專利名稱：底板灰?guī)r巖溶布點探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖溶勘測技術(shù)，尤其涉及一種底板灰?guī)r巖溶布點探測方法。
背景技術(shù)：
巖溶、巖溶塌陷的勘測手段一直是人們努力探索的問題。查明下伏溶洞的空間位 置、規(guī)模大小，對于受底板灰?guī)r巖溶承壓水危險的礦井來說至關(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，巖溶勘測手段主要采用以地球物理勘探為主的探測技術(shù)。包括地質(zhì) 雷達(dá)、微重力測量、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。上述探測巖溶分布的方法都已一定的缺陷，而且成本較高，對施工技術(shù)人員要求 較高，難以在現(xiàn)場推廣；受地質(zhì)條件影響較大，對電磁耦合影響較強(qiáng)的區(qū)域難以測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、對施工技術(shù)人員要求較低，能夠在現(xiàn) 場推廣，受地質(zhì)條件影響較小的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，包括信號源、探測儀、信號處理單元，所述 信號源通過能在水中游動的物體帶動，隨機(jī)游動到底板灰?guī)r巖溶各處；所述探測儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測所述信號源發(fā)出的信號，并將該信 號輸入給所述信號處理單元；所述信號處理單元對接收到的信號進(jìn)行處理，得出所述信號源的位置。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巖溶布點探測方 法，由于包括信號源、探測儀、信號處理單元，信號源通過能在水中游動的物體帶動，隨機(jī)游 動到底板灰?guī)r巖溶各處；探測儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測所述信號源發(fā)出的信號， 并將該信號輸入給信號處理單元；信號處理單元對接收到的信號進(jìn)行處理，得出所述信號 源的位置。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、對施工技術(shù)人員要求較低，能夠在現(xiàn)場推廣，受地質(zhì)條件影響 較小。


圖1為本發(fā)明的具體實施例中爆炸震源點的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的具體實施例中生物布點探測的平面示意圖；圖3為本發(fā)明的具體實施例中生物布點探測的剖面示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，其較佳的具體實施方式
是
包括信號源、探測儀、信號處理單元，所述信號源通過能在水中游動的物體帶動， 隨機(jī)游動到底板灰?guī)r巖溶各處；所述探測儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測所述信號源發(fā)出的信號，并將該信 號輸入給所述信號處理單元；所述信號處理單元對接收到的信號進(jìn)行處理，得出所述信號源的位置。所述能在水中游動的物體可以為能夠承受大于或等于IMpa水壓的水生動物，如 以下水生動物中的一種或多種黑鯛、鱘魚、鰻魚、黃鱔。所述能在水中游動的物體也可以為機(jī)械裝置。所述信號源可以包括以下一種或多種
能夠產(chǎn)生震動波信號的信號源、能夠產(chǎn)生超聲波信號的信號源、能夠產(chǎn)生次聲波 信號的信號源、能夠產(chǎn)生電磁波信號的信號源；所述檢測儀能夠檢測相應(yīng)的信號。所述能夠產(chǎn)生震動波信號的信號源可以為爆炸震源點，所述檢測儀可以采用礦用 微震探測儀。所述爆炸震源點包括炸藥部和漂浮部，所述炸藥部設(shè)有電子起爆器，能夠定時起 爆，并產(chǎn)生能在巖層中傳播的震動波；所述漂浮部能夠調(diào)節(jié)所述震源點的整體容重，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所述探測儀，所述信號處理單元對接收到的 多個所述探測儀的信號進(jìn)行處理，得出所述信號源的位置。所述信號源可以有多個，所述信號處理單元根據(jù)多個信號源的位置，并結(jié)合現(xiàn)場 水文地質(zhì)資料和現(xiàn)場經(jīng)驗，統(tǒng)計得出底板灰?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巖溶布點探測方法，與已有的底板灰?guī)r巖溶探測技術(shù)完全不 同，是一種全新的技術(shù)思路。將能夠發(fā)出可探測物理信號的若干測點，通過鉆孔將該測點放置到底板灰?guī)r巖溶 中，通過生物或其它的機(jī)械裝置在巖溶中布設(shè)測點，在底板灰?guī)r巖溶水中，該信號測點由水 生動物(例如魚)帶動，沿巖溶通道，隨機(jī)游動到底板灰?guī)r巖溶各處；在礦井井下巷道中，采用相應(yīng)物探儀器，檢測到這些測點發(fā)出的信號，探測出何處 有巖溶溶洞；
