面的空间形态和真实位 置。
[0053] 所述步骤（2)中，掘进机开始工作，在刀盘不断开挖工作面的同时，刀盘和掘进机 主轴也随之向前缓缓运动，因此支撑装置导轨相对主轴产生向后的相对运动，前液压支撑 杆逐渐伸长、后液压支撑杆逐渐缩短，并在铰链的作用下不断调节角度，保证支撑板及三分 量检波器在隧道中的绝对位置不发生改变，即开挖过程中，支撑板及三分量检波器相对于 隧道壁来说是不发生移动的，这样才能保证传感器能够较好的接收到地震信号。
[0054] 所述步骤（2)中，刀盘旋转切割岩石产生震动，各个滚刀组的破岩震动被安装在 刀盘后方的破岩震源传感器阵列所接收，破岩震源同时激发地震波向掘进机工作面前方和 隧道四周扩散，地震波遇到波阻抗界面后发生反射，被与隧道壁紧密接触的三分量检波器 所接收，同时掘进机工作噪声传感器也在不断记录噪声源产生的噪声信号，上述破岩震源 传感器、三分量检波器和掘进机工作噪声传感器所记录的信息实时传输给多通道地震波数 据采集仪。
[0055] 所述步骤（2)中，当掘进机刀盘和主轴达到最大行程时，掘进机停止工作，径向液 压支撑杆缓缓缩短，带动前液压支撑杆和后液压支撑杆同时缩短，再结合各个位置上铰链 的角度调节功能，接收传感器及其支撑装置整体回缩，此时支撑装置导轨和支撑板都位于 可移动路径的最后端。然后，支撑板在支撑装置导轨的带动下一起向前移动到可移动路径 的最前端，相应的，前液压支撑杆缩短、后液压支撑杆伸长，接收传感器及其支撑装置又恢 复到初始状态，能够继续进行下一轮的工作。
[0056] 所述步骤（2)中，非常规破岩震源地震记录实时自动处理方法包括：
[0057] (2-1)震源信号去噪：基于独立分量分析理论，将震源信号进行盲源分离，实现噪 声信号和有效地震信号的分离，进一步计算分离得到的各个信号与各个滚刀组对应的震源 信号相似系数的大小，相似系数最大的即为该滚刀组对应的有效震源信号，仍记为该处的 震源信号；
[0058] (2-2)震源信号重构：考虑到掘进机施工过程中刀盘转动带来的影响，需要对 (2-1)中去噪后的震源信号进行处理，重新构建统一的震源信号；
[0059] (2-3)接收信号去噪：所述接收信号中的噪声成分来自掘进机噪声源，为分离得 到有效地震信号，需要结合掘进机工作噪声传感器记录的噪声信号，对接收信号进行强干 扰噪声衰减；
[0060] (2-4)破岩信号等效归一化：将震源信号与经过去噪处理后的接收信号进行互相 关和反褶积处理，能够进一步衰减不相干噪声，并把破岩震动信号压缩成等效脉冲信号，实 现非常规破岩震源的等效归一化；
[0061] (2-5)通过上述（2-1)~（2-4)，完成了非常规破岩震源地震记录到常规震源地震 记录的转化，之后按照（1-1)~（1-11)所述的常规地震记录实时自动处理方法继续进行滤 波、P波和S波初至拾取、波场分离、偏移成像，最终获得隧道前方及周围区域的纵横波速度 模型和三维地震剖面；
[0062] (2-6)从上述破岩震源地震记录处理结果，实时得到隧道工作面前方岩体近距离 范围内较为精确的纵横波速度模型，并通过计算进一步得到岩体力学参数，综合纵横波速 度和岩体力学参数的分布情况能够对岩体质量状况进行表征和评价。
[0063] 所述步骤（2-2)的具体方法为：根据刀盘上滚刀的分布情况，在刀盘上事先假设 一个震源区域，随刀盘转动，只有经过该区域的滚刀组才被认为产生破岩震动，与之对应的 破岩震源传感器在这一时间段内记录的信号则被认为是该时间段内的震源信号片段，这样 当刀盘旋转一周时，所有滚刀组及其相应的破岩震源传感器均经过一次震源区域，根据任 意时刻自动记录的各个破岩震源传感器所处的空间位置与震源区域的相对关系，分别提取 各个震源信号中相应的震源信号片段并按照时间先后顺序拼接起来组成震源信号。
[0064] 本实用新型的有益效果为：
