超前探测

摘要： 岩溶是山岭隧道施工过程中最常见的地质灾害之一,其极易因不同位置、不同规模的溶洞而影响隧道整体稳定性,导致隧道支护结构开裂、渗漏水等病害。为深入研究岩溶的超前探测技术及其对隧道结构稳定性的影响规律,结合丁家湾隧道的工程实例,全面分析其工程特性,利用地质雷达对掌子面前方溶洞情况进行精准探测,并利用数值模拟手段对不同工况下溶洞对隧道整体应力分布情况的影响进行研究。研究成果为岩溶隧道灾害处治提供了技术支撑。

摘要： 巷道掘进迎头前方含水异常超前探测预警一直是矿井防治水工作中的重要环节。文章介绍了利用多匝、小重叠中心回线装置探测迎头前方异常体的技术方法,并基于ParaView三维可视化程序处理超前探测数据,经坐标转换,对三维散点数据合理插值后栅格化,利用定量技术快速构建三维数据体,选择合适的模式进行三维成像,并使用过滤器进行异常区块提取或屏蔽,最终实现数据可视化分析。瞬变电磁超前探测三维可视化有利于对异常体的精确定位和展示,更有利于指导矿方对巷道迎头前方的含水体进行提前疏放。

摘要： 文章针对成庄矿2302工作面小构造较多影响生产衔接,存在瓦斯积聚隐患等问题,提出了矿井巷道小构造超前探测技术,并在现场进行了探测试验。试验结果表明:在探测前方25m、75m左右出现构造异常界面,25m位置推测为煤层物理性质或煤层结构发生变化;75m位置推测为煤层物理性质或煤层结构发生变化。在回采中应重点关注,提前采取措施,保证工作面安全回采。

摘要： 山西某矿7号煤层回采期间受到不良地质条件影响,其中煤层上覆采空区技术以及陷落柱等均会给采面煤炭安全回采带来制约。若采用钻探或者巷探方式则面临探测范围有限、探测成本高以及效率低下等问题。为此,根据矿井生产面临主要问题,提出综合采用瞬变电磁以及无线电探测技术手段进行超前探测。现场应用后,物探技术可以较为精准地确定富水以及地质构造异常区,从而为矿井生产提供指导。

摘要： 为了探究综合电法勘探在巷道掘进中的应用,以虎龙沟矿21517运输巷为工程背景,采用理论分析和现场实测的方法展开研究。研究结果表明:单一电法在巷道超前探测中存在缺陷,瞬变电磁法近距离探测精确度低,直流电法远距离探测精确度低;将直流电法和瞬变电磁法结合用于探测,可有效增加掘进超前探测的范围和精度;采用综合电法勘探后,水害威胁能提前探明处理,巷道掘进效率提升33%。

摘要： 通过先进的勘探设备与技术实现综采工作面的透明化,使煤层信息更加全面、准确,可为综采工作面的智能化生产奠定坚实的基础。直流电阻率法是矿井物探常用方法,其稳定性好、抗干扰能力强,对低阻体和高阻体都有灵敏的反映能力,因此直流电阻率法是实现工作面透明化的关键手段之一。为探究直流电阻率法在工作面透明化中的应用效果,对工作面探明含水构造、巷道迎头超前探测等问题,分别使用不同的工作方法对两种问题的响应特征进行三维正、反演。结果表明在对应的工作方法下得到的三维直流反演数据分布规律与初始模型基本一致,有良好的高、低阻体区分能力。对实际工程中直流电阻率法在工作面透明化中的应用有一定指导作用。

摘要： 巷道掘进过程中,经常受到各种不良地质条件的影响,给生产和安全带来严重隐患,需对其进行超前预测与预报。直流电阻率法作为超前预测的主要手段之一,现有方法技术在观测系统布置、数据采集及后期数据处理等诸多方面仍存在不足,所以开展直流电阻率法超前探测研究具有重要意义。这里提出了三维超前探测系统,经过数值模拟,由浅入深地研究了直流电阻率法超前探测的不同异常体位置对探测结果的影响,测试了其在三维正反演中的响应与效果。数值模拟的主要结论有:离异常较近测线的视电阻率曲线具有极值更明显,幅度变化更大,尾支收敛速度更快的特点;通过多点源偏移处理,可有效排除旁侧异常。

