CN220019897U - 一种运用二氧化碳震源的新型槽波技术和设备 - Google Patents
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Abstract
二氧化碳震源爆炸后无污染物，无引爆瓦斯风险，这些展现了二氧化碳震源的广泛得应用前景，为地球物理勘探人工震源提供了新的环境友好型震源选项。本发明主要介绍了一种运用二氧化碳震源的新型槽波技术和设备，发明所述的二氧化碳气动力脉冲震源具有低压起爆、震源定向、能量可控和可重复利用的优点，适用于井下煤层回采工作面的槽波勘探，起爆方式为通过释放迅速升温的二氧化碳能量，冲击破碎片，对煤岩体震动，从而不会引起瓦斯爆炸的可能，因此尤其适用于瓦斯突出的矿井。本发明所述的槽波地震勘探技术可以探查小断层、陷落柱、煤层分叉与变薄带、采空区及废弃巷道等地质异常，具有探测距离大、精度高、抗干扰能力强、波形特征较易于识别以及最终成果直观的优点。
Description
技术领域
本发明属于矿井超前探测领域，特别提供一种运用二氧化碳震源的新型槽波技术和设备。
背景技术
随着煤矿行业的发展，矿井安全依旧是矿井施工的最大问题，如瓦斯突出、顶板冒顶、岩层突水等安全问题严重威胁施工人员的安全.槽波技术可以用于采煤工作面的超前探测，结合地质条件判断未揭露的断层、地下水、空洞和陷落柱等地质异常情况.因此可以通过槽波技术提前预测开采面后面的地质异常，从而做好安全措施。
目前，槽波技术通常使用炸药、雷管等爆炸物作为震源，然而在许多国家和地区，爆炸物的检测对安全性和储存要求严格，难以获得使用许可证。爆炸物对周围环境有较大影响，使用炸药震源由于炸药起爆后的不可控性会对这些瓦斯抽排孔造成影响甚至是破坏，影响瓦斯的抽排。同时，在进行爆破时，会影响工作面的正常施工效率，这对勘探和建设产生了严重影响。突出矿井工作面使用炸药作为震源，存在较大的安全隐.而另一种震源，重锤震源虽然相较于爆炸物安全性较高，但是受限于能量，传播距离十分有限，往往无法满足对工作面的勘探需求.
与上述震源相比，二氧化碳震源爆炸后无污染物，无引爆瓦斯风险，具有广泛的应用前景，为地球物理勘探人工震源提供了新的环境友好型震源选项。本发明主要介绍了一种运用二氧化碳震源的新型槽波技术和设备，
发明内容
本发明的目的在于提供一种运用二氧化碳震源的新型槽波技术和设备。
本发明技术方案如下：
为解决井下炸药不易控制和爆炸危险等问题.本发明提供一种运用二氧化碳震源的新型槽波技术和设备。
按照上述运用二氧化碳震源的新型槽波技术为由炮点激发地震波，在煤槽中传播地震波，通过接收机接受透射或者反射信号从而探测地质变化和异常的一种技术；
按照上述运用二氧化碳震源的新型槽波设备包括槽波地震主机、检波器、二氧化碳气动力脉冲震源、采集站以及连接线。
按照上述二氧化碳气动力脉冲震源，其特征在于：震源定向、能量可控；所述二氧化碳气动力脉冲震源包括：加注端，主体管，激发管，爆炸管，PE气泡膜隔热层，破碎片和泄能端；
按照上述二氧化碳气动力脉冲震源加注端和泄能端，其特征在于：加注端用于向液态二氧化碳管中加注液态二氧化碳，泄能端用于超临界二氧化碳的能量定向释放；
按照上述二氧化碳气动力脉冲震源主体管，其特征在于：包覆二氧化碳震源所有结构，主体管外表面覆一层铝膜，有效反射紫外线，保证内部液态二氧化碳稳定；
按照上述二氧化碳气动力脉冲震源激发管，其特征在于：经激励电流激发时可迅速燃烧，释放大量热量；
按照上述二氧化碳气动力脉冲震源爆炸管，其特征在于：储存液态二氧化碳和反应后的超临界二氧化碳；
按照上述二氧化碳气动力脉冲震源PE气泡膜隔热层，其特征在于：有效阻隔外界的温度对液态二氧化碳的影响，保证管体内部温度恒定；
按照上述二氧化碳气动力脉冲震源破碎片，其特征在于：当爆炸管内超临界二氧化碳达到目标压力，可冲破破碎片；
按照上述槽波地震主机，其特征在于：槽波地震主机可连接n个采集基站，构成n路激发和n路接收的网络并行地电场勘探、监测系统，可根据需求任意选择仪器道数；
按照上述检波器，其特征在于：放置于检波孔内，用于探测近探测面以地震波传播的之震动；
按照上述检波孔，其特征在于：孔径57mm，孔深2m，每两个检波器间距10m；
按照上述采集站，其特征在于：可采集背景场数据，对检波器收集到的信号进行放大，检波，数字化叠加和存储，得到清晰的信号。
按照上述连接线，其特征在于：连接线用于连接检波器、槽波地震主机、采集站，传递之间的电信号.
