專利名稱：底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖溶勘測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法。
背景技術(shù)：
巖溶、巖溶塌陷的勘測(cè)手段一直是人們努力探索的問(wèn)題。查明下伏溶洞的空間位 置、規(guī)模大小，對(duì)于受底板灰?guī)r巖溶承壓水危險(xiǎn)的礦井來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，只有弄清楚底板灰?guī)r 的富水規(guī)律，才能有效地防治水?，F(xiàn)有技術(shù)中，巖溶勘測(cè)手段主要采用以地球物理勘探為主的探測(cè)技術(shù)。包括地質(zhì) 雷達(dá)、微重力測(cè)量、地震勘探、直流電法勘探、電磁法勘探、紅外探水技術(shù)、超前水平鉆探等 多種方法。上述探測(cè)巖溶分布的方法都已一定的缺陷，而且成本較高，對(duì)施工技術(shù)人員要求 較高，難以在現(xiàn)場(chǎng)推廣；受地質(zhì)條件影響較大，對(duì)電磁耦合影響較強(qiáng)的區(qū)域難以測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)施工技術(shù)人員要求較低，能夠在現(xiàn) 場(chǎng)推廣，受地質(zhì)條件影響較小的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，包括信號(hào)源、探測(cè)儀、信號(hào)處理單元，所述 信號(hào)源通過(guò)能在水中游動(dòng)的物體帶動(dòng)，隨機(jī)游動(dòng)到底板灰?guī)r巖溶各處；所述探測(cè)儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測(cè)所述信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)，并將該信 號(hào)輸入給所述信號(hào)處理單元；所述信號(hào)處理單元對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，得出所述信號(hào)源的位置。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方 法，由于包括信號(hào)源、探測(cè)儀、信號(hào)處理單元，信號(hào)源通過(guò)能在水中游動(dòng)的物體帶動(dòng)，隨機(jī)游 動(dòng)到底板灰?guī)r巖溶各處；探測(cè)儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測(cè)所述信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)， 并將該信號(hào)輸入給信號(hào)處理單元；信號(hào)處理單元對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，得出所述信號(hào) 源的位置。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)施工技術(shù)人員要求較低，能夠在現(xiàn)場(chǎng)推廣，受地質(zhì)條件影響 較小。


圖1為本發(fā)明的具體實(shí)施例中爆炸震源點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的具體實(shí)施例中生物布點(diǎn)探測(cè)的平面示意圖；圖3為本發(fā)明的具體實(shí)施例中生物布點(diǎn)探測(cè)的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其較佳的具體實(shí)施方式
是
包括信號(hào)源、探測(cè)儀、信號(hào)處理單元，所述信號(hào)源通過(guò)能在水中游動(dòng)的物體帶動(dòng)， 隨機(jī)游動(dòng)到底板灰?guī)r巖溶各處；所述探測(cè)儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測(cè)所述信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)，并將該信 號(hào)輸入給所述信號(hào)處理單元；所述信號(hào)處理單元對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，得出所述信號(hào)源的位置。所述能在水中游動(dòng)的物體可以為能夠承受大于或等于IMpa水壓的水生動(dòng)物，如 以下水生動(dòng)物中的一種或多種黑鯛、鱘魚(yú)、鰻魚(yú)、黃鱔。所述能在水中游動(dòng)的物體也可以為機(jī)械裝置。所述信號(hào)源可以包括以下一種或多種
