瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中的应用(1).pdf

瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中的应用 王祥邦 （ 云南能源职业技术学院，云南 曲靖655001） 摘要院 本文就瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中的应用进行分析和研究袁 为了确保分析和研究的全面性袁 设计如下 研究框架遥 首先袁 阐述瑞利波技术定义尧 优势特点以及应用原理袁 了解该技术相关理论知识袁 并为后文的分析和研究奠定理论 基础曰 其次袁 分析煤矿地质构造超前探测相关标准与要求袁 利于相关部门了解质量检测的要求和各项标准袁 依据煤矿地质构造 超前探测标准开展探测工作袁 保障探测工作有序性和规范曰 然后袁 分析瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中的应用方法尧 数 据采集方法以及工程质量检测方法等袁 力求为相关单位以及工作人员袁 提供理论参考意见遥 关键词院 瑞利波技术曰 煤矿地质构造曰 超前探测曰 应用 中图分类号院 F406.3曰 TD163.1文献标识码院 B文章编号院 1008-0155 渊2019冤 22-0208-02 瑞利波技术是煤矿地质构造超前探测常应用技术之一袁 具有较好的地质勘查效果袁 尤其是在地面岩土的勘察工作中袁 确保勘察的数据以及结果的质量遥 此外袁 在煤矿地质构造超 前探测中应用瑞利波技术袁 降低勘察工作难度袁 有效对内部 小断层以及陷落柱进行探测袁 操作简单袁 探测数据能力强尧 速度快袁 且具有较好的分辨率袁 保障煤矿地质构造超前探测 工作效率遥 基于瑞利波技术的优势和实际应用价值袁 明确此 技术可在煤矿地质构造超前探测工作中大力应用和推广遥 1 瑞利波技术介绍 瑞利波技术脉冲是宽频带模式袁 由多个简谐波的分量叠 加而构成遥 该技术具有自身的优势袁 其具有较好的分辨率袁 可直观高效探测到数据袁 操作灵活又简单袁 在煤矿地质勘查 以及地质构造超前探测等工作中被广泛应用遥 瑞利波技术其 质点合成运动为椭圆的模式袁 利用逆时针方向进行运作遥 在 介质自由的表面周围袁 利用圆柱形波的模式向前传播袁 传播 的速度依据频率的改变而改变遥 瑞利波技术应用期间袁 能量 会集聚在距离地面变一个波长的范围之一袁 因此波长度不同 则勘测的深度不同遥 而且袁 需要注意的是袁 瑞利波技术的应用方法以及资料 处理均是利用相速度获得遥 因此遥 在应用瑞利波技术进行煤 矿地质构造超前探测时袁 应注意相速度的重要性袁 利用相速 度去确定煤矿地质构造中各个关键参数[1]遥 2 煤矿地质构造超前探测标准与要求 2.1 煤矿地质构造超前探测标准 在煤矿地质构造超前探测工作期间瑞利波技术的应用袁 需要依据以下标准院 首先袁 依据 叶煤矿安全相关标准曳尧叶矿 建勘察地质规程曳 以及 叶煤矿安全质量检测标准与考核具体 办法曳 等相关规定袁 立足于企业实际袁 开展探测工作遥 这样 不仅可以提升瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中的质量袁 也确保探测的准确性袁 避免在探测期间工作人员没有标准可 以依据袁 导致工作效率差袁 出现操作失误问题遥 此外袁 在具 体探测工作期间袁 要依据相关管理部门的要求袁 选择适合的 物探技术尧 方法以及设备等袁 开展探测工作遥 并把探测相关 说明尧 技术性资料利用文字的模式上交袁 待相关部门允许后袁 落实各项工作曰 其次袁 依据相关标准袁 落实好探测设计工作尧 施工管理工作以及资料审查和验收等工作袁 注重探测监督与 管理袁 落实安全工作理念袁 保障煤矿地质构造超前探测工作 安全性和质量[2]遥 2.2 煤矿地质构造超前探测相关要求 首先袁 在煤矿地质构造超前探测工作开展之前袁 相关工 作人员需要优先做好设计与安全技术举措编制工作袁 在相关 单位审核以及矿总工程师允许后袁 开展勘测工作曰 其次袁 在 煤矿地质构造超前探测前袁 也要注重物探的准备工作袁 如联 机试验工作尧 停电报告的审批工作尧 时间安排工作尧 现场测 点的布置工作尧 仪器充电工作等[3]遥 在基础性工作做好之后袁 就是工作人员的部署工作袁 