郝傳波,張帥帥,肖福坤,李 巖
(1.黑龍江科技大學(xué) 黑龍江省煤礦深部開采地壓控制與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江 哈爾濱 150027;2.黑龍江科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150027;3.七臺(tái)河寶泰隆煤化工股份有限公司,黑龍江 七臺(tái)河 154600)
應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)和鉆孔窺視研究頂板裂隙分布規(guī)律
郝傳波1,張帥帥2,肖福坤1,李巖3
(1.黑龍江科技大學(xué) 黑龍江省煤礦深部開采地壓控制與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江 哈爾濱 150027;2.黑龍江科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150027;3.七臺(tái)河寶泰隆煤化工股份有限公司,黑龍江 七臺(tái)河 154600)
摘要:為了測(cè)定頂板巖體的結(jié)構(gòu)及破壞情況,給巷道頂板支護(hù)設(shè)計(jì)提供可靠的理論依據(jù)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,采用pulseEKKO PRO型地質(zhì)雷達(dá)和鉆孔窺視聯(lián)合測(cè)定頂板裂隙分布規(guī)律,充分發(fā)揮地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)與鉆孔窺視的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用。鉆孔窺視可直觀反映頂板巖體的不連續(xù)面(如層理、節(jié)理、裂隙),受現(xiàn)場(chǎng)條件影響最大鉆孔深度僅4m;地質(zhì)雷達(dá)精確探測(cè)距離為0~10m,可延伸至鉆孔窺視盲區(qū),對(duì)圍巖裂隙不能精確描述。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明:通過(guò)分析地質(zhì)雷達(dá)波形圖可知結(jié)構(gòu)異常區(qū)域分布在3.5m和6.3m范圍內(nèi),分析鉆孔窺視輸出圖像得到孔壁3.5m附近巖體破碎、破壞較嚴(yán)重,對(duì)比分析可以確定此處有頂板離層現(xiàn)象。由此可見(jiàn),用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)頂板巖體的結(jié)構(gòu)及破壞是可行的,二者的結(jié)合既可宏觀判斷圍巖裂隙范圍,也可細(xì)觀觀察圍巖破碎情況及裂隙方向。
關(guān)鍵詞:圍巖裂隙;地質(zhì)雷達(dá);鉆孔窺視;圍巖支護(hù);電磁波
近些年,隨著煤礦開采深度不斷增加,地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜,礦壓顯現(xiàn)愈加明顯,導(dǎo)致巷道支護(hù)的難度逐漸加大,隨之產(chǎn)生的頂板災(zāi)害問(wèn)題也更加突出。雖然頂板災(zāi)害不像瓦斯爆炸、透水、沖擊地壓造成大規(guī)模的重大安全事故,其發(fā)生的頻率卻是煤礦災(zāi)害中最多的,如何控制巷道的頂板穩(wěn)定性已經(jīng)成為制約礦井安全生產(chǎn)的技術(shù)難題之一[1-4]。特別是在巷道施工和維護(hù)中,因巷道頂板巖體內(nèi)部含有各種的不連續(xù)面,如層理、節(jié)理、裂隙等,這些不連續(xù)面的存在明顯改變了巖體的強(qiáng)度特征和變形特征,使巖體的強(qiáng)度顯著降低。因此,在巷道進(jìn)行支護(hù)和加固之前,對(duì)頂板巖體結(jié)構(gòu)的探測(cè)非常重要,而且很有必要。
目前,巖體結(jié)構(gòu)的探測(cè)方法有直接觀察法(該法只適用于巖體結(jié)構(gòu)暴露出來(lái)的地方),物探法(包括超聲波法、地震波法、地質(zhì)雷達(dá)等),鉆孔觀察法(包括巖芯采取法與鉆孔窺視法)[5]。超聲波法通過(guò)聲波在某種介質(zhì)中傳播速度的變化和振幅衰減規(guī)律來(lái)判斷其結(jié)構(gòu)狀態(tài),但超聲波傳播距離有限,且在破碎巖體中傳播性能較差[6]。地震波法主要根據(jù)探測(cè)圍巖彈性波縱波波速的差異來(lái)劃分巖體結(jié)構(gòu),但其使用范圍具有局限性,目前在煤礦中不能得到廣泛應(yīng)用[7]。地質(zhì)雷達(dá)利用高頻電磁波的反射探測(cè)地下目標(biāo)巖體的結(jié)構(gòu)和位置信息,得到與目標(biāo)巖體相對(duì)應(yīng)的雷達(dá)圖像,它的最顯著特點(diǎn)是分辨率和識(shí)別率高,可以更加準(zhǔn)確的定位和描繪待測(cè)物體,但其探測(cè)結(jié)果受周圍環(huán)境的影響比較大,例如噪聲、金屬體、頂板的平整程度等[8-10]。