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礦井工作面內部構造及異常綜合 CT 測試方法

在煤礦生產過程中，礦井綜合機械化采煤手段對煤礦生產勘探資料的要求越來越高，其要求對礦井工作面開采地質條件(如斷層、褶皺、破碎帶、煤厚變化區、構造應力區等)進行全面了解。常規的地面三維地震勘探只能解決工作面內落差大于 5m 的斷層，且在平面上有一定的擺動幅度，而井下需對影響安全高效生產的 2-3m 落差斷層等地質異常進行有效探查。本方法利用層析成像原理，結合不同源的 CT 技術，包括地震波 CT、無線電波 CT、直流電法CT 等多種方式實現對工作面內構造及異常的探查。通過對井下工作面雙巷間數據采集與處理，獲得面內煤層構造物性參數分布圖，根據煤巖物性差異特征預測面內地質異常體，能準確地判斷其構造形態和空間位置，為生產提供可靠的地質條件分布特征。（1）地震波 CT：利用工作面上、下兩條巷道進行數據采集，通常把激發點(采用礦用炸藥作為震源)布置在一條巷道，接收點布置在另一條巷道，采用“一發多收、一炮一放”的觀測方式進行地震波數據采集。炮點間距通常為 10-50m，接收點距為 5-15m，可根據現場條件適當調整。炸藥量宜為 5-20mg，接收可采用三分量檢波器。（2）無線電波 CT：工作面走向長度在 1000m 以內時，采用一發一收方式，即多個發射點布置在礦井巷道工作面的一條巷道中，無線電波透視儀接收機的多個接收點布置在另一條相鄰巷道中；工作面走向長度在 1000m-2000m 之間時，采用一發雙收方式，采用一臺無線電波透視儀發射，兩個接收機接收；工作面走向長度在 2000m 以上時，采用雙發雙收方式，且兩臺無線電波透視儀之間工作間距大于 1000m，每個發射機的發射點所發射的電磁波分別被各自的接收機的接收點接收。發射頻率根據工作面傾斜長度可選擇 0.158-1.25MHz 之間不同頻段進行數據采集。（3）直流電法 CT：探測前的準備是在需要探測區域工作面側煤幫每 5m 打一深 0.5m 的小眼，并用放炮用的黃泥搗實，以便探測時安裝電極，使電極與煤（巖）體接觸良好。現場按方案設計位置布置采集系統，測線電極、電纜等準備好后進行測試。使用儀器為并行電法儀采集全電場空間電位值，且在對穿兩條巷道中沿側幫腰線煤壁位置分別布置電法測線，每站測線長度為 315m，64 個電極，每個電極之間為 5m，當探測范圍大時，每巷可采集多站測線采集數據。現場數據采集時要求工作面停電。

安徽理工大學 2021-04-11

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