采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法及设备技术

本发明专利技术提出一种采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法及设备，采用煤矿井下煤的相对介电常数原位测量方法，准确测算出前方煤体电磁波的传播速度和相对介电常数，选取其中三个不在同一平面的钻孔分别开展钻孔雷达超前探测工作，采用钻孔轨迹仪分别探测三个钻孔的钻进轨迹，基于钻孔雷达探测结果的时域剖面和钻孔轨迹空间坐标，能够精准辨识出地质构造的空间位置，结合钻探过程的岩性变化特征信息，综合辨识出采掘工作面前方地质构造的类型、规模和准确的空间位置等关键信息。通过本发明专利技术，能够实现采掘工作面前方隐伏小尺度构造的超前精细化探测和三维透明表征，满足采掘工作面的防突需求以及智能化矿井透明工作面的建设趋势。建设趋势。建设趋势。

【技术实现步骤摘要】
采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法及设备


[0001]本专利技术涉及煤矿探测
，尤其涉及一种采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法、装置、设备、存储介质。

技术介绍

[0002]煤与瓦斯突出作为突出矿井面临的主要煤岩瓦斯动力灾害，显著制约着矿井的开采强度和采掘速度，其主要发生在地质构造带和煤层赋存急剧变化处。煤矿井下地质构造的超前探测主要采用钻探和物探手段，钻探技术具有方法简单、结果直观的特征，但也存在工程量大、施工周期长、探测范围小等不足；物探技术主要包括槽波地震、直流电法、瞬变电磁、红外测温和地质雷达等方法，原理不同其适用范围和使用场景存在差异。目前煤矿井下采掘工作面的超前探测主要采用矿井巷道地震超前预报技术、地质雷达探测和槽波地震探测技术，其具有无损感知、高效探测的优点，但也存在信号干扰严重、探测精度低等不足。近年来钻孔雷达探测技术和装备得到了有效的发展，在岩土工程领域开展了一些相关应用，取得了良好的地质构造预测预报效果，而在煤矿领域研究较少，尤其在采掘工作面突出防治方面鲜有报道几乎空白。
[0003]现阶段突出矿井本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法，其特征在于，包括：在采掘工作面钻设不在同一平面上的至少三个钻孔，钻孔设置为：方向沿巷道轴向的中心钻孔以及朝向巷道两侧且与巷道轴向呈预设角度的侧向钻孔；基于钻设的钻孔，测算原位电磁波传播速度和煤体相对介电常数；对所述中心钻孔进行超前探测，获取探测结果并判断探测结果的时域剖面是否存在异常反射；若存在异常反射，则以相同方式开展所述中心钻孔两侧的侧向钻孔的超前探测，得到探测结果的时域剖面，同时获取三个钻孔的钻进轨迹；基于三个钻孔的超前探测时域剖面和钻孔轨迹坐标数据，进行探测结果的三维绘制，准确拾取出地质构造的空间位置；基于钻孔雷达多孔探测结果，并结合钻孔施工的钻探数据，综合钻探和孔内物探各自的探测优势，彼此补充、相互验证，精准辨识出采掘工作面前方地质构造的类型、规模和空间位置。2.根据权利要求1所述的采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法，其特征在于，在钻孔设计阶段，考虑孔内物探和地质构造空间定位的技术要求，至少设置3个钻孔不在同一平面，且要求采掘工作面的测试钻孔钻进方向分别沿巷道轴向和巷道两侧前方，满足巷道前方及两侧各15m范围的精细探测要求。3.根据权利要求1所述的采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法，其特征在于，原位电磁波传播速度和煤体相对介电常数之间满足如下关系：式中：C是电磁波在大气中的传播速度，为3
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108m/s；ε为煤体相对介电常数。4.根据权利要求3所述的采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法，其特征在于，通过多组钻孔的平行计算，取其平均值作为原位电磁波传播速度和煤体相对介电常数，以提高煤体相对介电常数测试结果的准确性。5.根据权利要求1所述的采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法，其特征在于，在对所述中心钻孔进行超前探测的步骤中，包括：采用100MHz的钻孔雷达，进行超前探测，有效探测钻孔周围10～20米范围内的地层信号，设置沿钻孔轴向的相邻探测点间距为10～20cm，提高探测数据的空间辨识精度；将所述钻孔雷达的雷达主机获取的原始探测数据进行数据处理，得到单孔精细探测结果；其中，数据处理的方式至少包括漂移归零、剔除坏道、背景滤波、数字滤波、振幅归一和自动增益。6.根据权利要求1所述的采掘工作面瓦斯地质异常体超前精细探测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱南南，舒龙勇，霍中刚，张慧杰，刘正帅，马延崑，凡永鹏，杨伟东，薛文涛，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：