巖芯采取法是通過(guò)從鉆孔中取出的巖芯來(lái)分析巖體的幾何特性,但當(dāng)頂板巖石比較松軟破碎時(shí),就會(huì)造成取芯率低,而且得到的巖芯比較短,甚至不規(guī)則,不能通過(guò)巖芯確定結(jié)構(gòu)面的位置,更不能準(zhǔn)確地描繪結(jié)構(gòu)面的形態(tài)。鉆孔窺視法是采用鉆孔窺視儀觀測(cè)孔壁內(nèi)結(jié)構(gòu)面的節(jié)理、裂隙發(fā)育情況,這種方法直觀、有效,可用于煤礦井下大面積的快速觀測(cè),但是受地質(zhì)條件的影響,鉆孔深度及穩(wěn)定性得到限制[11-13]。
本文采用地質(zhì)雷達(dá)結(jié)合鉆孔窺視的方法聯(lián)合測(cè)定頂板巖體的結(jié)構(gòu)及破壞情況,地質(zhì)雷達(dá)利用電磁波在電性差異分界面的反射形成雷達(dá)波形圖,通過(guò)研究電磁波的傳播特性和分析波形圖可初步判斷目標(biāo)巖體的結(jié)構(gòu)異常區(qū),鉆孔窺視儀利用鉆孔攝像頭將光線轉(zhuǎn)變成電子信號(hào),通過(guò)輸出的圖像和視頻可判斷巖體破碎及節(jié)理、裂隙的發(fā)育情況。二者的結(jié)合能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用,可以及時(shí)準(zhǔn)確地了解巖體內(nèi)部裂隙發(fā)育、離層情況,為巷道頂板支護(hù)設(shè)計(jì)提供可靠的理論依據(jù),保持巷道圍巖的穩(wěn)定性。因此,研究頂板裂隙的分布及特征,利用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)對(duì)裂隙帶準(zhǔn)確探測(cè),對(duì)煤炭資源的合理高效開采和保障煤礦安全生產(chǎn),都具有十分重要的意義。
1工程背景
圍巖裂隙測(cè)試點(diǎn)布置在宏泰礦業(yè)一井26B左四片工作面運(yùn)輸平巷中。工作面開采層號(hào)為26B煤,煤層平均厚0.8m,傾角25°,煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。工作面走向長(zhǎng)470m,傾斜長(zhǎng)度60m,平均采深260m。該礦26B工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷的基本頂為凝灰質(zhì)砂巖,平均厚度為20m;直接頂以砂質(zhì)頁(yè)巖為主,平均厚度為3m。部分地段出現(xiàn)偽頂中砂巖,厚0.5~1m。26B左四片工作面布置在斷層附近,受構(gòu)造應(yīng)力影響,圍巖裂隙發(fā)育,巖石比較破碎,不利
于巷道支護(hù)和頂板管理。因此,有必要對(duì)巷道頂板結(jié)構(gòu)的破壞情況進(jìn)行實(shí)測(cè),根據(jù)測(cè)得的結(jié)果來(lái)研究分析,對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
結(jié)合礦井26B左四片工作面的具體情況,采用地質(zhì)雷達(dá)和鉆孔窺視聯(lián)合測(cè)定其頂板巖體的結(jié)構(gòu)和破壞程度。
2地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)分析
2.1地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線布置。
采用pulseEKKO PRO型防爆地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行巖體結(jié)構(gòu)破壞的探測(cè),天線的頻率為100MHz。測(cè)線長(zhǎng)度2.4m左右,測(cè)線與巷道軸線垂直布置兩條,每條測(cè)線探測(cè)兩次,第一次探測(cè)從左到右,第二次探測(cè)從右到左,測(cè)點(diǎn)間距0.1m,偏移距離0.1m。采集時(shí),頂板表面平整度較差,對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果有一定的影響。
2.2探測(cè)結(jié)果分析。
地質(zhì)雷達(dá)是利用目標(biāo)體和周圍介質(zhì)之間的電性參數(shù)差異,引起高頻電磁波發(fā)生反射回波,儀器通過(guò)接收的反射回波來(lái)區(qū)別不同的介質(zhì)和目標(biāo)體,其探測(cè)原理見(jiàn)圖1。圖2為1#測(cè)點(diǎn)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果形成的波形圖,圖3為1#測(cè)點(diǎn)利用雷達(dá)軟件后期處理形成的時(shí)間剖面圖。