能夠產(chǎn)生震動(dòng)波信號(hào)的信號(hào)源、能夠產(chǎn)生超聲波信號(hào)的信號(hào)源、能夠產(chǎn)生次聲波 信號(hào)的信號(hào)源、能夠產(chǎn)生電磁波信號(hào)的信號(hào)源；所述檢測(cè)儀能夠檢測(cè)相應(yīng)的信號(hào)。所述能夠產(chǎn)生震動(dòng)波信號(hào)的信號(hào)源可以為爆炸震源點(diǎn)，所述檢測(cè)儀可以采用礦用 微震探測(cè)儀。所述爆炸震源點(diǎn)包括炸藥部和漂浮部，所述炸藥部設(shè)有電子起爆器，能夠定時(shí)起 爆，并產(chǎn)生能在巖層中傳播的震動(dòng)波；所述漂浮部能夠調(diào)節(jié)所述震源點(diǎn)的整體容重，使之與巖溶水容重相同，能夠懸浮 在巖溶水中。所述礦井井下巷道中可以布置有多個(gè)所述探測(cè)儀，所述信號(hào)處理單元對(duì)接收到的 多個(gè)所述探測(cè)儀的信號(hào)進(jìn)行處理，得出所述信號(hào)源的位置。所述信號(hào)源可以有多個(gè)，所述信號(hào)處理單元根據(jù)多個(gè)信號(hào)源的位置，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng) 水文地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)得出底板灰?guī)r巖溶發(fā)育的區(qū)域及分布規(guī)律。本發(fā)明的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，與已有的底板灰?guī)r巖溶探測(cè)技術(shù)完全不 同，是一種全新的技術(shù)思路。將能夠發(fā)出可探測(cè)物理信號(hào)的若干測(cè)點(diǎn)，通過(guò)鉆孔將該測(cè)點(diǎn)放置到底板灰?guī)r巖溶 中，通過(guò)生物或其它的機(jī)械裝置在巖溶中布設(shè)測(cè)點(diǎn)，在底板灰?guī)r巖溶水中，該信號(hào)測(cè)點(diǎn)由水 生動(dòng)物(例如魚(yú))帶動(dòng)，沿巖溶通道，隨機(jī)游動(dòng)到底板灰?guī)r巖溶各處；在礦井井下巷道中，采用相應(yīng)物探儀器，檢測(cè)到這些測(cè)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)，探測(cè)出何處 有巖溶溶洞；
具體實(shí)施例測(cè)點(diǎn)采用爆炸震源測(cè)點(diǎn)，測(cè)試儀器采用礦用微震探測(cè)儀。具體包括震源點(diǎn)由炸藥部與漂浮部?jī)刹糠纸M成。炸藥部的作用是定時(shí)起爆，一次爆破 產(chǎn)生在巖層中傳播距離較遠(yuǎn)的震動(dòng)波；漂浮部的作用是充入氣體調(diào)節(jié)震源裝置的整體容 重，使之與巖溶水容重相同，能夠懸浮在巖溶水中。深水生物要求其具有一定耐水壓性，能夠承受地下巖溶高壓；體型細(xì)長(zhǎng)，善于游 動(dòng)，能夠游過(guò)較小溶洞。通過(guò)深水生物在底板灰?guī)r巖溶水中的自由隨機(jī)游動(dòng)，帶著震源點(diǎn)到 灰?guī)r中的不同區(qū)域。通過(guò)深水耐壓生物在底板灰?guī)r巖溶水中的自由隨機(jī)游動(dòng)，將震源點(diǎn)帶到底板灰?guī)r中的不同區(qū)域；震源點(diǎn)與深水耐壓生物連接在一起，使深水生物在底板灰?guī)r巖溶空間自由 游動(dòng)一定時(shí)間，將震源點(diǎn)帶到底板灰?guī)r中的不同區(qū)域；使用礦用微震儀，由布置在井下巷道 中不同位置的檢測(cè)器，同時(shí)測(cè)得底板灰?guī)r中震源點(diǎn)的爆炸震動(dòng)信號(hào)，通過(guò)微震儀數(shù)據(jù)處理 求出井下震源點(diǎn)的空間位置。根據(jù)不同時(shí)刻測(cè)得的多個(gè)震源點(diǎn)位置，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)資 料和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)得出底板灰?guī)r巖溶發(fā)育的區(qū)域及分布規(guī)律。上述具體實(shí)施例中深水耐壓生物必須具有耐壓、體型細(xì)長(zhǎng)、善于游動(dòng)特點(diǎn)，能夠在地下高地壓巖溶水中存活時(shí)間較 長(zhǎng)，將震動(dòng)點(diǎn)分布底板灰?guī)r巖溶的不同區(qū)域。淡水魚(yú)類由于主要生活在0 100m，其抗壓值為一般小于IMpa。而海洋魚(yú)類，由 于海洋深度大，其抗壓強(qiáng)度差異較大，如表1所示表1魚(yú)類及耐壓范圍
Wm水深(m)““I水壓值I 生活魚(yú)種類
(MPa)
淺水魚(yú)中T層100-200 Γ2淺海海底黑鯛、真鯛、鱘魚(yú)、皺唇鯊、
扁頭哈那鯊、扁鯊、鰻魚(yú)、章魚(yú)等
中層帶200-1000 ~~ 線鰻科線鰻、線口鰻、鰻魚(yú)；燧鯛科:
準(zhǔn)燧鯛、南方準(zhǔn)燧鯛；鼬躕科希氏軟鼬躕； 合鰓鰻科短鰭合鰓鰻、黃鱔；章魚(yú)等
深海魚(yú)
深層帶~~1000-4000 10^40 魚(yú)由科帆鰭觸；仿鯨科裂鯨口魚(yú)、深水
彷鯨魚(yú)；背棘魚(yú)科毛背棘魚(yú)、多刺背棘魚(yú)； 黑頭魚(yú)科黑頭魚(yú)、黑口魚(yú)平頭魚(yú)；章魚(yú)等
