TRT6000在平巷探水中的應(yīng)用

朱夢(mèng)然　程中平　馬少松

摘 要：本文結(jié)合礦山引進(jìn)TRT6000對(duì)平巷進(jìn)行探水實(shí)驗(yàn)的案例，詳細(xì)闡述TRT6000超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的原理、及操作要點(diǎn)，并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的實(shí)例以及對(duì)數(shù)據(jù)的分析，驗(yàn)證其在平巷探水實(shí)驗(yàn)中的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：TRT6000；探水實(shí)驗(yàn)；超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)；巷道掘進(jìn)

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(fù)雜開采條件下的大型地下開采礦山，礦石資源總儲(chǔ)量大約為2.6億t，預(yù)計(jì)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?cè)趥鹘y(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(jìn)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(bào)法，一部分信號(hào)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(hào)通過高靈敏的地震信號(hào)傳感器傳輸，通過對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)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(gè)高阻抗物質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)是正的；反之，反射系數(shù)是負(fù)的。因此，當(dāng)?shù)卣鸩◤能洿謳r傳播到硬的白云石時(shí)，回波的偏轉(zhuǎn)極性和波源是一致的。當(dāng)巖體內(nèi)部有破裂帶時(shí)，回波的極性會(huì)反轉(zhuǎn)。反射體的尺寸越大，聲學(xué)阻抗差別越大，回波就越明顯，越容易探測(cè)到。

用TRT 掃描系統(tǒng)來做地層繪圖需要考慮幾個(gè)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(biāo)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(hào)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(diǎn)

實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備：檢波器10個(gè)，無線模塊11個(gè)，無線通訊基站1個(gè)，觸發(fā)器1個(gè)，主機(jī)1個(gè)。

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(yuǎn)程模塊，將觸發(fā)電纜連接到1號(hào)無線遠(yuǎn)程模塊和基站上，再將基站的USB接線連接到主機(jī)USB插口處；（3）將電源打開，測(cè)試觸發(fā)器、傳感器及遠(yuǎn)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(diǎn)，盡量避開巖石破碎點(diǎn)，采集震源，開始試驗(yàn)。布置圖如圖1：

4 應(yīng)用實(shí)例

大賈莊鐵礦礦段屬于復(fù)雜開采條件下的大型地下開采礦山，開采規(guī)模大，工藝復(fù)雜，安全要求高，為防止平巷掘進(jìn)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(jìn)TRT6000對(duì)工作面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行超前探測(cè)。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(jìn)行了探水實(shí)驗(yàn)。此次TRT6000超前探水實(shí)驗(yàn)采用12個(gè)震源點(diǎn)及10個(gè)耦合到隧道壁上的傳感器，布置見圖1。

目前掘進(jìn)工作面位于井下控制點(diǎn)（據(jù)施工方提供坐標(biāo)為：Northing： 6798.211m，Easting：1975.911m）處，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(fù)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(cè)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(jì)算預(yù)測(cè)涌水量約為400m?/h，我們及時(shí)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(chǎng)實(shí)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(duì)于含水量大小無法準(zhǔn)確判斷，需要補(bǔ)充手段進(jìn)行勘探。但是在破碎帶含水豐富地層中，其對(duì)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(jìn)作業(yè)過程中，必須堅(jiān)持“先探后掘，有掘必探”的原則。采取TRT探測(cè)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(jìn)行探查，并制定好穿過破碎帶及防止涌水措施。本次實(shí)例表明在平巷掘進(jìn)過程中通過TRT探水是可行的，其探測(cè)經(jīng)驗(yàn)值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]翟會(huì)超等.TRT6000系統(tǒng)在田興鐵礦井巷掘砌施工中的應(yīng)用研究[J].中國礦業(yè)，2013（04）：70-71.

[2]劉金德.淺談TRT6000在黃土隧道中應(yīng)用技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2012（07）：94-97.

[3]劉杰，廖春木.TRT技術(shù)在隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2011（04）：77-79.