圖1 雷達(dá)探測(cè)原理示意圖
通過(guò)圖3,我們可以更加直觀地找出結(jié)構(gòu)異常區(qū),縱觀整條測(cè)線,在L1時(shí)間點(diǎn)處和L2時(shí)間點(diǎn)處雷達(dá)反射波同相軸發(fā)生了明顯錯(cuò)動(dòng)并且局部地區(qū)雷達(dá)反射波同相軸缺失。對(duì)地質(zhì)雷達(dá)回波中不同測(cè)點(diǎn)上同一連續(xù)界面反射波相同相位連接起來(lái)的對(duì)比線就是同相軸,同相軸的方向、形狀和強(qiáng)弱等是分析雷達(dá)波形圖的理論依據(jù)。同相軸發(fā)生錯(cuò)動(dòng)可能是因?yàn)榇颂帪槠屏褞Ъ按蟮娘L(fēng)化裂隙或者含水量變化大造成巖層性質(zhì)發(fā)生變化,從而引起電磁波介電差異變大,雷達(dá)反射波不均勻。同相軸局部缺失可能是因?yàn)殡姶挪ㄔ趥鞑ミ^(guò)程中遇到了地層裂縫、地層性質(zhì)變化或者裂隙風(fēng)化發(fā)育程度和情況不均衡,由于它們對(duì)雷達(dá)反射波有吸收和衰減作用,往往使得在裂縫、裂隙發(fā)育位置處發(fā)生電磁波能量缺失現(xiàn)象。L1時(shí)間點(diǎn)大約為75ns,L2時(shí)間點(diǎn)大約為130ns,對(duì)比雷達(dá)波形圖找到75ns和130ns處,可以看出此處的波形雜亂,電磁波每傳播一次形成一對(duì)波峰和波谷,波形圖中黑色的代表波峰,白色的代表波谷,一條測(cè)線上波峰與波峰或者波谷與波谷之間的連線相當(dāng)于同相軸的連線。觀測(cè)圖2可知在時(shí)間75ns位置0.7~0.9m處以及時(shí)間130ns位置0.3~0.5m處波峰波谷開始發(fā)生錯(cuò)動(dòng),沒(méi)有了規(guī)律性,代表著此區(qū)域同相軸有繞射、散射現(xiàn)象,而且振幅發(fā)生了明顯變化,可以斷定此處為異常區(qū)域,有可能為破裂帶或裂隙帶。
依據(jù)對(duì)雷達(dá)圖像的解釋原則,巖石結(jié)構(gòu)的異常區(qū)域在圖3中異常位置1處和2處,異常巖體結(jié)構(gòu)反射界面的深度可由式(1)計(jì)算。
(1)
式中:H為反射界面深度;t為準(zhǔn)確測(cè)得的雙程旅行時(shí)間;v為電磁波在介質(zhì)傳播中的速度;x為發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的間距。
從時(shí)間剖面圖上找到異常區(qū)域的主要位置,確定雙程旅行時(shí)間t1為75ns,t2為130ns。此次探測(cè)的頂板為砂巖或頁(yè)巖,電磁波在其中的傳播速度為0.12m/ns,而由于頂板上方打了錨桿和錨索,為金屬材質(zhì),會(huì)對(duì)電磁波有一定的吸收作用,電磁波在金屬體中傳播的速度為0.017m/ns,根據(jù)介質(zhì)厚度關(guān)系本次計(jì)算其傳播速度定為0.1m/ns,發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的間距為1m。由式(1)可計(jì)算出異常深度為H1=3.75m,H2=6.48m。
圖2 1#測(cè)點(diǎn)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)波形圖
圖3 1#測(cè)點(diǎn)地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面圖
圖4為2#測(cè)點(diǎn)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)波形圖,圖5為2#測(cè)點(diǎn)利用雷達(dá)軟件后期處理形成的時(shí)間剖面圖。通過(guò)觀察圖5可知在L3時(shí)間點(diǎn)處和L4時(shí)間點(diǎn)處雷達(dá)反射波發(fā)生紊亂,并且局部地區(qū)同相軸缺失。L3時(shí)間點(diǎn)大約為70ns,L4時(shí)間點(diǎn)大約為125ns,對(duì)比雷達(dá)波形圖找到70ns和125ns處,在70ns開始波峰波谷連線可看出波峰波谷發(fā)生了明顯的錯(cuò)亂,波峰、波谷的振幅顯著增強(qiáng)且變化大,對(duì)應(yīng)位置0.4~0.5m處為波峰和波谷錯(cuò)亂的明顯區(qū)域,此區(qū)域很可能是破裂帶或者巖層分層位置。在125ns開始波峰波谷的振幅逐漸變小,能量團(tuán)分布不均勻,電磁波的能量開始衰減且沒(méi)有規(guī)律性,對(duì)應(yīng)位置0.7~0.8m處為能量缺失比較明顯區(qū)域,此區(qū)域很可能是裂隙帶或裂隙發(fā)育區(qū)。
利用式(1)計(jì)算異常區(qū)域深度,首先確定雙程旅行時(shí)間t3為70ns,t4為125ns,其次v=0.1m/ns,x=1m,最后得H3=3.46m,H4=6.23m。