[0065] (1)本实用新型综合利用主动震源和破岩震源两种方式进行三维地震联合超前探 测，在掘进机开始工作前，使用激震能量较强的主动源地震法来实现地质异常体的远距离 超前预报和地质异常体定位识别，并根据探测结果对接下来的掘进机施工进行调整优化， 在掘进机工作过程中，利用能量较弱但含有较高比例横波成分的刀盘破岩震动作为震源来 实现地质异常体的实时近距离较精确预报，并对待开挖区域的围岩质量进行表征和评价， 通过两种方法的有效结合，能够进一步提高地震法超前预报结果的精确度和可靠度；
[0066] (2)本实用新型充分利用了掘进机停工期间和工作期间，安全可靠且不影响掘进 机的正常工作流程，同时针对传统直线类观测方法难以获得准确波速分布的问题，在综合 考虑隧道掘进机现有内部空间环境和探测效果的基础上，提出了一种接收传感器支撑装 置，能够在隧道中实现接收传感器的三维全空间快速布置，方便快捷并且与掘进机开挖工 序紧密结合，特别适用于"观测空间狭小、探测时间紧促"的掘进机施工隧道；
[0067] (3)针对非常规破岩震源地震记录处理方法，考虑到隧道掘进机刀盘面积较大，且 用于破岩的滚刀数量众多，不同滚刀之间的破岩震动差别很大，仅采用单一的破岩震源传 感器难以获得准确、全面的破岩震动特征，本实用新型特别提出了通过破岩震源传感器阵 列来获取各个滚刀组破岩震动信号的方法，并针对各个滚刀组之间严重的噪声干扰问题， 提出了一种基于独立分量分析理论的震源信号盲源分离方法，能够实现噪声信号和有效地 震信号的分离，并进一步提出了一种适用于多个破岩震源传感器同时测量条件下的震源信 号重构方法；
[0068] (4)针对破岩震源地震法中，接收传感器记录信号中存在严重噪声干扰的问题，本 实用新型在掘进机噪声源附近位置安装掘进机工作噪声传感器记录噪声信号，并结合所记 录的噪声信号，提出了一种针对接收传感器信号进行强干扰噪声衰减的方法，能够有效地 提高破岩震源地震记录的信噪比。
【附图说明】
[0069] 图1为隧道掘进机破岩震源和主动源三维地震联合超前探测装置的整体示意图；
[0070] 图2为三维地震联合超前探测装置的工作面震源布置图；
[0071] 图3为三维地震联合超前探测装置的边墙震源示意图；
[0072] 图4为接收传感器及其支撑装置的结构示意图；
[0073] 图5为隧道掘进机破岩震源和主动源三维地震联合超前探测方法流程图；
[0074] 图6为基于独立分量分析理论的震源信号盲源分离方法的流程图；
[0075] 图7为破岩震源传感器阵列布置形式及震源区域划分的示意图；
[0076] 图8为震源信号重构过程的示意图；
[0077] 图中：1.激震系统，2.工作面震源，3.边墙震源，4.接收传感器及其支撑装置， 5.掘进机刀盘，6.掘进机主轴，7.可控震源，8.震源压力传感器，9.震源液压伸缩杆， 10.震源导轨，11.前液压支撑杆，12.支撑板，13.三分量检波器，14.检波器压力传感器， 15.后液压支撑杆，16.径向液压支撑杆，17.支撑装置导轨，18.铰链，19-1~19-6.滚刀 组，20-1~20-6.破岩震源传感器，21.震源区域。
【具体实施方式】：
[0078] 下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0079] 如图1所示，一种用于掘进机隧道复杂环境下主动源和破岩震源三维地震联合超 前探测方法及装置，主要包括激震系统1、接收传感器及其支撑装置4、破岩震源传感器阵 列、掘进机工作噪声传感器、控制系统，以及多通道地震波数据采集仪。
[0080] 所述激震系统根据位置不同分为工作面震源2和边墙震源3,所述工作面震源2包 括可控震源7、震源压力传感器8、震源液压伸缩杆9和震源进出口舱门，所述边墙震源包括 可控震源7、震源压力传感器8、震源液压伸缩杆9和震源导轨10。<