由于煤矿地质构造超前探测工作 具有一定的复杂性袁 对技术要求严格遥 因此袁 在煤矿地质构 造超前探测工作中袁 必须优先选择那些经验丰富尧 能力强以 及理论知识素养高尧 职业素养好的工作人员去担负此工作遥 此外袁 也要明确项目负责人以及安全负责人和技术负责人的 职责袁 把职责落实到每个部门和工作人员身上[4]遥 3 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中的应用 3.1 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中的方法 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中应用袁 主要是利 用瞬间瑞利波方法袁 把瑞利波两大特征作为依据袁 如瑞利波 的频散性特点提及传播速度和岩石各个参数联系性特点 渊与 空隙度尧 密度和泊松比等冤遥 然后袁 利用对称模式布置两个检 波设备袁 并且在探测过程中注重干扰信号和有效信号之间的 差别遥 此外袁 在了解瑞利波技术这一应用特点后袁 把炮震以 及锤击作为震源袁 把六道震动传感设备设计成一字型结构袁 利用六道震动中的任意两个来进行频谱分析和傅里叶变换遥 然后进行函数的分析与假设袁 去获取在不同频谱下瑞利波的 平均速度遥 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中具有较好 的应用性袁 可以在井下实施全方位的探测工作袁 不仅可以在 掘进头的前方进行探测袁 还可以在巷道的侧帮位置以及煤层 顶底板位置进行有效应用遥 与此同时袁 在深层探测中尧 超前 探测中尧 浅层探测中也可以利用瑞利波技术袁 有效探测出九 个物理点的情况袁 确保探测结果真实性和准确性[5]遥 此外袁 在瑞利波技术应用期间袁 为了获取到各个深度土 层内波速袁 应确保震除能够产生各个不同频率的成分波遥 利 用不同重量重锤去敲打地面薄层袁 然后把其作为震源遥 通常 来说袁 对于那些重量较大的锤在敲打后袁 会产生较多高频信 号遥 为了保证信号的真实性袁 避免出现失真问题袁 也要保证 磁记录仪以及电荷放大设备与传感器具备较好频率响应性能遥 震源频率的构成成分和传感设备的间隔距离袁 直接影响 实际测试结果遥 因此在检测过程中袁 要主体测试土层的具体 深度袁 控制间隔距离的合理性袁 保障其深度大于目标深度袁 确保原点到最近的检波器设备的距离和两个检波设备距离相 等[6]遥 3.2 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中数据采集 为了强化技术的应用性袁 保障设备探测的深度与精度袁 在实际探测过程中袁 可以利用地面振动勘察的多次覆盖原理袁 依据多道迭加来增加频谱的能量袁 加大探测精度袁 控制抗干 扰性遥 对于数据的采集袁 也需要结合实际情况袁 具体的井下 208 施工情况等袁 确定施工方式袁 然后利用重锤的锤击袁 来获取 低频瑞利波的成分遥 在数据采集工作完毕后袁 需要做的是数 据的处理工作遥 数据的处理主要是针对原始数据采集袁 由于 在采集期间容易遇到掘进头凸凹各不相同以及煤层破碎等问 题袁 可能会采集到大量干扰性信息遥 因此袁 在此情况下袁 需 要优先利用处理软件数据分析以及编辑功能袁 去分析和检测 数据袁 提高数据的质量遥 保障数据的质量之后袁 再利用数字 滤波清除掉干扰性信息遥 这样在清除干扰信息后袁 就可以经 过反复的计算获取频散曲线[7]遥 结合以往的实践经验给出袁 利用直接探测模式所获取到 瑞利波频谱的三曲线袁 对地质进行解释袁 存在较大误差遥 对 于瑞利波的传播速度来说袁 其象征在某一具体深度中各个层 的厚度和权系数之间的关系袁 可以依据关系判断出加权平均 值遥 所以袁 在检测时可以依据实际探测到的频散曲线袁 利用 平均数据去计算出每个层实际传播速度袁 明确各个层的速度 与平均速度之间的关系[8]遥 3.3 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中地基土种类分 析 利用瑞利波技术可以判断和划分地基土的种类遥 详细来 说袁 主要是通过剪切波的波速袁 结合波眼底层深度运作情况尧 变化特点袁 对地基土探测和勘察袁 可降低钻探工作难度袁 提 高工作效率和控制成本支出遥 