矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法
【专利摘要】本发明矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法，巷道没有开挖前在地表进行“工程地质测绘+氡气测量+CSAMT”的综合探测；在巷道掘进施工时进行“工程地质素描+TSP+GPR”的综合探测；在探测布局上形成立体空间交叉探测体系，可以精准的探测到不良地质体的存在空间形态及其规模。其优点是：避免了单一物探或化探方法的局限性，或单一进行地表或单一进行地下测探的不合理性，可以通过从地表到地下，从短距离到长距离所形成的立体空间探测体系，较为准确的测得巷道前方的不良地质体的分布位置及空间形态特征，为巷道的掘进、支护提供可靠的技术情报与服务支撑。
【专利说明】矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地球物理勘探和化探领域，具体地说是矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法。
【背景技术】
[0002]矿山地下巷道在掘进时，需对巷道前方的不良地质体，如:断层破碎带、软弱夹层、溶(空)洞、突水、突泥、涌沙、塌方、岩爆、大型含水体等进行预判，为开挖、支护及疏排水等工作做好准备，避免地质灾害的发生。现阶段对地下不良地质体的探测方法有以下几种基本方法:
一是主要在地表进行地球物理勘探，其方法主要有电法勘探、电磁法勘探及地震勘探等，其中电法勘探包括电阻率法、充电法、自然电场法和激发极化法；电磁法勘探包括频率电磁测深法、瞬变电磁法(TEM)、可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)、探地雷达(GPR)；地震勘探包括透射波法、反射波法、折射波法、瑞雷波法；可根据地下巷道的底板埋深及预估不良地质体的主要类型综合确定选用，此种类型方法也可结合地质方法，如工程地质调查与测绘等或结合化探方法。
[0003]另一种方法是在地下进行地球物理勘探，即在巷道每次开挖前，做巷道地质超前预报，地质超前预报的主要方法有地质方法和地球物理方法，地质方法包括地质素描、超前钻、超前导坑等，现在很少用。地球物理方法包括地震法、电磁法、波反射法、声波透射法及CT层析成像法等，目前以地震法为主。地震法中包括负视速度、HSP、TSP、TGP、TRT、TST等各种方法。
[0004]由于一种地球物理方法或几种地球物理方法的组合选择不当，致使对地下巷道前方不良地质体的探测效果较差或不显著，基于上述原因，发明一种能够准确探测地下巷道掘进前方不良地质体的综合方法，具有广泛的应用价值。
【发明内容】
[0005]本发明提供矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法，能够较为准确的测得巷道掘进前方不良地质体的具体位置及形态特征。
[0006]本发明矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法，包括有步骤SI和步骤S2，共两个步骤；
所述的步骤SI为在巷道的设计位置确定后，没有进行施工开挖前在地表进行探测； 所述的步骤S2为在巷道开始掘进时，在巷道内进行探测。
[0007]所述的步骤SI又包含步骤101至步骤103，共三个步骤:
步骤101:在工程区进行工程地质调查与测绘，了解区域地质构造、地层岩性及厚度，岩石结构面特征、大的断裂构造及节理裂隙的发育程度等；
步骤102:垂直巷道的走向布设氡气测量线，进行浅部土壤的氡气测量，目的是探测地下巷道深度内是否存在断层，及其活动性如何；
步骤103:垂直巷道的走向布设CSAMT测线，测线位置与氡气测量线的位置重合(这样化探和物探结果可以相互验证)，进行地下不良地质体的探测，探测深度在2km左右。
[0008]所述的步骤S2又包括步骤201至步骤203，共三个步骤:
步骤201:在巷道掘进掌子面进行地质素描，掌握巷道围岩是否存在不良地质体，以及不良地质体的基本特征；
步骤202:在巷道掌子面进行长距离(探测有效距离100 m左右)TSP地质超前预报，初步掌握巷道前方不良地质体的存在位置及形态特征；
步骤203:在巷道掌子面每掘进20m左右，即进行短距离(探测有效距离20 m左右)GPR地质超前预报，可以精确掌握巷道前方不良地质体的存在及形态特征。
[0009]所述的TSP地质超前预报和GPR地质超前预报可以相互印证。
[0010]本发明矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法的原理如下:
基本内容之一是在地表由浅部到深部，由地表到地下的垂直综合探测，其结合了地质方法、地球物理勘探和化探，具体为“工程地质测绘+氡气测量+CSAMT”。
[0011]基本内容之二是在地下巷道内由短距离到长距离的水平综合探测，其结合了地质方法、地震法和电磁法,具体为“工程地质素描+TSP+GPR”。