摘要： 气体钻井的安全性受储层地质条件影响明显,在钻井过程中,受气体所产生噪声影响,地层反射信号识别难度大。为提高探测准确度,降低气体钻井过程中钻头前方岩性界面的不确定性,设计了近钻头随钻冲击震源短节,基于地震波自激自收原理,提出了一种适用于气体钻井的声波超前测距方法。通过冲击试验分析聚四氟乙烯对振动尾波的衰减效果,通过数值模拟验证气体钻井声波超前测距方法的可行性,分析探测距离对反射波振幅的影响。冲击试验表明,使用聚四氟乙烯后空心圆柱上振动尾波衰减显著。数值模拟结果表明,PML边界条件可有效消除模型边界反射的干扰,利用反射纵波信号到达时间所计算测距的误差为1 m。随着探测距离增大,反射纵波相对强度逐渐增大,反射波振幅显著降低。研究结果验证了近钻头冲击震源探测钻头前方岩性界面的可行性,为气体钻井随钻声波超前探测技术的发展提供了新思路。

摘要： 巷道掘进过程中,经常受到各种不良地质条件的影响,给生产和安全带来严重隐患,需对其进行超前预测与预报。直流电阻率法作为超前预测的主要手段之一,现有方法技术在观测系统布置、数据采集及后期数据处理等诸多方面仍存在不足,所以开展直流电阻率法超前探测研究具有重要意义。提出一种三维超前探测系统,测试了其在水砂槽模型的物理模拟实验,并采用二维结合三维反演成像的数据处理手段。物理模拟结果表明:实验模型尺寸有限,边界影响显著,“无穷远极”无法达到现场施工要求;对数据进行三维反演,可一定程度上消除边界影响造成的视电阻率梯度渐变,从而准确识别异常位置。

摘要： 为了提高煤矿井下钻孔瞬变电磁反演成像结果中的异常响应边界识别和解译能力,完成掘进工作面前方隐伏水害精准刻画、隐蔽致灾因素精细分析等地球物理解释,提出应用无监督机器学习中的聚类方法分析钻孔瞬变电磁处理成果。根据电阻率数值分布特征和2种聚类方法的特点,选择K-Means聚类算法对电阻率成像结果进行聚合分类;在聚类计算过程中,应用最远距离原则确定类簇的初始质心,选用欧氏距离作为距离计算方法,采用基于组内平方误差和的肘部法则确定聚类数目。针对掘进工作面前方的隐伏水害,分别采用三维数值模拟和井下现场应用实例进行了实用性和有效性验证。研究结果表明:该方法可自动识别最佳类簇数目,对电阻率实现准确聚类,聚类成像结果能改善原始成像模型的光滑过渡问题,突出异常响应边界,清晰显示异常响应形状和位置,有效帮助对钻孔瞬变电磁超前探测反演结果中的隐蔽致灾水体进行识别和归类。

摘要： 掘进工作面前方存在断层、溶洞、陷落柱、富含水煤(岩)层等地质构造,常常导致透水、冒顶等灾害性事故.采用YTR(D)瑞利波探测仪对7个掘进工作面进行超前探测,并对现场采集的数据进行处理和分析.结果显示,7个探测点共发现6处异常区中,有4处探测异常区与实际揭露的结果基本一致,2处探测异常区工程实际未揭露,1处探测无异常区,工程实际揭露无异常,探测准确.统计分析,探测准确率达到70％以上.

摘要： 为解决矿井瞬变电磁超前探测对异常体规模、位置解释精度低的问题,采用全波形反演法对波场反变换得到的虚拟波场数据进行速度分析,提出了瞬变电磁虚拟波场反演成像方法.针对掘进工作面前方的隐伏水害,分别采用三维数值模型、物理模拟和工程实例对方法进行了实用性和有效性验证.研究结果表明:该方法不仅对异常幅值大于30％的含水断层模型的两层电性界面反应明显,对异常幅值小于5％的充水巷道模型也具有相同精度的效果;此外,该方法可将矿井瞬变电磁超前探测的浅部盲区范围降至0,能准确定位低阻异常体实际位置.

