CN103940568B - 一种检测坚硬顶板卸压爆破效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测坚硬顶板卸压爆破效果的方法，其具体步骤是：（1）确定检测位置：在距离致裂区20～30m处打一钻孔，并在钻孔同侧距离致裂区100～200m处布置振动波接收装置；（2）微型爆破：向钻孔内装入炸药进行微型爆破；（3）检测振荡波：振动波接收装置接受微型爆破产生的振荡波并通过滤波器波形处理后传递给显示装置进行显示；（4）获取振动波在岩层中的传播速度V；（5）计算裂隙区的扩展半径。无需钻取多个钻孔，减少工程量同时简易操作，通过测量振荡波，获得裂隙区裂隙的扩展半径以及裂隙发育程度，从而精确得知致裂效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测坚硬顶板卸压爆破效果的方法，属于煤矿检测技术领域。
背景技术
近年来，随着我国煤矿开采深度的逐年增加，很多矿区冲击矿压问题越来越严重，造成这一问题的很大一部分因素是采空区顶板过于坚硬难以垮落。因此，为了解决采场坚硬顶板难以垮落的问题，一般采用水力或爆破致裂的方式增加顶板的裂隙程度，从而减弱顶板的完整性，使顶板更利于垮落，减少冲击矿压发生的危险性。在水力及爆破致裂过程中探清裂隙区裂隙的扩展半径以及裂隙发育程度，可以检验致裂效果，更好的预防冲击矿压。另外还可以探明顶板中的其他构造特征。传统的裂隙探测方法一般通过打钻孔，利用钻孔成像或者高压水探测方法，这类方法需要在裂隙区打钻孔网络，需要的钻孔数目比较多，一般隔几米就要打一个钻孔，操作起来工程量比较大且工序比较复杂、费用也较高。另外此类方法还有一个缺点，其探测精度比较低。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种检测坚硬顶板卸压爆破效果的方法，无需钻取多个钻孔，通过测量振荡波，获得裂隙区裂隙的扩展半径以及裂隙发育程度，从而精确得知致裂效果。
为了实现上述目的，本发明的具体步骤是：
（1）确定检测位置：在距离致裂区20～30m处打一钻孔，并在钻孔同侧距离致裂区100～200m处布置振动波接收装置；
（2）微型爆破：向钻孔内装入炸药进行微型爆破；
（3）检测振荡波：振动波接收装置接受微型爆破产生的振荡波并通过滤波器波形处理后传递给显示装置进行显示；根据显示装置显示的反射的波形可以判定裂隙的发育状况，即反射得到的波形越杂乱无章，裂隙发育的程度越高，致裂效果越好；波形越简单，则说明裂隙发育程度越低，致裂效果越差；
（4）获取振动波在岩层中的传播速度V：通过如下公式获得振动波在岩层中的传播速度V，并进行多次微型爆破取平均值：
V = L/t
式中：L为现场试验中炸药爆炸点到接收器的距离；
V为炸药爆炸产生的振动波在岩石中的传播速度；
t为现场试验中从炸药爆炸到接收器接收到振动波所需的时间；
（5）计算裂隙区的扩展半径：根据获取振动波在岩层中的传播速度V，通过如下式得出裂隙区的扩展半径R；
；
即；
式中：X为钻孔与致裂区之间的距离；
Y为接受装置与钻孔之间的距离；
R为裂隙区的扩展半径；
Z为裂隙区中心与钻孔之间的距离；
V为炸药爆炸产生的振动波在岩石中的传播速度；
T为从炸药爆炸到接收器接收到的第一段反射波的时间差。
计算得到的裂隙区的扩展半径越大说明致裂效果越好。
与现有技术相比，本发明通过微型爆破产生振荡波，无需钻取多个钻孔，简易操作，没有探测盲点，通过波形图得出裂隙的发育状况，即反射得到的波形越杂乱无章，裂隙发育的程度越高，致裂效果越好；波形越简单，则说明裂隙发育程度越低，致裂效果越差；同时计算出裂隙区的扩展半径，裂隙区的扩展半径越大说明致裂效果越好，工作人员通过上述的两个方面就能精确的得出卸压爆破的效果，确定是否需要再次进行爆破。
附图说明
图1是本发明中测量振动波在顶板岩层中的传播波速示意图；