本发明的有益效果为：
本发明所述的二氧化碳气动力脉冲震源具有低压起爆、震源定向、能量可控和可重复利用的优点，适用于矿井下煤层回采工作面的槽波勘探，起爆方式为通过释放迅速升温的二氧化碳能量，冲击破碎片，引起煤岩体震动，从而存在瓦斯爆炸的可能性，因此尤其适用于高瓦斯或者突出的矿井.而且该震源的可控性较好，可以有效控制最大限度地不破坏矿井壁，比如不会破坏甚至影响瓦斯抽排孔，可以进行后续的瓦斯抽排.二氧化碳气动力脉冲震源释放能量大，在高频段，二氧化碳震源比炸药更有优势.
本发明所述的主体管外侧铝膜和主体管内测PE气泡膜隔热层，可有效阻隔外界紫外线照射和外界较高温度对管体内部液态二氧化碳的影响，达到防晒隔热的作用，保持二氧化碳液相稳定。
本发明所述的槽波地震勘探技术可以探查小断层、陷落柱、煤层分叉与变薄带、采空区及废弃巷道等地质异常，具有探测距离大、精度高、抗干扰能力强、波形特征较易于识别以及最终成果直观的优点。
附图说明
图1槽波透射法炮点及检波器布设图
图2槽波反射法炮点及检波器布设图
图3二氧化碳气动力脉冲震源示意图
附图标号说明
1为检波器
2为轨道巷
3为回采工作面
4为二氧化碳震源
5为胶带巷
6为断层构造
7为加注端
8为起爆线
9为爆炸管
10为激发管
11为PE气泡膜隔热层
12为主体管
13为铝膜
14为密封层
15为破碎片
16为泄能端
17为加注孔阀
具体实施方式
槽波透射法实施例
(1)、在回采工作面一侧的胶带巷内帮等间距布设多个二氧化碳震源炮点4，将多个二氧化碳震源对应布设在各个炮点钻孔内，然后将各个二氧化碳震源的起爆线8连接激发管10，并引出至钻孔孔口；
(2)、在回采工作面另一侧的轨道巷内帮，等间距布设多个检波器1，多个检波器1均通过连接线与采集主机连接，使检波器1及采集主机形成回采工作面地震槽波透射勘探系统；
(3)、将二氧化碳震源通过起爆线8与信号触发盒并联在起爆器上，信号触发盒与采集主机连接；
(4)、开启采集主机，通过起爆器连接距离切眼最近的二氧化碳震源4作为第一二氧化碳震源4，激发二氧化碳震源4爆炸，激发管10燃烧，液态二氧化碳温度迅速升高，管内压力迅速增大，超临界二氧化碳冲破破碎片15，通过泄能端16定向释放能量，沿钻孔向回采工作面发射一次能量，同时信号触发盒反馈给采集主机触发信号，使采集主机开始接收检波器1传来的地震槽波信号数据，采集主机进行记录；
(5)然后起爆器连接与第一二氧化碳震源4相邻的炮点(即第二二氧化碳震源)，激发二氧化碳震源4爆炸，沿钻孔向回采工作面发射一次能量，采集主机再次进行记录，如此顺序发射，直至每个二氧化碳震源4均完成发射后，完成采集工作
槽波反射法实施例
(1)、在回采工作面切眼一侧的内帮等间距布设多个二氧化碳震源炮点，将多个二氧化碳震源4对应布设在各个炮点钻孔内，然后将各个二氧化碳震源4的起爆线8连接激发管，并引出至钻孔孔口；
(2)、在回采工作面切眼同侧的内帮每个炮间距中点布设一个检波器1，多个检波器1均通过连接线与采集主机连接，使检波器及采集主机形成回采工作面地震槽波透射勘探系统；
(3)、将二氧化碳震源4通过起爆线8与信号触发盒并联在起爆器上，信号触发盒与采集主机连接；