摘要： 矿井瞬变电磁法超前探测的精度关系到巷道安全快速掘进.本文探讨了瞬变电磁波场变换理论,实现了对瞬变电磁信号中波场特性的提取,提出了基于虚拟波场波形特征的速度分析反演成像方法,计算了三维数值模型和水槽物理模拟数据的反演结果,取得了较常规处理手段优秀的成像效果.结合井下掘进工作面超前探测的工程实例对瞬变电磁虚拟波场反演成像方法的实用性和有效性进行了验证,得到了较好的验证效果.研究表明:瞬变电磁虚拟波场反演成像方法能够缩小矿井瞬变电磁超前探测的浅部盲区,减小电法体积效应影响,清晰地反映电性界面信息,突出异常进而提高分辨率,解决低阻异常体精确定位的难题.

摘要： 针对呼吉尔特矿区的水文地质问题，本文在呼吉尔特矿区开展了多次试验研究，最终提出了利用矿井直流电法超前探测和瑞雷波超前探测两种方法技术相结合的探测方式对该矿区各井田巷道掘进阶段迎头前方含导水构造体进行综合探测思路。

摘要： 矿井瞬变电磁法具有对低阻敏感，探测方向指向性好，劳动强度小等优点，在矿井水害防治中发挥了重要作用。目前常用的观测方式有中心观测方式和偶极观测方式。在数据校正方面，相对于中心观测方式，偶极观测方式研究较少。偶极观测方式进行超前探测时，因为发射和接收线圈相对位置的改变，一次场和早期二次场强度随探测角度的增大而减小。基于一次场，提出了对探测角度的校正方法。一次场和早期二次场强度随探测角度变化的原因，可能还与掘进面特殊的空间结构有关，有待更深入研究。

摘要： 介绍矿井瞬变电磁超前探原理及特点,结合某矿14102工作面切眼实际情况,进行了矿井瞬变电磁超前探测.经数据处理、成图显示及资料解释,并结合探测区相关地质情况分析,最后圈定了富水异常区.验证结果表明矿井瞬变电磁超前探测的范围能达到100m以上，不仅可以超前预报掘进巷道正前方的富水地质异常体，而且可以对巷道的左帮、右帮、顶板及底板进行探测，在巷道有限空间内使用小线圈超前探测，施工方便，效率高。矿井瞬变电磁超前探预测掘进巷道前方富水地质异常体，采集的数据经处理成图后，效果明显。使能够及时、全面地了解掘进巷道前方工程地质和水文地质情况，合理地安排掘进计划，避免地质灾害的发生，提高掘进效率，降低生产成本；保障了井下施工人员的生命安全，由于物探资料的多解性，若已知资料过少，会影响解释精度。实际资料解释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。矿井瞬变电磁受到掘进巷道内各种金属设备和电缆的影响，对实测数据形成干扰。另外，矿井瞬变电磁在探测前方有20m左右的盲区，使得这个范围内的情况无法确定。

摘要： 矿井直流电法超前探测效果影响因素较多,为讨论井下不同因素对地下全空间电流场分布的影响,运用AnsoftMaxwell有限元软件,分别建立均匀介质、巷道开挖及低阻异常层状模型进行正演模拟.结果表明:受巷道开挖影响,全空间电场由同心环状分布变为螺旋状分布,且受巷道空腔影响,巷道顶板电流强度、电流密度明显小于底板,靠迎头一侧电流强度、电流密度在迎头附近出现跳跃增大,呈现电流集中现象.由于电性分界面的存在,电流强度和电流密度在分界面处均发生折射现象.受低阻体的"吸引"作用,低阻体内部电流沿其走向流动,电流强度降低而电流密度升高;低阻体外部电流强度升高,电流密度降低;异常体边角处,出现明显的电流集中现象.受此影响,整个区域视电阻率均有所下降.与理想状态等电位相比,由于巷道及异常体的存在,电流强度和电流密度差值等位线略有畸变,导致掘进工作面前、后等电位面距供电电极并不完全相等,掘进工作面前方小于后方.在实际运用直流电法进行巷道超前探测时,应综合考虑顶底板岩性、厚度及低阻体电阻率、规模及与迎头距离等诸因素对低阻体实际位置的影响.

摘要： 阐述了矿井瞬变电磁法的物性前提、方法理论及基本原理.简单讲述了引发矿井水害的直接因素.为排除此类安全隐患,利用矿井瞬变电磁法对掘进巷道进行超前探测.通过实例研究论证矿井瞬变电磁法对于地质异常预报工作具有较好的应用效果,可查明矿区隐伏地质灾害,在煤矿生产过程中起到了关键性的安全指导作用.

