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矿井工作面内部构造及异常综合 CT 测试方法

在煤矿生产过程中，矿井综合机械化采煤手段对煤矿生产勘探资料的要求越来越高，其要求对矿井工作面开采地质条件(如断层、褶皱、破碎带、煤厚变化区、构造应力区等)进行全面了解。常规的地面三维地震勘探只能解决工作面内落差大于 5m 的断层，且在平面上有一定的摆动幅度，而井下需对影响安全高效生产的 2-3m 落差断层等地质异常进行有效探查。本方法利用层析成像原理，结合不同源的 CT 技术，包括地震波 CT、无线电波 CT、直流电法CT 等多种方式实现对工作面内构造及异常的探查。通过对井下工作面双巷间数据采集与处理，获得面内煤层构造物性参数分布图，根据煤岩物性差异特征预测面内地质异常体，能准确地判断其构造形态和空间位置，为生产提供可靠的地质条件分布特征。（1）地震波 CT：利用工作面上、下两条巷道进行数据采集，通常把激发点(采用矿用炸药作为震源)布置在一条巷道，接收点布置在另一条巷道，采用“一发多收、一炮一放”的观测方式进行地震波数据采集。炮点间距通常为 10-50m，接收点距为 5-15m，可根据现场条件适当调整。炸药量宜为 5-20mg，接收可采用三分量检波器。（2）无线电波 CT：工作面走向长度在 1000m 以内时，采用一发一收方式，即多个发射点布置在矿井巷道工作面的一条巷道中，无线电波透视仪接收机的多个接收点布置在另一条相邻巷道中；工作面走向长度在 1000m-2000m 之间时，采用一发双收方式，采用一台无线电波透视仪发射，两个接收机接收；工作面走向长度在 2000m 以上时，采用双发双收方式，且两台无线电波透视仪之间工作间距大于 1000m，每个发射机的发射点所发射的电磁波分别被各自的接收机的接收点接收。发射频率根据工作面倾斜长度可选择 0.158-1.25MHz 之间不同频段进行数据采集。（3）直流电法 CT：探测前的准备是在需要探测区域工作面侧煤帮每 5m 打一深 0.5m 的小眼，并用放炮用的黄泥捣实，以便探测时安装电极，使电极与煤（岩）体接触良好。现场按方案设计位置布置采集系统，测线电极、电缆等准备好后进行测试。使用仪器为并行电法仪采集全电场空间电位值，且在对穿两条巷道中沿侧帮腰线煤壁位置分别布置电法测线，每站测线长度为 315m，64 个电极，每个电极之间为 5m，当探测范围大时，每巷可采集多站测线采集数据。现场数据采集时要求工作面停电。

安徽理工大学 2021-04-11