地质探测仪超前探测技术应用.ppt
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1、地质探测仪超前探测技术应用地质探测仪超前探测技术应用(MSP)MSP)主讲人:石海波福州华虹智能科技开发有限公司1整理课件主讲内容1、MSP系统简介系统简介2、现场施工和注意事项、现场施工和注意事项3、数据处理和解析、数据处理和解析4、具体应用案例分析、具体应用案例分析2整理课件MSP系统简介 MSP系统以本安型KDZ1114-6B30巷道地质探测仪为中心,仪器采用先进电子技术与嵌入式操作系统,保证了地震数据的高保真获取,同时配备有专业的MSP2.0数据处理平台,该软件提供了丰富的的地震数据管理、显示与核心处理功能。3整理课件MSP系统简介4整理课件MSP系统简介MSP系统能够解决的系统能够解
2、决的地质地质问题问题:本系统主要用于超前探测巷道掌子面前方地质构造,包括断层、陷落柱、采空区、软弱破碎带等,进行及时的地质预测预报,为解决矿井巷道在开拓的过程中遇到的生产技术和施工安全问题,提供相关的技术支持和保障。5整理课件MSP系统简介 具体地讲,在炸药震源条件下可以用于矿井巷道掌子面前方的 200 米范围内的不良地质体的预测预报,在锤击震源条件下可以用于矿井巷道掌子面前方的 80-100 米范围内的不良地质体的预测预报,给矿井巷道掘进施工提供依据,避免掘进的盲目性和地质灾害的发生。6整理课件MSP系统简介MSP工作原理工作原理 MSP技术基于反射波地震勘探原理,利用 矿井巷道空间布置激发
3、点和接收点,所激发地震波在传播过程中遇到波阻抗差异时(如破碎带,煤岩界面等)将产生反射波。利用仪器记录反射波信号,通过专业软件进行处理分析便可以得到相关的地质异常体的反射界面。7整理课件MSP系统简介8整理课件MSP系统简介MSP技术的地球物理学基础技术的地球物理学基础 煤系地层是层状分布的,当地层中存在不良地质体时,介质间存在弹性差异,这为反射波的产生和传播提供了良好的物理前提。9整理课件MSP系统简介斯奈尔定律(反射系数)斯奈尔定律(反射系数)地震波在传播过程中遇到上下介质存在波阻抗不同的界面时会产生发射波。波阻抗就是介质的密度和地震波在介质中传播的速度v的乘积。假设煤层的密度为1,地震波
4、在煤层中传播的速度为v1,岩层的密度为2,地震波在岩层中传播的速度为v2,则煤层的波阻抗为1v1,岩层的波阻抗为2v2。产生反射波的条件是1v12v2。反射系数R的表达式为:10整理课件MSP系统简介反射波反射波 正如斯奈尔定律所言,地震波在地下岩层传播时遇到波阻抗不同的界面时地震波会反射回来,这反射回来的波就称为反射波。11整理课件MSP系统简介巷道周边界面反射波时距曲线规律:(1)巷道迎头前方地质异常界面的反射波在时距曲线表现出负视速度特征;测线上前后置接收点时距曲线特征相似,均表现出负速度特征。12整理课件MSP系统简介(2)在巷道中布置测线时,受全空间影响,在巷道已揭露的后方存在的界面
5、同样会产生反射波。其反射波在前置检波器和后置检波器上均表现为正视速度特征。(3)巷道侧帮界面,其中后置传感器曲线在巷道空间中的有效反射波同相轴表现为正视速度而前置传感器曲线有效反射波却表现出负视速度特点。13整理课件MSP系统简介 综上所述,巷道前方界面反射波与周边其它界面具有明显视速度差异,巷道前方界面表现为负视速度,而巷道后方与侧面界面表现为正视速度,这为有效识别和提取目的界面,即巷道迎头前方的界面提供有利条件。14整理课件MSP系统简介15整理课件现场施工和注意事项观测系统布置 不同的地震勘探技术方法,地震波的一次激发与接收过程中,激发点与对应的接收点必须按照一定的关系、规律来布置,这种