摘要： 郑州矿区开采的二，煤层受区域性层间滑动构造影响严重。赋存极不稳定，瓦斯地质条件极其复杂，瓦斯地质规律不明显，目前主要采取钻孔超前探测措施，探测范围有限，影响瓦斯治理规划的编排和实施。集团公司所属突出矿井大多数不具备开采保护层条件，主要采取底板岩石巷穿层钻孔增透卸压预抽煤层瓦斯区域防突措施，区域防突工程量大，且主采煤层单一，开采成本高。煤层透气性差，瓦斯抽采浓度偏低，钻孔瓦斯流量衰减速度快，瓦斯抽采特别是顺层钻孔抽采关键技术尚未得到彻底有效解决。重点对煤与瓦斯突出提出了具体防治办法：研究瓦斯地质规律，对瓦斯治理进行分类管理，瓦斯抽采技术，以及其他可行性管理措施。

摘要： 为保证关角隧道顺利穿越岩溶富水区,通过现场调查、连通试验及对隧道突涌水水文地质概念模型的分析,研究关角隧道突涌水发生的机理.研究结果表明,关角隧道突涌水属揭穿型,受蓄水构造和降雨的影响明显.对隧道掌子面、洞身突涌水模式进行了理论分析,对不同的突涌水模式制订了针对性的超前地质预报、注浆或地表导流方案.论述了突涌水预防和治理方案的应用条件、施工工艺和技术要点.

摘要： 本发明公开了一种用于隧道超前地质探测的水平孔中探测装置，包括工作台、动力机构和中空探测管，动力机构设置在工作台上，动力机构用于传送中空探测管，动力机构可沿着中空探测管的传送方向左右偏转用于改变中空探测管的偏转角度，工作台的底部沿中空探测管的传送方向对称设置有两组升降支脚，通过两组升降支脚高度差用于改变工作台的倾斜角度，中空探测管内设置有测距传感器，测距传感器安装在锥形座上，中空探测管内滑动设置有信号接收器。中空探测管可根据探测孔的角度进行适应性偏转，从而避免雷达探测头碰撞探测孔的内壁而损坏，同时便于检测雷达探测头的探测深度，准确定位雷达探测头的探测位置，提高了地质探测的准确性。

摘要： 本申请公开了一种巷道的超前探测方法及超前探测系统，其中，所述巷道的超前探测方法除了获得了视电阻率数据之外，还采集了理论背景视电阻率数据，并利用所述理论背景视电阻率数据以及每个所述测量电极对应的校正系数，对每个所述测量电极探测的视电阻率数据进行校正，以滤除巷道空腔对于数据的信噪比的不良影响，可以很好地克服由于巷道空腔的影响而造成的数据信噪比低的问题，且改善了探测分辨率和准确度，为地球物理勘探人员提供了定量的数据处理和解释依据。

摘要： 本发明涉及一种对前方水体超前探测的核磁共振探测装置及探测方法。是由计算机通过串口总线分别与系统控制器、大功率电源、信号采集单元相连，系统控制器经桥路驱动器、大功率H型发射桥路和配谐电容与发射线圈连结构成。与现有技术相比对前方是否存在含水体，以及含水体的含水量大小等重要信息做出准确、有效的检测。采用垂直布设线圈模式，有效的降低了线圈的占用面积，使该装置可以在更加狭小的空间中展开勘探工作。可在煤田矿井生产现场或隧道施工现场直接准确探明出前方一定距离内地下地质情况，减少因前方地质情况不明所引发的突水、涌泥等地质灾害造成的矿难或隧道施工中因地质灾害引发的各种事故。

摘要： 本发明涉及一种超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统，该系统用于超小净距隧道开挖，包括超前探测单元：在隧道先行洞开挖后，于隧道后行洞沿其侧壁轮廓纵向钻设的超前水平钻孔，以及用于通过超前水平钻孔识别围岩损伤情况的孔内电视探头；隔震与超前横向对拉锚杆单元：从隧道先行洞向隧道后行洞的超前水平钻孔钻设，并与超前水平钻孔形成交叉孔的横向锚杆钻孔，以及通过从隧道先行洞下入锚杆和预张锚头，在交叉孔处张开预张锚头，并施加预应力形成的对拉锚杆。与现有技术相比，本发明较其他方法施工简单、造价低、且适用性强，不受地形条件以及总体线路线型的限制，对隧道工程有着重大意义。