具體實施例測點采用爆炸震源測點，測試儀器采用礦用微震探測儀。具體包括震源點由炸藥部與漂浮部兩部分組成。炸藥部的作用是定時起爆，一次爆破 產(chǎn)生在巖層中傳播距離較遠(yuǎn)的震動波；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，善于游 動，能夠游過較小溶洞。通過深水生物在底板灰?guī)r巖溶水中的自由隨機(jī)游動，帶著震源點到 灰?guī)r中的不同區(qū)域。通過深水耐壓生物在底板灰?guī)r巖溶水中的自由隨機(jī)游動，將震源點帶到底板灰?guī)r中的不同區(qū)域；震源點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 游動一定時間，將震源點帶到底板灰?guī)r中的不同區(qū)域；使用礦用微震儀，由布置在井下巷道 中不同位置的檢測器，同時測得底板灰?guī)r中震源點的爆炸震動信號，通過微震儀數(shù)據(jù)處理 求出井下震源點的空間位置。根據(jù)不同時刻測得的多個震源點位置，結(jié)合現(xiàn)場水文地質(zhì)資 料和現(xiàn)場經(jīng)驗，統(tǒng)計得出底板灰?guī)r巖溶發(fā)育的區(qū)域及分布規(guī)律。上述具體實施例中深水耐壓生物必須具有耐壓、體型細(xì)長、善于游動特點，能夠在地下高地壓巖溶水中存活時間較 長，將震動點分布底板灰?guī)r巖溶的不同區(qū)域。淡水魚類由于主要生活在0 100m，其抗壓值為一般小于IMpa。而海洋魚類，由 于海洋深度大，其抗壓強(qiáng)度差異較大，如表1所示表1魚類及耐壓范圍
Wm水深(m)““I水壓值I 生活魚種類
(MPa)
淺水魚中T層100-200 Γ2淺海海底黑鯛、真鯛、鱘魚、皺唇鯊、
扁頭哈那鯊、扁鯊、鰻魚、章魚等
中層帶200-1000 ~~ 線鰻科線鰻、線口鰻、鰻魚；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；章魚等
深海魚
深層帶~~1000-4000 10^40 魚由科帆鰭觸；仿鯨科裂鯨口魚、深水
彷鯨魚；背棘魚科毛背棘魚、多刺背棘魚； 黑頭魚科黑頭魚、黑口魚平頭魚；章魚等
深淵帶~~4000-600040~60 翻車魚、燭光魚等通過表中魚類的抗壓值比較，黑鯛、鱘魚、鰻魚、黃鱔、章魚等能夠承受大于IMpa 水壓，其中黃鱔和鰻魚的承壓值較大(2 10Mpa)，而且善于游動，對環(huán)境要求不高，能夠帶動 探測儀在灰?guī)r巖溶水中運(yùn)動，并且取材廣泛，成本較低。震源點如圖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)震動波。包 括連接繩1、炸藥部2和漂浮部3。炸藥部2具有定時起爆，一次爆破產(chǎn)生較強(qiáng)的震動波。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，可以滿足震動爆破要求。電子起爆器6具有定時起爆功能， 設(shè)定引爆時刻，準(zhǔn)時起爆。震動信號接收處理器震動信號接收處理器通過礦用微震儀和布置在井下巷道中不同位置的檢波器，測 得底板灰?guī)r中震源點的爆炸震動信號，通過微震儀數(shù)據(jù)處理求出井下震源點的空間位置。 例如綜合工程探測儀(地震儀)。上述具體實施例的探測過程如下1、準(zhǔn)備工作(1)灰?guī)r巖溶水樣測量可通過連通灰?guī)r巖溶的地面鉆孔或在已發(fā)掘灰?guī)r溶洞出 露點取出巖溶水水樣，進(jìn)行水質(zhì)檢測，進(jìn)行深水生物試驗，測定深水生物在巖溶水的最大生 存時間T ；
(2)材料準(zhǔn)備準(zhǔn)備一定數(shù)量的合適深水耐壓生物、震動波接收處理器、定時器、 連接繩等相關(guān)材料；(3)探測儀波速校準(zhǔn)巖溶附近巷道能設(shè)置幾個爆炸點，校準(zhǔn)綜合工程探測儀地 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)場監(jiān)測要求，在炸藥部，在每個震源點安裝定時器和少 量礦用炸藥，設(shè)定炸藥引爆時刻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)場監(jiān)測(1)將深水生物和震源點連接組成深水生物探測傳感器，在已發(fā)掘灰?guī)r溶洞出露 點或者打地面鉆孔到灰?guī)r溶洞，將深水生物探測傳感器放入巖溶水域中，經(jīng)過一定時間讓 深水生物在灰?guī)r溶洞內(nèi)充分游動，將震源點帶到底板灰?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儀檢測器；(3)在Ti時刻定時引爆器準(zhǔn)時引爆炸藥，產(chǎn)生爆炸震動波，通過在Ti+Atij時刻 j號震動波檢測器接受到震動信號。