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超前探测系统MTRT

矿用地质探测仪DTC2000系列

超前探测系统MTRT

 

 

原理与方法

矿用层析扫描超前预报系统可采用多种地震源产生沿巷道和掌子面传播的信号,这些信号在岩伸性质发生改变的地方反射,被用来描述巷道和掌子面前方及其周围的三维结构图。

本系统采用地震扫描成像技术。经复杂介质传播的地震信号 是由折射、反射、散射、弥散等多类波形所组成,扫描成像是利用信号波形变化来估计介质性质变化的位置和范围的反演技术。煤岩土三维成像技朮的基本原理 是基于地震能量在不同种类介质中以不同的衰减率和速度传播。通常,与破碎或裂隙发育的岩土、空洞或富水条件相比,地震波在完整坚硬的介质中传播时,具有更高的传播速度和更低的衰减。MTRT技术的基本原理是利用了地震波在煤岩土传播过程中,遇到具有不同震动特性的煤岩土区带界面时,部分地震波能量将产生反射的特性。绝大多数地质结构异常及岩性变化,在地震信号可及的距离范围内,均可形成可探测的地震反射。勘测成低,操作简单,结果准确、全面、直观,代表巷道超前预报领域最新领先的技朮,是巷道超前预报系统发展的方向。

特点

◎采用专用模拟-数字抗干扰设计,实现强干扰中微弱有效信号的采集;

◎锤震或炮震探测施工方式可选;

◎采用高性能三分量加速度检波器,提高探测精度及距离;

◎同时对反射波、绕射波进行反演分析,保证分析成果的准确度;

◎波场分离采用F-K滤波,消除噪声提高信噪比;

◎三维观测三维成像;

◎数据通讯可选择为无线或有线传输方式;

◎具有远程升级功能;

◎低通、高通、带通、陷波四种数字DSP滤波方式;

◎锤震探测距离80m以上,炮震探测距离150m以上。

 

◎探测煤矿井下巷道前方软弱带、破碎带或裂隙发育情况

◎探测巷道前方断层、陷落柱、采空区或富水情况

◎指导巷道施工、地层绘图、采矿、地下水文和地质测量、填埋物的描绘

◎定位、判断地下危险物移

 

 

主机

振动传感器

采集器

主要技

系统参数

防爆类型

矿用本安型设备,防爆标 ExialMa

系统配置

1台主机,2台或2台以上分机

数据传输

有线传输或无线传输可选

传输速率

960Kbps

信号处理

模拟滤波、数字滤波及DSP数字处理

通道数

1~6道,可扩展

工作时间

连续工作时间 ≥ 6小时

工作温度

0~+40℃

探测距离

锤震80m以上,炮震150m以上

使用环境

允许在有瓦斯、煤尘的矿井中使用

主机规格

微处理器

ARM12+FPGA+SOPC嵌入式处理器

操作平台

嵌入式操作系统

256MB

储容量

16GB可扩展

显示屏

7.0英寸宽屏高分辨率TFT晶屏

操作界面

按键+触摸控制

通讯口

1RS485和1根天线

276mm x227mmx98mm

重量

2.3Kg

 

 

 

分机规格

微处理器

ARM8+FPGA+S0PC嵌入式处理器

操作平台

嵌入式采集操作系统

32MB

通讯口

1RS485□和1根天线

通道数

标配1~3道可扩展到4

模数转换

精度24位,转换率125Ksps

采样方式

并行同步采集,即时、延时、超前采样

采样间隔

8us 16us 8usxn (n=1x 2

采样延时

0us10us 10usxn (n=0s 1

记录长度

512点~16384点可选

超前长度

511点~16383点可选

放增益

2n倍(n=0、1、2、3、4、5、6、7)

频率响应

0.5Hz ~20000Hz

动态范围

132dB

触发方式

内或外触发、短或断触发、发爆机触发

 -90dB

检波器

单、二、三分量速度或加速度传感器

75mm x 75mm x85mm

0.5Kg

 

应用实例(一)

现场施工

本施工案例为探明内蒙古新矿集团某矿T81巷道掌子面前端是否含有异常构造。在布置 中,左右侧各布置12个间距的锤击点,其中锤击点距掌子面最近5m左右,锤击点距检波1为5m左右,锤击点距检波器25m左右,检波器1、检波器2在同一个平面上。

MTRT超前探现场施工布点示意图

数据处理

采用二维FFT算法对采集的数据进行数字滤波,数据经过分离和去噪后,可以得到分析预 期的理想数据,后续的分析处理将根据三维成像算法绘制出目标体的三维构造。

处理前

处理后

 

 

探测结果

在三维剖面图中,初步推断从测点中心965m处沿掘进方向于940m左右存在异常,可能为断层构造。经钻孔揭露,在937m处出现断层破碎带,从岩石破碎程度来看属于发育较小的断层构造。

 

应用实例(二)

现场施工

本施工案例为探明安徽淮南国投新集能源股份有限公司某矿西翼主运胶带机大巷掌子面前 方100m范围内断层裂隙带情况。在布置中,左右侧各布置12个间距2m的锤击点,其中锤击点 距掌子面最近5m左右,锤击点距检波器15m左右,锤击点距检波器25m左右,检波器1、检 波器2在同一个平面上。

探测结果

从成果图推断掘进头前方75~85m之间有一处地质异常区,可能为断层构造。经掘进揭 露,在巷道掘进至81m处出现断层破碎带。

应用实例(三)

现场施工

本施工案例为在山西潞安集团某矿工作面巷道掘进前方进行探测,进一步了解工作面前方 的地质情况。在布置中,左右侧各布置12个间距2m的锤击点,其中锤击点距掌子面最近5m左 右,锤击点距检波器15m左右,锤击点距检波器25m左右,检波器1、检波器2在同一个平面 上。

探测结果

对加速度纵波X方向)信号分别进行相关三维成像,设置探测为长度150m,纵波速度为 2400m/s-2500m/s。。。。 。。。。 分析如图,与实际情况相符。

1.在掘进头前方24m附近有反射界面,推测为陷落柱局部裂隙较发育及岩层变化影响所 致。实际情况在20m处发生岩性变化,泥岩变砂岩。

2.60m附近为异常界面二,推测为陷落柱中部裂隙及岩层变化影响所致。

3.98-108m范围为异常带三,推测为陷落柱边界,煤岩层变化影响所致。

 

 

 

 

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