1、產品介紹
煤礦巷道是安全生產的咽喉要道，存在長度長、施工地點多、安全事故多發(fā)等特 點。在巷道掘進過程中，巷道前方可能造成安全事故的不良地質體，如陷落柱、富水帶、 瓦斯富集區(qū)等。巷道事故已經成為煤礦安全生產最主要的威脅之一，嚴重危害著煤礦 的安全生產。因此提前查明掘進頭前方的地質及流體分布異常情況，可以提前合理規(guī) 劃和針對性治理，可有效減少乃至避免動力災害的發(fā)生。
煤礦巷道隨掘超前探測系統(tǒng)硬件主要包括數據智能采集平板、采集主機、高精度 地震檢波器、連接電纜組成。
2、產品原理
煤礦巷道隨掘超前探測技術使用了HSP 是水平聲波/地震波剖面法（Horizontal Sonic/Seismic Profiling）的英文縮寫，該技 術遵循惠更斯-菲涅爾原理和費馬原理，前提條件是介質存在差異的波阻抗（密度*縱波速度）。利用溶洞（腔）、軟弱夾層、破碎地層、 斷層、節(jié)理密集帶、富水構造帶等地質體與背景地層存在明顯的波阻抗差異，為預報提供了理論基礎，見圖（a）。 適于 TBM或者掘進機施工煤礦巷道 HSP 法是利用刀盤滾刀破巖產生的震動信號作為探測震源，對前方不良地質體進行空間 成像，實現預測預報。〔該波場傳播速度、質點震動幅度等與介質的組成成分、密度、結構特征等存在密切的相關關系〕。 采用空間陣列式測試布置方法，在接收圍巖震動回波的同時，同步接盾構機身震動噪聲，盾構掘進狀態(tài)下，連續(xù)接收震動 信號數據量足夠大后（通常連續(xù)接收數據時長不少于 9 分鐘），圖 （b）為測試布置示意圖。
1、斷層、陷落柱、沖刷帶、采空區(qū)、矸石層分布、煤層厚度、煤層地壓探測
2、含水、含瓦斯構造安全厚度檢測。
3、下組煤深度、厚度變化。
4、工作面內隱伏構造、煤層不連續(xù)地質體的探測。
5、火成巖侵入體探測
6、頂板垮塌或富集水的采空區(qū)探測水和隱蔽致災因素調查提供強有力的技術支撐。
該適于煤礦掘進巷道，HSP法是利用掘進機刀盤滾刀剪切煤層、巖（土）時產生的振動信號作為激發(fā)震源的一類彈性波 探測方法，其特點表現在：
1、現場測試便捷，無需破爆或錘激。以掘進機刀盤滾刀破煤、巖震動作為激發(fā)震源，測試的便捷性遠勝于主動源地震波預報 方法；
2、檢波點布設迎合性強，可布置與煤礦巷道輪廓任何位置。采用全空間陣列式布極，檢波點可布設于盾尾面后 0～30 米范 圍煤礦巷道輪廓的任一位置，保證檢波點相互間距大于1.5m，記錄好坐標位置即可；
3、無需掘進機停機，不影響施工。采用掘進破巖震動作為震源，在掘進機掘進過程中進行探測，無需停機；
4、無測前準備工作，現場測試時間短。該方法現場檢波器布設 10 分鐘左右，測試時間在 10～15 分鐘，測試時間短；
5、探測對象滿足長距離地震波法探測要求。該HSP法采用的是地震波反射法探測，可探測巷道前方可能造成安全事故的不 良地質體，如陷落柱、富水帶、瓦斯富集區(qū)等，探測有效距離不少于 100m。
平頂山某礦采用綜掘機進行開挖作業(yè)，煤層巷道隨掘超前探測系統(tǒng)現場探測裝置布設如圖1所示。在煤層工作面掘進 巷迎頭后方布設一套TEM-HSP煤礦巷道隨掘超前探測系統(tǒng)，外接8支地震檢波器，編號S1-S8，道間距3m，布設于巷道工 作面煤層壁幫。由于巷道隨掘過程中迎頭后方10m之內安全性較差、10-20m之內煤灰較大。因此，迎頭后方支地震檢 波器S1根據現場環(huán)境布設在迎頭后方10-20m范圍內，迎頭每推進20m，支地震檢波器S8往前移動48m，距離 巷道迎頭10-20m，整個探測裝置隨著巷道迎頭前進而交替前移。地震檢波器安裝鉆孔深度3m，俯角孔3°，如圖2所示。
