低压***上，信号触发盒与采集主机连接；
F、开启采集主机，通过低压***使每个CO2炮沿CO2炮激发钻孔向回采工作面以步骤B确定的激发子波振幅发射一次冲击能量，同时信号触发盒反馈给采集主机触发信号，使采集主机开始接收六分量检波器传来的震动反馈信号数据，采集主机进行记录；然后调整CO2炮在CO2炮激发钻孔内的深度后再发射一次冲击能量，采集主机再次进行记录，如此循环，直至每个CO2炮在CO2炮激发钻孔内的不同深度均完成发射后，完成采集工作；
G、采集主机将采集到的多次震动信号传递给计算机，计算机结合现场地质资料进行综合分析，最终对回采工作面侧帮的地质异常构造进行预测。
进一步，所述多个CO2炮激发钻孔之间的距离为10米。
进一步，所述步骤D中多个六分量检波器之间的距离为10米。
进一步，所述CO2炮为CO2气相压裂管内激发的震动炮。
与现有技术相比，本发明采用CO2炮作为工作面侧帮地震探测的震源，由于CO2炮具有低压起爆安全、定向安装起爆、能量可控和可重复利用的优点，能够解决现有工作面侧帮地震探测中锤击震源能量弱、分辨率低、***震源繁杂且存在安全隐患等问题，另外CO2炮目前已作为矿井下对煤层工作面压裂增透的主要工具，因此采用CO2炮作为工作面侧帮地震探测的震源方式无需额外增加震源设备，其工作原理是通过低压起爆从液态变成气态的CO2，通过其冲击力对煤岩体内部原有的裂隙进行扩充增透或者进行压裂产生新的裂隙，从而便于对煤岩体内的瓦斯进行抽取，本发明正是利用CO2炮发射后对煤岩体进行冲击，其冲击能量会使得煤岩体产生震动信号，通过六分量检波器对该震动信号进行获取，因此可在CO2炮进行煤体压裂作业的过程中进行工作面侧帮地震探测，从而实现在不影响工作面施工的情况下进行工作面侧帮地震探测。
附图说明
图1是本发明的位置布设图。
图中：1、六分量检波器，2、进风巷，3、CO2炮，4、CO2炮激发钻孔，5、回采工作面，6、回风巷。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的具体步骤为：
A、采用CO2炮3作为工作面侧帮地震探测的震源；
B、先在所需探测的工作面侧帮施工试验孔，将CO2炮3放置到试验孔内，CO2炮发3射冲击能量直至工作面煤岩体开裂确定所需的CO2炮激发临界压力值，然后根据如下公式确定CO2炮的激发子波振幅；
A＝mPn
其中，A为激发子波振幅，P为激发临界压力值，m和n均为常数，m、n的值通过大量现场实验数据得出；
C、在回采工作面5的进风巷2内帮相互间隔一定距离布设多个CO2炮激发钻孔4，将多个CO2炮3一一对应布设在各个CO2炮激发钻孔4内，然后将各个CO2炮3的起爆线引出至钻孔孔口；
D、在CO2炮激发钻孔4所处内帮的巷道壁，并排等间距布设多个六分量检波器1，多个六分量检波器1均通过连接主线与采集基站及采集主机连接，使六分量检波器1、采集基站及采集主机形成回采工作面侧帮地震观测***；
E、将步骤C中的CO2炮3通过起爆线与信号触发盒并联在低压***上，信号触发盒与采集主机连接；
F、开启采集主机，通过低压***使每个CO2炮3沿CO2炮激发钻孔4向回采工作面5以步骤B确定的激发子波振幅发射一次冲击能量，同时信号触发盒反馈给采集主机触发信号，使采集主机开始接收六分量检波器1传来的震动反馈信号数据，采集主机进行记录；然后调整CO2炮3在CO2炮激发钻孔4内的深度后再发射一次冲击能量，采集主机再次进行记录，如此循环，直至每个CO2炮3在CO2炮激发钻孔4内的不同深度均完成发射后，完成采集工作；
G、采集主机将采集到的多次震动信号传递给计算机，计算机结合现场地质资料进行综合分析，最终对回采工作面侧帮的地质异常构造进行预测。
进一步，所述多个CO2炮激发钻孔4之间的距离为10米。
进一步，所述步骤D中多个六分量检波器1之间的距离为10米。
进一步，所述CO2炮3为CO2气相压裂管内激发的震动炮。

Claims (4)

1.一种以CO2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法，其特征在于，具体步骤为：
A、采用CO2炮作为工作面侧帮地震探测的震源；
B、先在所需探测的工作面侧帮施工试验孔，将CO2炮放置到试验孔内，CO2炮发射冲击能量直至工作面煤岩体开裂确定所需的CO2炮激发临界压力值，然后根据如下公式确定CO2炮的激发子波振幅；
A＝mPn
其中，A为激发子波振幅，P为激发临界压力值，m和n均为常数；
C、在回采工作面的进风巷内帮相互间隔一定距离布设多个CO2炮激发钻孔，将多个CO2炮一一对应布设在各个CO2炮激发钻孔内，然后将各个CO2炮的起爆线引出至钻孔孔口；
D、在CO2炮激发钻孔所处内帮的巷道壁，并排等间距布设多个六分量检波器，多个六分量检波器均通过连接主线与采集基站及采集主机连接，使六分量检波器、采集基站及采集主机形成回采工作面侧帮地震观测***；
E、将步骤C中的CO2炮通过起爆线与信号触发盒并联在低压***上，信号触发盒与采集主机连接；
F、开启采集主机，通过低压***使每个CO2炮沿CO2炮激发钻孔向回采工作面以步骤B确定的激发子波振幅发射一次冲击能量，同时信号触发盒反馈给采集主机触发信号，使采集主机开始接收六分量检波器传来的震动反馈信号数据，采集主机进行记录；然后调整CO2炮在CO2炮激发钻孔内的深度后再发射一次冲击能量，采集主机再次进行记录，如此循环，直至每个CO2炮在CO2炮激发钻孔内的不同深度均完成发射后，完成采集工作；
G、采集主机将采集到的多次震动信号传递给计算机，计算机结合现场地质资料进行综合分析，最终对回采工作面侧帮的地质异常构造进行预测。
2.根据权利要求1所述的一种以CO2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法，其特征在于，所述多个CO2炮激发钻孔之间的距离为10米。
3.根据权利要求1所述的一种以CO2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法，其特征在于，所述步骤D中多个六分量检波器之间的距离为10米。
4.根据权利要求1所述的一种以CO2炮为震源的工作面侧帮地震探测方法，其特征在于，所述CO2炮为CO2气相压裂管内激发的震动炮。
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