【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于悬臂式掘进机施工的煤矿巷道地质探测，尤其涉及用于同时探测煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况的探测方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、目前在对煤矿回采巷道进行开挖时，常用悬臂式掘进机进行开挖，由于开挖面前方地质复杂，为保证开挖的安全，需要在巷道开挖前对回采巷道前方的地质情况进行提前探测，此外在对采煤工作面进行开采前也需提前探明工作面中可能存在的陷落柱或其它地质异常体。
3、目前对于回采巷道和采煤工作面的地质情况通常分别进行探测，即在回采巷道进行开挖前，利用主动源地震波法或瞬变电磁法对巷道前方进行提前探测；在对采煤工作面进行开采前，再利用槽波法等勘探手段对采煤工作面进行全面探测，因此现场探测实施成本较大，且对于巷道施工进度和采煤面开采进度均有较大的影响。
4、在专利cn106772557a中公开了一种利用随掘信号探测煤矿掘进巷道各方向地质构造的方法，包括以下步骤：
5、步骤一、硬件连接与系统布置：在工作面的掘进巷道的左右侧帮、掘进掌子面布置检波器，各个检波器连接采集站，各采集站采用井下统一授时或地面gps授时；
6、步骤二、数据预处理：将采集的以掘进机或采煤机截割煤、岩时引起的震动作为震源的地震信号进行解编，并建立观测系统；
7、步骤三、数据采集，参考信号的采集和连续地震记录的干涉处理：利用掘进机或采煤机切割煤、岩时引起的震动作为点震源，将靠近掘进机、采煤机的检波器采集的信号作
8、步骤四、数据处理和偏移成像：首先，将经过干涉处理而恢复为常规炸药震源类型的地震数据进行频率、能量和极化等分析，以获得地震信号的频率、能量和极化等特征参数；其次，通过滤波技术，提高地震记录的信噪比；然后，采用τ-ρ变换和f-k变换进行不同反射波的分离和p波与s波的波场分离；最终，对处理后的地震数据进行速度分析，以确定速度模型，再进行叠前偏移成像，以获得3d偏移成像结果图；
9、步骤五、综合地质解释：结合已有地质资料和偏移成像结果，根据偏移成像图，开展地震地质解释，解释出不同的反射界面对应的不同的地层界面，最终，分析得出巷道前方及两侧探测范围内的地质构造的空间分布情况。
10、但是上述专利存在如下问题：(1)将靠近掘进机、采煤机的检波器采集的信号作为参考信号，但由于该参考信号包含了大量的地层信息和噪音信号，因此将其作为参考信号所得的最终成像结果分辨率低。(2)仅通过对同一反射波地震数据进行频率、能量和极化等分析，无法有效区分来自各个方向(或地质异常体)的反射波，可能会造成反射波的拾取错误，因此最终成像结果准确率低，且可能会出现错误结果。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，即在对回采巷道进行开挖时，利用悬臂式掘进机开挖工作面时所产生的地震波信号作为震源，在回采巷道两侧、采煤工作面一侧的对向巷道内及掘进臂上布设纵波检波器，采集地震波振动信号，通过对采集信号的数据进行分析及反演成像，同时获取回采巷道掘进面及采煤工作面的地质情况，相比现有方法，提高了探测效率；且利用不同类型的地震波(反射波、透射波)对不同的区域分别进行探测，在数据处理时对于地震波的方向来源不容易产生误判，有效压制了反演结果的多解性提高了探测准确率，具有广阔的应用前景，适合推广应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其包括：
4、步骤1、在回采巷道两侧相同里程位置布设多个第一分量检波器，在采煤工作面一侧的对向巷道内布设多个第二分量检波器，并记录各检波器的坐标位置，同时在悬臂掘进机的掘进臂上布设一个参考信号检波器；
5、步骤2、在悬臂掘进机掘进开挖时，所有检波器连续采集设定时间的震动信号；
6、步骤3、按照探测距离所需的时间长度将参考检波器与第一分量检波器的信号进行分段，将分段后的参考检波器信号进行反卷积处理后再和第一分量检波器信号分别做互相关处理，然后进行叠加，得到转化后的回采巷道反射波标准地震记录；
7、步骤4、将转化后的反射波标准地震记录，基于绕射叠加偏移成像，得到回采巷道掘进面前方设定范围内的成像结果；
8、步骤5、按照探测距离所需的时间长度将参考检波器与第二分量检波器信号进行分段，将分段后的参考检波器信号进行反卷积处理后再与第二分量检波器信号做互相关处理，然后进行叠加，得到转化后的采煤工作面透射波标准地震记录；
9、步骤6、对采煤工作面透射波标准地震记录进行绕射叠加偏移成像，得到采煤工作面前方设定范围内的成像结果。
10、作为进一步的技术方案，在所述的步骤1中，在回采巷道两侧相同里程的位置处分别选取多个接收点，利用锚杆作为地震波信号的传导杆，在每根锚杆上布设1个第一分量检波器，两个相邻接收点之间的间距保持一致。
11、作为进一步的技术方案，在所述的步骤1中，在采煤工作面一侧的对向巷道内，平行于回采巷道掘进面的位置附近选取多个接收点，利用锚杆作为地震波信号的传导杆，在每根锚杆上布设1个第二分量检波器，两个相邻接收点之间的间距保持一致。