深淵帶~~4000-600040~60 翻車魚(yú)、燭光魚(yú)等通過(guò)表中魚(yú)類的抗壓值比較，黑鯛、鱘魚(yú)、鰻魚(yú)、黃鱔、章魚(yú)等能夠承受大于IMpa 水壓，其中黃鱔和鰻魚(yú)的承壓值較大(2 10Mpa)，而且善于游動(dòng)，對(duì)環(huán)境要求不高，能夠帶動(dòng) 探測(cè)儀在灰?guī)r巖溶水中運(yùn)動(dòng)，并且取材廣泛，成本較低。震源點(diǎn)如圖1所示，具備密封空氣、承受高水壓和包裹炸藥的功能，產(chǎn)生較強(qiáng)震動(dòng)波。包 括連接繩1、炸藥部2和漂浮部3。炸藥部2具有定時(shí)起爆，一次爆破產(chǎn)生較強(qiáng)的震動(dòng)波。漂 浮部3的作用是充入氣體調(diào)節(jié)震源裝置的整體容重，使之與巖溶水容重相同，能夠懸浮在 巖溶水中。連接繩1將深水生物4、炸藥部2和漂浮部3連接在一起。漂浮部3 內(nèi)充滿空氣，主要調(diào)節(jié)震源裝置整體容重的作用。炸藥部2 主要采用普通礦用炸藥5和電子引爆器6。礦用炸藥5具有相熔性好、爆速高、威力大、感度低的特點(diǎn)，可以滿足震動(dòng)爆破要求。電子起爆器6具有定時(shí)起爆功能， 設(shè)定引爆時(shí)刻，準(zhǔn)時(shí)起爆。震動(dòng)信號(hào)接收處理器震動(dòng)信號(hào)接收處理器通過(guò)礦用微震儀和布置在井下巷道中不同位置的檢波器，測(cè) 得底板灰?guī)r中震源點(diǎn)的爆炸震動(dòng)信號(hào)，通過(guò)微震儀數(shù)據(jù)處理求出井下震源點(diǎn)的空間位置。 例如綜合工程探測(cè)儀(地震儀)。上述具體實(shí)施例的探測(cè)過(guò)程如下1、準(zhǔn)備工作(1)灰?guī)r巖溶水樣測(cè)量可通過(guò)連通灰?guī)r巖溶的地面鉆孔或在已發(fā)掘灰?guī)r溶洞出 露點(diǎn)取出巖溶水水樣，進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，進(jìn)行深水生物試驗(yàn)，測(cè)定深水生物在巖溶水的最大生 存時(shí)間T ；
(2)材料準(zhǔn)備準(zhǔn)備一定數(shù)量的合適深水耐壓生物、震動(dòng)波接收處理器、定時(shí)器、 連接繩等相關(guān)材料；(3)探測(cè)儀波速校準(zhǔn)巖溶附近巷道能設(shè)置幾個(gè)爆炸點(diǎn)，校準(zhǔn)綜合工程探測(cè)儀地 震波波在巷道巖層內(nèi)傳播速度V巖。(4)震源裝置組裝根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)要求，在炸藥部，在每個(gè)震源點(diǎn)安裝定時(shí)器和少 量礦用炸藥，設(shè)定炸藥引爆時(shí)刻Ti (Ti < T)；在漂浮部，充入空氣調(diào)節(jié)震源裝置的整體容 重，使之與巖溶水容重相同，能夠懸浮在巖溶水中。2、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)(1)將深水生物和震源點(diǎn)連接組成深水生物探測(cè)傳感器，在已發(fā)掘灰?guī)r溶洞出露 點(diǎn)或者打地面鉆孔到灰?guī)r溶洞，將深水生物探測(cè)傳感器放入巖溶水域中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間讓 深水生物在灰?guī)r溶洞內(nèi)充分游動(dòng)，將震源點(diǎn)帶到底板灰?guī)r中的不同區(qū)域；(2)如圖2、圖3所示，布置在工作面內(nèi)按照一定方式布置探測(cè)儀檢測(cè)器；(3)在Ti時(shí)刻定時(shí)引爆器準(zhǔn)時(shí)引爆炸藥，產(chǎn)生爆炸震動(dòng)波，通過(guò)在Ti+Atij時(shí)刻 j號(hào)震動(dòng)波檢測(cè)器接受到震動(dòng)信號(hào)。3、數(shù)據(jù)處理(1)根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算出爆炸點(diǎn)與原點(diǎn)檢測(cè)器點(diǎn)相對(duì)位置，使用多組不同方位的 震動(dòng)檢測(cè)器，加強(qiáng)探測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和確定爆炸點(diǎn)空間位置。根據(jù)不同時(shí)刻測(cè)得的多個(gè)震 源點(diǎn)位置，統(tǒng)計(jì)得出底板灰?guī)r巖溶發(fā)育的區(qū)域及分布規(guī)律。(2)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)出露點(diǎn)分布范圍及水文地質(zhì)條件，確定底板灰?guī)r巖溶發(fā)育區(qū)域。上述具體實(shí)施例具有以下有益效果1、觀測(cè)所需要的深水生物和儀器都是可通過(guò)市場(chǎng)購(gòu)買或定做的，材料廣泛，成本 很低；2、觀測(cè)過(guò)程中，特別適合野外和煤礦巷道作業(yè)；3、測(cè)點(diǎn)布置在巖溶內(nèi)部，通過(guò)一次爆炸產(chǎn)生震動(dòng)波信號(hào)，穿透巖層距離大，測(cè)量結(jié) 果較為準(zhǔn)確。