6、激发点和接收点的相互关系称为观测系统。16整理课件现场施工和注意事项 MSP地震数据采集是在特定的观测系统下进行的,利用矿井巷道狭长且空间有限的特点,MSP将激发点和接收点均布置于巷道侧帮,采用“一炮双收”的方式接收地震波,多个炮点顺序激发。17整理课件现场施工和注意事项 MSP的观测系统主要有双检波器异侧后置、双检波器前后置和双检波器同侧后置三种。18整理课件现场施工和注意事项坐标系19整理课件现场施工和注意事项20整理课件现场施工和注意事项多分量多波地震勘探技术 由于地震波是以矢量形式在地下传播的,采用多分量接收方式,可以接收到多种类型的波动(纵波、转换横波等),这为研究地震波的动力学特征
7、及地下介质弹性参数提供了新的信息和手段。21整理课件现场施工和注意事项 由于在巷道掘进条件下,来自各个方向地质界面的反射信息较多,因此利用多波多分量勘探技术可以增强对地质体的判定精度。多波多分量地震勘探技术,就是采用多分量接收,综合利用纵波、横波和转换波等多种地震波信息,实现改善构造成像、进行岩性分析、提高解释精度等目的的地震技术。22整理课件现场施工和注意事项 多分量勘探时巷道现场多采用三分量装置形式,即分X、Y、Z 三个方向将检波器安装在巷道帮上(或钻孔内),这样得到的信息会更加丰富,并通过波场分离技术进行处理。23整理课件现场施工和注意事项检波点和震源点的选择(锤击震源)检波点和震源点的
8、选择(锤击震源)原始数据是数据解析的基础,原始数据的质量决定最终处理结果的可靠程度。而检波器的布置点和震源的选择决定了原始数据质量的好坏。24整理课件现场施工和注意事项检波器和检波点的选择 目前MSP系统配备的三分量检波器主要有两种,一种是外挂式三分量检波器,另外一种是孔中三分量检波器。实际探测过程中要根据巷道的不同的探测条件来选择相应的检波器。25整理课件现场施工和注意事项外挂检波器和孔中检波器的适用条件 外挂式三分量检波器主要适用于巷道两帮较为密实且片帮、破碎带较少的煤巷及同样条件锚网支护的岩巷。孔中三分量检波器主要适用于两帮较为破碎的煤岩巷。26整理课件现场施工和注意事项 检波器的布置方
9、法外挂式三分量检波器在煤巷和岩石硬度较小的岩巷中在巷道一帮迎头退后20m左右的位置选择较为密实的地方砸入两根钢钎或选择锚固条件较好的两根金属锚杆,利用高强磁头将检波器吸附在上面。27整理课件现场施工和注意事项 在岩石硬度较大的岩巷中则选择锚固条件较好的两根金属锚杆,利用高强磁头将检波器吸附在上面。两个检波点之间的距离一般在1.5m-2m左右,检波器在布置时要保持Y轴坐标方向始终垂直指向巷道顶板方向。28整理课件现场施工和注意事项孔中检波器的布置方法 在巷道一帮迎头退后20m左右位置选择相对密实没有片帮的两个点利用风钻和65mm钻头布置两个上倾5度左右,孔深1.5m左右的检波孔。两个检波孔的间距
10、同样是1.5m-2m左右。(注意检波孔施工好后要将检波孔中的碎石和积水清理干净)29整理课件现场施工和注意事项震源点选择 在锤击震源条件下,第一个震源点到最近检波点的距离一般在2 m-3m左右,震源点间距在1m左右。锤击点要选择较为密实没有片帮的位置,锤击过程中如果遇到锤击条件不好的地方可以适当上下左右移动一下锤击点位置,并做好相应的记录。探测过程中保证锤击的力度同时不能出现颠锤现象。30整理课件现场施工和注意事项炸药震源条件下检波点和震源点的布置31整理课件现场施工和注意事项32整理课件现场施工和注意事项仪器参数设置 最重要的几个参数 触发方式:选择外触发 检波器类型:三分量 检波器个数:2
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