摘要： 一种组合式TBM及实现超前导洞和超前探测的掘进方法，涉及隧道及地下工程施工领域。组合式TBM包括掘进方向相同的超前TBM和扩挖TBM，该组合式TBM实现分部开挖，提高了复杂地质条件下深部地下洞室开挖的灵活性及适应性，且操作方便，有利于极端条件下的TBM自主脱困；超前TBM开挖使围岩更充分地提前释放能量，大幅降低岩爆风险，且便于在超前TBM上布置各种岩爆预处理措施和各种超前探测手段，从而实现防治岩爆和对复杂地质条件进行超前探测的目的；超前TBM开挖形成自由面，有利于提高总体破岩效率，降低综合能耗；减小开挖造成的围岩扰动和变形破坏，有效减轻由围岩大变形造成的TBM卡机，有利于保障人机安全。

摘要： 本申请公开了一种巷道的超前探测方法及超前探测系统，其中，所述巷道的超前探测方法除了获得了视电阻率数据之外，还采集了理论背景视电阻率数据，并利用所述理论背景视电阻率数据以及每个所述测量电极对应的校正系数，对每个所述测量电极探测的视电阻率数据进行校正，以滤除巷道空腔对于数据的信噪比的不良影响，可以很好地克服由于巷道空腔的影响而造成的数据信噪比低的问题，且改善了探测分辨率和准确度，为地球物理勘探人员提供了定量的数据处理和解释依据。

摘要： 本发明涉及一种对前方水体超前探测的核磁共振探测装置及探测方法。是由计算机通过串口总线分别与系统控制器、大功率电源、信号采集单元相连，系统控制器经桥路驱动器、大功率H型发射桥路和配谐电容与发射线圈连结构成。与现有技术相比对前方是否存在含水体，以及含水体的含水量大小等重要信息做出准确、有效的检测。采用垂直布设线圈模式，有效的降低了线圈的占用面积，使该装置可以在更加狭小的空间中展开勘探工作。可在煤田矿井生产现场或隧道施工现场直接准确探明出前方一定距离内地下地质情况，减少因前方地质情况不明所引发的突水、涌泥等地质灾害造成的矿难或隧道施工中因地质灾害引发的各种事故。

摘要： 本发明属于隧道掘进机施工过程中的超前地质预报领域，提供了一种相控阵声波超前探测仪器及超前地质预报方法。其中，相控阵声波超前探测仪器包括声波阵元组、时间控制装置和压力传感器；所述声波阵元组包含多个声波元件，每个声波元件用于独立发射声波和接收反射波；所述时间控制装置用于控制各个声波元件的激发时间，以使得分时激发或并时激发多个元件，实现声波的偏转和聚焦；所述压力传感器用于测量所述相控阵声波超前探测仪器与掌子面间的压力值，以检测是否接触良好。

摘要： 本发明涉及一种超小净距隧道的超前探测、隔震与超前横向对拉锚杆系统，该系统用于超小净距隧道开挖，包括超前探测单元：在隧道先行洞开挖后，于隧道后行洞沿其侧壁轮廓纵向钻设的超前水平钻孔，以及用于通过超前水平钻孔识别围岩损伤情况的孔内电视探头；隔震与超前横向对拉锚杆单元：从隧道先行洞向隧道后行洞的超前水平钻孔钻设，并与超前水平钻孔形成交叉孔的横向锚杆钻孔，以及通过从隧道先行洞下入锚杆和预张锚头，在交叉孔处张开预张锚头，并施加预应力形成的对拉锚杆。与现有技术相比，本发明较其他方法施工简单、造价低、且适用性强，不受地形条件以及总体线路线型的限制，对隧道工程有着重大意义。

摘要： 一种组合式TBM及实现超前导洞和超前探测的掘进方法，涉及隧道及地下工程施工领域。组合式TBM包括掘进方向相同的超前TBM和扩挖TBM，该组合式TBM实现分部开挖，提高了复杂地质条件下深部地下洞室开挖的灵活性及适应性，且操作方便，有利于极端条件下的TBM自主脱困；超前TBM开挖使围岩更充分地提前释放能量，大幅降低岩爆风险，且便于在超前TBM上布置各种岩爆预处理措施和各种超前探测手段，从而实现防治岩爆和对复杂地质条件进行超前探测的目的；超前TBM开挖形成自由面，有利于提高总体破岩效率，降低综合能耗；减小开挖造成的围岩扰动和变形破坏，有效减轻由围岩大变形造成的TBM卡机，有利于保障人机安全。