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其特征在于，包括信號(hào)源、探測(cè)儀、信號(hào)處理單元，所述信號(hào)源通過(guò)能在水中游動(dòng)的物體帶動(dòng)，隨機(jī)游動(dòng)到底板灰?guī)r巖溶各處；所述探測(cè)儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測(cè)所述信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)，并將該信號(hào)輸入給所述信號(hào)處理單元；所述信號(hào)處理單元對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，得出所述信號(hào)源的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其特征在于，所述能在水中游 動(dòng)的物體為能夠承受大于或等于IMpa水壓的水生動(dòng)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其特征在于，所述水生動(dòng)物包 括以下一種或多種黑鯛、鱘魚(yú)、鰻魚(yú)、黃鱔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其特征在于，所述能在水中游 動(dòng)的物體為機(jī)械裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其特征在于，所述信號(hào)源包括 以下一種或多種能夠產(chǎn)生震動(dòng)波信號(hào)的信號(hào)源、能夠產(chǎn)生超聲波信號(hào)的信號(hào)源、能夠產(chǎn)生次聲波信號(hào) 的信號(hào)源、能夠產(chǎn)生電磁波信號(hào)的信號(hào)源；所述檢測(cè)儀能夠檢測(cè)相應(yīng)的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其特征在于，所述能夠產(chǎn)生震 動(dòng)波信號(hào)的信號(hào)源為爆炸震源點(diǎn)，所述檢測(cè)儀采用礦用微震探測(cè)儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其特征在于，所述爆炸震源點(diǎn) 包括炸藥部和漂浮部，所述炸藥部設(shè)有電子起爆器，能夠定時(shí)起爆，并產(chǎn)生能在巖層中傳播 的震動(dòng)波；所述漂浮部能夠調(diào)節(jié)所述震源點(diǎn)的整體容重，使之與巖溶水容重相同，能夠懸浮在巖 溶水中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其特征在于，所述礦 井井下巷道中布置有多個(gè)所述探測(cè)儀，所述信號(hào)處理單元對(duì)接收到的多個(gè)所述探測(cè)儀的信 號(hào)進(jìn)行處理，得出所述信號(hào)源的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，其特征在于，所述信號(hào)源有多 個(gè)，所述信號(hào)處理單元根據(jù)多個(gè)信號(hào)源的位置，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì) 得出底板灰?guī)r巖溶發(fā)育的區(qū)域及分布規(guī)律。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種底板灰?guī)r巖溶布點(diǎn)探測(cè)方法，包括信號(hào)源、探測(cè)儀、信號(hào)處理單元，信號(hào)源通過(guò)生物或其它的機(jī)械裝置等能在水中游動(dòng)的物體帶動(dòng)，隨機(jī)游動(dòng)到底板灰?guī)r巖溶各處；探測(cè)儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測(cè)所述信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)，并將該信號(hào)輸入給信號(hào)處理單元；信號(hào)處理單元對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，得出信號(hào)源的位置，還可以根據(jù)多個(gè)信號(hào)源的位置，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)得出底板灰?guī)r巖溶發(fā)育的區(qū)域及分布規(guī)律。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)施工技術(shù)人員要求較低，能夠在現(xiàn)場(chǎng)推廣，受地質(zhì)條件影響較小。
文檔編號(hào)G01V1/40GK101833112SQ20101012272
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者高延法 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)