通常来说袁 剪切波的速度在沿 着深度运作时袁 出现的异常和突变问题袁 均是由于地基土分 层界的界面出现异常情况引起遥 如袁 分界面存在坚硬的异物尧 裂隙以及空穴和溶洞等袁 均容易导致剪切波的速度沿深度出 现异常和突变情况遥 此类问题的解决袁 需要分析异常曲线变 化特点袁 依据无限特点确定异常出现的原因遥 与此同时袁 分 层剪切波的速度袁 可以依据相关标准再对工程进行设计[9]遥 4 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中应用分析要要要 以路面检测为例 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中应用袁 在我国已 经积累多年的经验袁 确保路面结构检测的质量遥 其不仅能够 判断和检测道路各个结构层次强度以及刚度袁 也可以检测道 路路面的均匀性以及每个结构层实际厚度尧 垫层与道路路面 的接触情况袁 在了解上述各个方面具体情况后袁 做出系统化 和全面性的评价遥 通常来说袁 当垫层和道路路面良好接触袁 而且路面的混 凝土材料价位均匀时袁 则可确定两个传感设备的信号频率无 差距袁 相关函数值接近1曰 若垫层和道路路面出现接触不良问 题时袁 则会引发裂缝问题以及空洞问题袁 此时两个传感设备 接收到的信号频率过于复杂袁 相关函数值则小于1遥 因此袁 在 工程质量检测期间袁 相关单位以及工作人员可以依据相关函 数值判断过程质量[10]遥 5 结束语 综上所述袁 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中具有 较好的应用价值袁 因此可以在依据相关部门要求以及煤矿地 质构造超前探测标准基础上袁 利用瑞利波技术开展探测工作遥 并在实际工作中做好以下几个方面的工作院 首先袁 瑞利波技 术在煤矿地质构造超前探测中可以有效对地基土的种类进行 分析袁 利用剪切波的波速袁 结合波眼底层深度运作情况尧 变 化特点袁 对地基土探测和勘察可以有效探测出地基土的种类曰 其次袁 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中可以对数据进 行采集袁 结合实际情况袁 具体的井下施工情况等袁 确定施工 方式袁 然后利用重锤的锤击来获取低频瑞利波的成分等数据 信息袁 也可利用地面振动勘察的多次覆盖原理袁 依据多道迭 加来增加频谱的能量袁 加大探测精度袁 控制抗干扰性曰 最后袁 瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测方法袁 可以选择瞬间瑞 利波方法袁 把瑞利波两大特征作为依据袁 可确保此技术应用 效果遥 参考文献院 [1]张泽宇.瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中的应用 [J].煤矿现代化,201906124-126. [2]符健.基于改进非线性算法的瑞利波多模式频散曲线反 演研究[D].长安大学,2019. [3]彭虎.瑞利波探测技术在阳煤一矿3号煤中的应用研究 [J].煤炭与化工,2018,411264-66. [4]高永祥.瑞利波探测技术在矿山地质情况预测中的应用 [J].世界有色金属,20180368-69. [5]季施豪.非均匀曲面介质中瑞利面波的传播特性研究及 数值仿真[D].南京航空航天大学,2018. [6]石灿峰,王林强,孔凡林,李昕,倪良位.瑞利波在高填方深 厚填土地基特性评价中的应用[J].重庆建筑,2017,160747-50. [7]陈国玉,李永,王智. 野瑞利波冶 在强夯后地基处理检测 中的应用与研究[J].中国水运下半月,2017,1704242-244. [8]管义钧,孙宏祥,袁寿其,张淑仪,葛勇.黏弹性胶粘涂层- 基底结构中激光激发类瑞利波的传播特性[J].声学学报, 2016,4105575-584. [9]刘广亮.瑞利波技术在煤矿地质构造超前探测中的应用 [J].工程地球物理学报,2016,1303361-366. [10]张文昌,张军.瑞利波探测仪在屯兰矿地质构造超前探 测中的应用[J].华北科技学院学报,20080216-19. 作者简介院 王祥邦 渊1979-冤袁 男袁 云南宣威人袁 硕士袁 高校讲师袁 研究方向院 地质工程遥 209