[0012]形成地表与地下相结合，长距离与短距离相结合，地质方法与地球物理勘探方法、化学勘探方法相结合，电磁法与地震法相结合的立体交叉空间探测体系，可以精准的探测到不良地质体的存在空间形态及其规模。
[0013]本发明的有益效果如下:该种综合探测方法可以通过从地表到地下，从短距离到长距离所形成的立体空间探测体系，较为准确的测得巷道前方的不良地质体的分布位置及空间形态特征，为巷道的掘进、支护提供可靠的技术情报与服务支撑。
【具体实施方式】
[0014]本发明矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法，包括有步骤SI和步骤S2，共两个步骤；
所述的步骤SI为在巷道的设计位置确定后，没有进行施工开挖前在地表进行探测； 所述的步骤S2为在巷道开始掘进时，在巷道内进行探测。
[0015]所述的步骤SI又包含步骤101至步骤103，共三个步骤:
步骤101:在工程区进行工程地质调查与测绘，了解区域地质构造、地层岩性及厚度，岩石结构面特征、大的断裂构造及节理裂隙的发育程度等；
步骤102:垂直巷道的走向布设氡气测量线，进行浅部土壤的氡气测量，目的是探测地下巷道深度内是否存在断层，及其活动性如何；
步骤103:垂直巷道的走向布设CSAMT测线，测线位置与氡气测量线的位置重合(这样化探和物探结果可以相互验证)，进行地下不良地质体的探测，探测深度在2km左右。
[0016]所述的步骤S2又包括步骤201至步骤203，共三个步骤:
步骤201:在巷道掘进掌子面进行地质素描，掌握巷道围岩是否存在不良地质体，以及不良地质体的基本特征； 步骤202:在巷道掌子面进行长距离(探测有效距离100 m左右)TSP地质超前预报，初步掌握巷道前方不良地质体的存在位置及形态特征；
步骤203:在巷道掌子面每掘进20m左右，即进行短距离(探测有效距离20 m左右)GPR地质超前预报，可以精确掌握巷道前方不良地质体的存在及形态特征。
[0017]所述的TSP地质超前预报和GPR地质超前预报可以相互印证。
[0018]本发明矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法的原理如下:
基本内容之一是在地表由浅部到深部，由地表到地下的垂直综合探测，其结合了地质方法、地球物理勘探和化探，具体为“工程地质测绘+氡气测量+CSAMT”。
[0019]基本内容之二是在地下巷道内由短距离到长距离的水平综合探测，其结合了地质方法、地震法和电磁法,具体为“工程地质素描+TSP+GPR”。
[0020]形成地表与地下相结合，长距离与短距离相结合，地质方法与地球物理勘探方法、化学勘探方法相结合，电磁法与地震法相结合的立体交叉空间探测体系，可以精准的探测到不良地质体的存在空间形态及其规模。
【权利要求】
1.矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法，其特征在于:包括有步骤SI和步骤S2，共两个步骤: 所述的步骤SI为在巷道的设计位置确定后，没有进行施工开挖前在地表进行探测； 所述的步骤S2为在巷道开始掘进时，在巷道内进行探测。
2.根据权利要求1所述的矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法，其特征在于:所述的步骤SI又包含步骤101至步骤103，共三个步骤: 步骤101:在工程区进行工程地质调查与测绘，了解区域地质构造、地层岩性及厚度，岩石结构面特征、大的断裂构造及节理裂隙的发育程度等； 步骤102:垂直巷道的走向布设氡气测量线，进行浅部土壤的氡气测量，目的是探测地下巷道深度内是否存在断层，及其活动性如何； 步骤103:垂直巷道的走向布设CSAMT测线，测线位置与氡气测量线的位置重合，这样化探和物探结果可以相互验证，进行地下不良地质体的探测，探测深度在2km左右。
3.根据权利要求1所述的矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法，其特征在于:所述的步骤S2又包括步骤201至步骤203，共三个步骤: 步骤201:在巷道掘进掌子面进行地质素描，掌握巷道围岩是否存在不良地质体，以及不良地质体的基本特征； 步骤202:在巷道掌子面进行长距离，探测有效距离100 m, TSP地质超前预报，初步掌握巷道前方不良地质体的存在位置及形态特征； 步骤203:在巷道掌子面每掘进20m左右，即进行短距离，探测有效距离20 m，GPR地质超前预报，可以精确掌握巷道前方不良地质体的存在及形态特征。
4.根据权利要求1所述的矿山地下巷道掘进时对前方不良地质体的一种综合探测方法，其特征在于:所述的TSP地质超前预报和GPR地质超前预报可以相互印证。
【文档编号】G01V11/00GK103901503SQ201410113061
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】李国祥, 杜坤乾, 赵建海, 展国伟, 李志朋, 李庆功, 张红旗, 王静 申请人:中冶集团武汉勘察研究院有限公司