孟村煤矿401102运煤通道冲击危险源地震CT探测方案中煤科工开采研究院有限公司二〇二〇年九月1基本原理冲击地压发生的根本原因是开采及地质
因素引起的煤岩体应力过度集中，因此，对煤岩体应力分布的研究是预测冲击地压危险性的基础。本方法首先通过地震层析成像技术对探测区域内煤
岩的波速分布情况进行CT成像，然后研究利用应力与地震波波速的良好对应关系来确定煤岩应力的分布情况，进而分析其冲击危险性。地震波层析
成像技术(地震波CT)主要根据地震波走时或地震波场观测数据对地球介质进行反演，获取探测区域内部介质的波速或衰减系数等，依据一定的物
理和数学关系反演物体内部物理量的分布，最后得到清晰的、不重叠的分布图形，从而识别探测区域内部的结构及力学性质。该技术在煤矿主要用于
推断煤体内部地质构造、应力异常区域、煤层厚度变化等典型异常区域的分布情况。目前，地震波走时CT技术发展较为成熟，应用相对广泛。2
探测设备及所需设备及参数（1）24通道PASAT-M型便携式微震探测系统1套；通信电话1对，用于激发端与采集端之间的人员联系（如果
探测区域两巷道合适位置有固定电话机，优先使用）；（3）爆破材料：炸药70节，每节200g；雷管70发；炮泥若干；（4）缆线：两芯导
线1150m，用于连接激发端和采集端，要求单芯1000m电阻在1000欧姆内，一般矿用两芯或四芯电缆或电话线即可（5）细导线：70
5=350m（单芯），或者用8芯网线44m加工，用于连接信号线与炸药起触发作用；（6）直径20mm的细螺纹探头24件与接收端巷帮
锚杆相连，如井下无此规格锚杆，需另制作变头，变头数目24件。（a）（b）图1PASAT-M型便携式微震探测系统3探测方案40
1103工作面内401102运煤通道掘进过程中围岩应力高，出现断锚现象。根据矿方需求及401103工作面周围开采环境，决定在401
102运煤通道周边414m范围内进行CT扫描探测。根据现场实际情况和设备探测能力，需进行1轮探测，探测共实施爆破震源70个，试验在
一个班时间内完成。观测系统布置如图2。采集端、激发端分别设计在401102运输巷和401103运输巷，信号线穿过401盘区辅助运输
巷连接采集端和放炮端，采用从工作面往巷口方向的放炮顺序。观测系统参数为：每放1炮24道接收，道间距（探头间距）18m，炮间距6m。
信号线一端在采集端1#位置，另一端在激发端70#位置，1#炮孔距401103运输巷联络巷94m，1#探头距401102运输巷开口位
置25m，此次实验需要信号线1150m，401103工作面共激发70炮。图2探测区域位置图图3探测区域布置图4激发炮及炮
孔、接收端参数要求激发炮及炮孔参数要求：（1）炮孔孔深2m，孔径以矿用放炮煤电钻或风钻为准，一般为Ф42mm。钻孔完毕后，用喷漆或
者标签对每个炮孔位置做标志。（2）炮孔距底板1.2~1.5m，要求炮孔平行于煤层顶底板，并垂直于巷帮，不同炮孔需处在同一平面上。（
3）每孔炸药量200g，炸药需装入炮孔孔底，外用黄泥封堵至孔口。（4）震波收集启动方法为短断触发。每次装药时，需将细导线缠绕于炸药
端，用胶带缠绕结实，并将细导线的两端引出炮孔口与信号线的两端连接，如图4。（5）放炮从按照方案设计编号顺序进行，一炮一放。若有哑炮
必须由放炮人员进行专门处理。注：所有炮孔的炸药型号及药量都必须保持一致。图4装药结构示意图采集端参数要求：（1）要求锚杆为直径2
0mm的细螺纹锚杆，如果不是，需制作变头，锚杆长度2m左右；（2）锚杆位置与实际位置不对时，靠最近锚杆进行固定，误差不得超过1m；
（3）要求锚杆平行于煤层顶底板，并垂直于巷帮，高度约1.2~1.5m，不同锚杆尽量处在同一平面上。5现场环境要求为保证收集数据的
准确性，在探测过程中，需停止工作面所有机械震动和较大噪音的工作，确保巷道无大的噪声干扰。探测设备安装完毕并调试后，现场人员不得随意
触碰，以免对探测结果产生影响。若现场附近必须施工其他震动性工作，则需事先协商好时间，以进行间隔工作。若源于实际安全需要，振动噪音难
以避免，如瓦斯抽放、风机运转等，可以通过加大爆破药量的方式提高收集数据的信噪比。6实施步骤1）准备阶段：（1）勘察现场，确定激发
端和采集端位置，并根据现场条件完善方案。（2）严格按照设计要求在接收端安装锚杆或锚杆变头，在放炮端钻取炮孔。量取精确位置并记录。（
3）在现场安装设备及钻取炮孔时，难以完全按照设计间距实施，为保证试验质量，道间距误差不大于2m，炮间距误差不大于1m。2）试验阶段
：（1）将探测设备运送至采集端锚杆处，首先在1#～24#号锚杆上安装并调试；将所需爆破材料由专业爆破人员运至放炮端70#炮孔处，并
做好放炮前准备工作；将通讯线路绕过41盘区辅助运输巷连接放炮端（70#）和采集端（1#）。（2）如图3所示，听从采集端人员发出的放
炮信号，进行一炮一放，放炮顺序依次为：70、69、68…、2、1，共70炮，每次放炮后都将有1～2min数据传输时间，本步骤约耗时2小时。（4）待全部70炮完毕后，拆除设备，整理装箱，放置井下安全地点或运至地面。孟村煤矿40204强冲击危险工作面冲击地压防治技术中煤科工开采研究院有限公司1 |
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