(4)、开启采集主机，通过起爆器连接距离切眼最近的二氧化碳震源4作为第一二氧化碳震源，激发二氧化碳震源4爆炸，激发管10燃烧，液态二氧化碳温度迅速升高，管内压力迅速增大，超临界二氧化碳冲破破碎片15，通过泄能端16定向释放能量，沿钻孔向回采工作面发射一次能量，同时信号触发盒反馈给采集主机触发信号，使采集主机开始接收检波器1传来的地震槽波信号数据，采集主机进行记录。
(5)然后起爆器连接与第一二氧化碳震源相邻的炮点(即第二二氧化碳震源)，激发二氧化碳震源4爆炸，沿钻孔向回采工作面发射一次能量，采集主机再次进行记录，如此顺序发射，直至每个二氧化碳震源4均完成发射后，完成采集工作。
(6)统一回收爆炸后的二氧化碳震源装置，通过加注端7再次加注液态二氧化碳，以备使用.
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种运用二氧化碳震源的新型槽波技术和设备，其特征在于：所述运用二氧化碳震源的新型槽波技术为由炮点激发地震波，在煤槽中传播地震波，通过接收机接受透射或者反射信号从而探测地质变化和异常的一种技术；所述运用二氧化碳震源的新型槽波设备包括槽波地震主机、检波器、二氧化碳气动力脉冲震源、采集站以及连接线。
2.按照权利要求1所述二氧化碳气动力脉冲震源，其特征在于：震源定向、能量可控；所述二氧化碳气动力脉冲震源包括：加注端，主体管，激发管，爆炸管，PE气泡膜隔热层，破碎片和泄能端。
3.按照权利要求2所述二氧化碳气动力脉冲震源加注端和泄能端，其特征在于：加注端用于向液态二氧化碳管中加注液态二氧化碳，泄能端用于超临界二氧化碳的能量定向释放。
4.按照权利要求2所述二氧化碳气动力脉冲震源主体管，其特征在于：包覆二氧化碳震源所有结构，主体管外表面覆一层铝膜，有效反射紫外线，保证内部液态二氧化碳稳定。
5.按照权利要求2所述二氧化碳气动力脉冲震源激发管，其特征在于：经激励电流激发时可迅速燃烧，释放大量热量。
6.按照权利要求2所述二氧化碳气动力脉冲震源爆炸管，其特征在于：储存液态二氧化碳和反应后的超临界二氧化碳。
7.按照权利要求2所述二氧化碳气动力脉冲震源PE气泡膜隔热层，其特征在于：有效阻隔外界的温度对液态二氧化碳的影响，保证管体内部温度恒定。
8.按照权利要求2所述二氧化碳气动力脉冲震源破碎片，其特征在于：当爆炸管内超临界二氧化碳达到目标压力，可冲破破碎片。
9.按照权利要求1所述槽波地震主机，其特征在于：槽波地震主机可连接n个采集基站，构成n路激发和n路接收的网络并行地电场勘探、监测系统，可根据需求任意选择仪器道数。
10.按照权利要求1所述检波器，其特征在于：放置于检波孔内，用于探测近探测面以地震波传播的之震动。
11.按照权利要求4所述检波孔，其特征在于：孔径57mm，孔深2m，每两个检波器间距10m。
12.按照权利要求1所述采集站，其特征在于：可采集背景场数据，对检波器收集到的信号进行放大，检波，数字化叠加和存储，得到清晰的信号。
13.按照权利要求1所述连接线，其特征在于：连接线用于连接检波器、槽波地震主机、采集站，传递之间的电信号。
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