12、作为进一步的技术方案，参考信号检波器安装在悬臂掘进机上靠近切割头的掘进臂上，通过强力磁铁或耦合性进行耦合固定。
13、检波器的安装布设主要为了接收三种类型的波，其中在回采巷道两侧安装的检波器主要接收由掘进面产生的振动经回采巷道前方传播后反射回来的地震波；在采煤工作面一侧的对向巷道内布设的检波器主要是为了接收由回采巷道掘进面产生的振动经过采煤工作面传播后的透射波信号；掘进臂上布设的检波器则是为了接收切割头在掘进时产生了振动信号，并作为后续处理的参考信号。
14、作为进一步的技术方案，在悬臂掘进机完全进行掘进开挖时采集振动信号，并关闭其他在巷道围岩进行工作的相关钻设备。
15、信号采集时，关闭其他在巷道围岩进行工作的相关钻设备可以提高数据的信噪比。
16、作为进一步的技术方案，所有安装的检波器连续采集不少于20分钟的振动信号，在采集过程中若掘进机停止掘进，则信号采集也停止，待恢复掘进后继续采集。
17、由于悬臂式掘进机开挖工作面所产生的震源为弱能量连续随机震源，需要通过长时间的积累方可获得足够的能量，因此连续采集不少于20分钟振动信号可充分保障后期数据成像质量，此外若掘进机停止或处于空转状态时，所产生的振动信号基本不会通过岩石进行长距离的传播，因此用于数据处理的信号必须是实际掘进过程中产生的破岩振动信号。
18、作为进一步的技术方案，在步骤3中按照所要探测的长度，并结合数据成像的质量，确定信号分段的时间长度；所需的时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，在所述的步骤1中，在回采巷道两侧相同里程的位置处分别选取多个接收点，利用锚杆作为地震波信号的传导杆，在每根锚杆上布设1个第一分量检波器，两个相邻接收点之间的间距保持一致。
3.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，在所述的步骤1中，在采煤工作面一侧的对向巷道内，垂直于回采巷道掘进面的位置附近选取多个接收点，利用锚杆作为地震波信号的传导杆，在每根锚杆上布设1个第二分量检波器，两个相邻接收点之间的间距保持一致。
4.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，在悬臂掘进机完全进行掘进开挖时采集振动信号，关闭其他在巷道围岩进行工作的相关钻设备。
5.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，所有安装的检波器连续采集不少于20分钟的振动信号，在采集过程中
6.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，在步骤3中按照所要探测的长度，并结合数据成像的质量，确定信号分段的时间长度；所需的时间长度计算公式为其中t为地震信号反射波的双程旅行时间,s为计划探测的距离长度，v为结合前期资料估计得到的介质纵波速度，β为保障成像质量所增加的补偿系数。
7.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于：步骤4中反演成像的具体步骤为：
8.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于：步骤5中采煤工作面透射波标准地震记录形成的具体步骤为：
9.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于：步骤6中反演成像的具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，在所述的步骤1中，在回采巷道两侧相同里程的位置处分别选取多个接收点，利用锚杆作为地震波信号的传导杆，在每根锚杆上布设1个第一分量检波器，两个相邻接收点之间的间距保持一致。
3.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，在所述的步骤1中，在采煤工作面一侧的对向巷道内，垂直于回采巷道掘进面的位置附近选取多个接收点，利用锚杆作为地震波信号的传导杆，在每根锚杆上布设1个第二分量检波器，两个相邻接收点之间的间距保持一致。
4.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质情况同时探测方法，其特征在于，在悬臂掘进机完全进行掘进开挖时采集振动信号，关闭其他在巷道围岩进行工作的相关钻设备。
5.如权利要求1所述的煤矿回采巷道掘进面及采煤工作面地质...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪旭，孟露，吴奎峰，卢松，肖洋，李强，赵占群，胡鹏，隆芸遐，侯羿腾，
申请(专利权)人：中铁西南科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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