TRT6000在平巷探水中的應(yīng)用

朱夢然　程中平　馬少松

摘 要：本文結(jié)合礦山引進TRT6000對平巷進行探水實驗的案例，詳細闡述TRT6000超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)的原理、及操作要點，并且根據(jù)現(xiàn)場檢測的實例以及對數(shù)據(jù)的分析，驗證其在平巷探水實驗中的實用性。

關(guān)鍵詞：TRT6000；探水實驗；超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)；巷道掘進

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.072

1 工程概況及地質(zhì)條件

大賈莊鐵礦位于河北省灤南縣，是司家營鐵礦四期工程，屬于復雜開采條件下的大型地下開采礦山，礦石資源總儲量大約為2.6億t，預(yù)計采、選工程建設(shè)年采鐵礦石500萬t。在兄弟礦山建設(shè)過程中，發(fā)生數(shù)次大規(guī)模突水事故，為迫切解決探治水問題，我們在傳統(tǒng)探水的基礎(chǔ)上引入了產(chǎn)自美國的隧道提前預(yù)警儀器TRT6000來進行探水，發(fā)現(xiàn)效果較好。

2 TRT6000原理

TRT6000采用的是地震波超前預(yù)報法，一部分信號在巖體性質(zhì)發(fā)生改變的邊界反射，一部分透過介質(zhì)，被反射的地震信號通過高靈敏的地震信號傳感器傳輸，通過對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，確定出坑道工作面前方地質(zhì)體的性質(zhì)（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水等），位置及規(guī)模，進而構(gòu)建出坑道工作面前方及高于或低于坑道走向的不同地質(zhì)狀況的三維結(jié)構(gòu)圖。地震波從一種低阻抗物質(zhì)傳播到一個高阻抗物質(zhì)時，反射系數(shù)是正的；反之，反射系數(shù)是負的。因此，當?shù)卣鸩◤能洿謳r傳播到硬的白云石時，回波的偏轉(zhuǎn)極性和波源是一致的。當巖體內(nèi)部有破裂帶時，回波的極性會反轉(zhuǎn)。反射體的尺寸越大，聲學阻抗差別越大，回波就越明顯，越容易探測到。

用TRT 掃描系統(tǒng)來做地層繪圖需要考慮幾個因素：①隧道的尺寸及挖掘的技術(shù)；②巖層的類型，周圍地層及可能的隧道口前方的地震波屬性；③目標區(qū)域的屬性，尺寸及范圍；④描繪異常體要求的分辨率；⑤震源、地震信號傳感器的安裝；⑥巖層表面和接近表面的地質(zhì)狀況。

3 操作要點

實驗主要設(shè)備：檢波器10個，無線模塊11個，無線通訊基站1個，觸發(fā)器1個，主機1個。

操作程序：（1）安裝加速度傳感器固定塊，插上鋁管粘到巖石上，傳感器通過固定塊耦合到隧道壁上；（2）用白色電纜連接加速度傳感器和無線遠程模塊，將觸發(fā)電纜連接到1號無線遠程模塊和基站上，再將基站的USB接線連接到主機USB插口處；（3）將電源打開，測試觸發(fā)器、傳感器及遠程模塊后，在巖石表面用小錘輕輕敲擊已用噴射涂料選擇好的點，盡量避開巖石破碎點，采集震源，開始試驗。布置圖如圖1：

4 應(yīng)用實例

大賈莊鐵礦礦段屬于復雜開采條件下的大型地下開采礦山，開采規(guī)模大，工藝復雜，安全要求高，為防止平巷掘進過程中，坑內(nèi)突然涌水淹井事故的發(fā)生，保證安全施工，礦內(nèi)引進TRT6000對工作面前方的地質(zhì)情況進行超前探測。2#副井-475m水平已轉(zhuǎn)入平巷，此次在巷道工作面（Northing：6798.211m，Easting：1975.911m）進行了探水實驗。此次TRT6000超前探水實驗采用12個震源點及10個耦合到隧道壁上的傳感器，布置見圖1。

目前掘進工作面位于井下控制點（據(jù)施工方提供坐標為：Northing： 6798.211m，Easting：1975.911m）處，根據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)處理分析：①現(xiàn)工作面至前方50米范圍內(nèi)，巷道巖石條件較好；②在現(xiàn)工作面前方50米至60米范圍內(nèi)，巖體比較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，水文地質(zhì)條件較為復雜；③距現(xiàn)工作面60米至72米處，巖體輕微破碎；距現(xiàn)工作面72米至80米處，巖體局部破碎；④距現(xiàn)工作面80米至90米處，巖體比較破碎；⑤距現(xiàn)工作面90米至100米處，巖體輕微破碎。TRT6000探測結(jié)果見圖2。

在平巷組織施工過程中，接近45m位置我們開始采取長炮孔鉆探水，在84m位置發(fā)現(xiàn)破碎帶含水極為豐富，通過計算預(yù)測涌水量約為400m?/h，我們及時采取工作面注漿，避免了一次突水事故，表明本次勘探較為成功。

5 結(jié)語

通過現(xiàn)場實施，我們發(fā)現(xiàn)TRT通過地震波反射來探查前方情況，其主要反映巖石破碎程度，對于含水量大小無法準確判斷，需要補充手段進行勘探。但是在破碎帶含水豐富地層中，其對破碎巖石程度的提前預(yù)警，可以作為探水的前期預(yù)警手段。

在日常掘進作業(yè)過程中，必須堅持“先探后掘，有掘必探”的原則。采取TRT探測后，在施工到距離破碎帶20m位置，應(yīng)提前采取其他探水手段進行探查，并制定好穿過破碎帶及防止涌水措施。本次實例表明在平巷掘進過程中通過TRT探水是可行的，其探測經(jīng)驗值得推廣。

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