3、數(shù)據(jù)處理(1)根據(jù)計算公式計算出爆炸點與原點檢測器點相對位置，使用多組不同方位的 震動檢測器，加強(qiáng)探測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和確定爆炸點空間位置。根據(jù)不同時刻測得的多個震 源點位置，統(tǒng)計得出底板灰?guī)r巖溶發(fā)育的區(qū)域及分布規(guī)律。(2)結(jié)合現(xiàn)場出露點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。上述具體實施例具有以下有益效果1、觀測所需要的深水生物和儀器都是可通過市場購買或定做的，材料廣泛，成本 很低；2、觀測過程中，特別適合野外和煤礦巷道作業(yè)；3、測點布置在巖溶內(nèi)部，通過一次爆炸產(chǎn)生震動波信號，穿透巖層距離大，測量結(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巖溶布點探測方法，其特征在于，包括信號源、探測儀、信號處理單元，所述信號源通過能在水中游動的物體帶動，隨機(jī)游動到底板灰?guī)r巖溶各處；所述探測儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測所述信號源發(fā)出的信號，并將該信號輸入給所述信號處理單元；所述信號處理單元對接收到的信號進(jìn)行處理，得出所述信號源的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，其特征在于，所述能在水中游 動的物體為能夠承受大于或等于IMpa水壓的水生動物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，其特征在于，所述水生動物包 括以下一種或多種黑鯛、鱘魚、鰻魚、黃鱔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，其特征在于，所述能在水中游 動的物體為機(jī)械裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，其特征在于，所述信號源包括 以下一種或多種能夠產(chǎn)生震動波信號的信號源、能夠產(chǎn)生超聲波信號的信號源、能夠產(chǎn)生次聲波信號 的信號源、能夠產(chǎn)生電磁波信號的信號源；所述檢測儀能夠檢測相應(yīng)的信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，其特征在于，所述能夠產(chǎn)生震 動波信號的信號源為爆炸震源點，所述檢測儀采用礦用微震探測儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，其特征在于，所述爆炸震源點 包括炸藥部和漂浮部，所述炸藥部設(shè)有電子起爆器，能夠定時起爆，并產(chǎn)生能在巖層中傳播 的震動波；所述漂浮部能夠調(diào)節(jié)所述震源點的整體容重，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任一項所述的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，其特征在于，所述礦 井井下巷道中布置有多個所述探測儀，所述信號處理單元對接收到的多個所述探測儀的信 號進(jìn)行處理，得出所述信號源的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，其特征在于，所述信號源有多 個，所述信號處理單元根據(jù)多個信號源的位置，并結(jié)合現(xiàn)場水文地質(zhì)資料和現(xiàn)場經(jīng)驗，統(tǒng)計 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)明公開了一種底板灰?guī)r巖溶布點探測方法，包括信號源、探測儀、信號處理單元，信號源通過生物或其它的機(jī)械裝置等能在水中游動的物體帶動，隨機(jī)游動到底板灰?guī)r巖溶各處；探測儀布置在礦井井下巷道中，用于檢測所述信號源發(fā)出的信號，并將該信號輸入給信號處理單元；信號處理單元對接收到的信號進(jìn)行處理，得出信號源的位置，還可以根據(jù)多個信號源的位置，并結(jié)合現(xiàn)場水文地質(zhì)資料和現(xiàn)場經(jīng)驗，統(tǒng)計得出底板灰?guī)r巖溶發(fā)育的區(qū)域及分布規(guī)律。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、對施工技術(shù)人員要求較低，能夠在現(xiàn)場推廣，受地質(zhì)條件影響較小。
文檔編號G01V1/40GK101833112SQ20101012272
公開日2010年9月15日 申請日期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 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)