图2是本发明中检测裂隙区的扩展半径示意图；
图3为本发明中滤除爆炸高频波之后的波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明的具体步骤是：
（1）确定检测位置：在距离致裂区20～30m处打一钻孔，并在钻孔同侧距离致裂区100～200m处布置振动波接收装置；
（2）微型爆破：向钻孔内装入炸药进行微型爆破；
（3）检测振荡波：振动波接收装置接受微型爆破产生的振荡波并通过滤波器波形处理后传递给显示装置进行显示；
波形处理过程中需要振幅的相对保持，高信噪比及高分辨率；
振幅的相对保持是指在处理中要做好两个方向上的振幅补偿。垂直方向进行球面扩散补偿，顶板岩层吸收补偿以及波速传播过程中的能量透射损失补偿；水平方向上主要消除炸药爆炸炮点和接收点的顶板岩层条件不均匀性所造成的震动数据能量的不均匀性，用常规的球面扩散补偿即真振幅恢复和顶板岩层一致性振幅补偿来实现；
提高信噪比：是指对构造解释影响不太大的噪声，在波阻抗转换作岩性解释时，其影响将变得十分严重。因为任何噪声振幅在波阻抗、虚速度转换过程中，都相当于给地层增加了一个虚假的岩性界面，容易造成解释“陷阱”。处理中，叠前一般采用多道滤波压制随机噪声，叠后采用F-X域预测滤波去噪。
提高分辨率：是指可使用小波变换中的分频处理方式，在不同频带段中使裂隙发育带的波形特征更加明显，同时可以滤除炸药爆炸产生未经裂隙反射的高频波段。
如图3所示，根据显示装置显示的滤波后的反射波形可以判定裂隙的发育状况，即反射得到的波形越杂乱无章，裂隙发育的程度越高，致裂效果越好；波形越简单，则说明裂隙发育程度越低，致裂效果越差；
（4）获取振动波在岩层中的传播速度V：通过如下公式获得振动波在岩层中的传播速度V，并进行多次微型爆破取平均值：
V = L/t
式中：L为现场试验中炸药爆炸点到接收器的距离；
V为炸药爆炸产生的振动波在岩石中的传播速度；
t为现场试验中从炸药爆炸到接收器接收到振动波所需的时间；
（5）计算裂隙区的扩展半径：根据获取振动波在岩层中的传播速度V，通过如下式得出裂隙区的扩展半径R；
；
即；
式中：X为钻孔与致裂区之间的距离；
Y为接受装置与钻孔之间的距离；
R为裂隙区的扩展半径；
Z为裂隙区中心与钻孔之间的距离；
V为炸药爆炸产生的振动波在岩石中的传播速度；
T为从炸药爆炸到接收器接收到的第一段反射波的时间差。
计算得到的裂隙区的扩展半径越大说明致裂效果越好。
工作人员通过得出的裂隙区的扩展半径及裂隙的发育情况就可得知卸压爆破的效果，确定是否需要再次进行爆破。
Claims (1)
1.一种检测坚硬顶板卸压爆破效果的方法，其特征在于，其具体步骤是：
(1)确定检测位置：在距离致裂区20～30m处打一钻孔，并在钻孔同侧距离致裂区100～200m处布置振动波接收装置；
(2)微型爆破：向钻孔内装入炸药进行微型爆破；
(3)检测振荡波：振动波接收装置接收微型爆破产生的振荡波并通过滤波器波形处理后传递给显示装置进行显示；
(4)获取振动波在岩层中的传播速度V：通过如下公式获得振动波在岩层中的传播速度V，并进行多次微型爆破取平均值：
V＝L/t
式中：L为现场试验中炸药爆炸点到接收器的距离；
V为炸药爆炸产生的振动波在岩石中的传播速度；
t为现场试验中从炸药爆炸到接收器接收到振动波所需的时间；
(5)计算裂隙区的扩展半径：根据获取振动波在岩层中的传播速度V，通过如下式得出裂隙区的扩展半径R；
即R＝0.5×(2Z+Y-V×T)；
式中：X为钻孔与致裂区之间的距离；
Y为接收装置与钻孔之间的距离；
R为裂隙区的扩展半径；
Z为裂隙区中心与钻孔之间的距离；
V为炸药爆炸产生的振动波在岩石中的传播速度；
T为从炸药爆炸到接收器接收到的第一段反射波的时间差。
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