對(duì)比測(cè)線1和測(cè)線2的結(jié)構(gòu)異常區(qū)域,并且根據(jù)異常深度的計(jì)算結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn)其異常位置大致相同,其結(jié)果的準(zhǔn)確性得到了驗(yàn)證,由此可見(jiàn)地質(zhì)雷達(dá)在井下探測(cè)巖體的結(jié)構(gòu)與破壞是可行的。通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)對(duì)26B左四片工作面運(yùn)輸巷的頂板測(cè)試可知,在深度3.5m附近可能有破裂帶或者巖層分層現(xiàn)象,在深度6.3m附近可能是裂隙發(fā)育區(qū),巖石破碎及裂隙發(fā)育具體情況還需鉆孔窺視的觀察。
3鉆孔窺視探測(cè)分析
3.1測(cè)站布置
鉆孔窺視采用的是YTJ-20型巖層探測(cè)儀,可窺視鉆孔的最小直徑為25mm,只要鉆孔深度允許就可以一直地觀測(cè),信號(hào)不會(huì)減弱,分辨率高。為了能與地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)結(jié)果對(duì)照起來(lái),分別在對(duì)應(yīng)位置布置了2個(gè)測(cè)站,每個(gè)測(cè)站垂直于巷道頂板施工1個(gè)鉆孔,鉆孔位于頂板中部,直徑為30mm,深度為4m,圓環(huán)代表鉆孔窺視測(cè)試點(diǎn),布置方案見(jiàn)圖6。
圖4 2#測(cè)點(diǎn)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)波形圖
圖5 2#測(cè)點(diǎn)地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面圖
圖6 鉆孔窺視測(cè)站布置示意圖
3.2窺視結(jié)果分析。
使用鉆孔窺視儀對(duì)1#孔和2#孔頂板裂隙發(fā)育程度進(jìn)行直觀觀測(cè)分析,得到了巖體結(jié)構(gòu)破壞的具體情況并記錄下來(lái),見(jiàn)表1。
為進(jìn)一步說(shuō)明鉆孔窺視的觀測(cè)結(jié)果,選取了部分代表性的鉆孔窺視圖像,如圖7所示。
1#鉆孔位于26B左四片工作面開口處200m,實(shí)際窺視深度3.8m。結(jié)合表1可以看出鉆孔在開始階段0.2m處有碎裂情況,0.2~0.8m范圍內(nèi)巖體較完整,在1m附近出現(xiàn)了巖層分離,裂隙橫向發(fā)育,1~3.2m范圍內(nèi)巖體基本趨于穩(wěn)定,局部有小范圍的輕微破碎,在孔壁深度3.5m左右?guī)r體破壞、破碎比較嚴(yán)重,裂縫寬度大于5mm。
2#鉆孔位于26B左四片工作面開口處50m,實(shí)際窺視深度3.6m。結(jié)合表2可以看出巷道壁后0~0.8m范圍內(nèi)的巖體伴有大量的裂隙、離層,巖體完整性較差,且在孔深0.5m左右?guī)r體破碎較嚴(yán)重,0.8~3m范圍內(nèi)巖體基本趨于穩(wěn)定,只有細(xì)小的縱向裂隙存在,在3~3.3m范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯的破裂帶,裂隙橫向發(fā)育。受現(xiàn)場(chǎng)條件影響,鉆孔最大深度僅4m,并且打孔后由于地應(yīng)力作用可能導(dǎo)致有些部位塌孔,對(duì)探測(cè)結(jié)果有一定影響。
表1 巖體結(jié)構(gòu)及破壞觀測(cè)記錄
圖7 鉆孔窺視圖像
4綜合分析
地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)結(jié)果表明在頂板深部3.5m和6.3m附近同相軸發(fā)生錯(cuò)亂并伴有能量缺失,電磁波在此處發(fā)生了繞射現(xiàn)象,由此可以斷定該附近有可能是破裂帶或巖層分層位置。鉆孔窺視的探測(cè)結(jié)果表明在頂板深部3.3m附近巖體破碎非常嚴(yán)重,由此可以斷定該處為巖體破裂帶的位置,有頂板離層現(xiàn)象,與地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)結(jié)果基本吻合,并且0~1m范圍內(nèi)局部地區(qū)有輕微的破碎和裂痕存在,裂隙發(fā)育明顯。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的頂板特征來(lái)看,3.5~4m的范圍內(nèi)為直接頂與基本頂?shù)膸r層分界線,0.5~1m范圍內(nèi)部分地區(qū)有偽頂,這與地質(zhì)雷達(dá)和鉆孔窺視的探測(cè)結(jié)果能對(duì)照起來(lái),表明探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。綜上所述,地質(zhì)雷達(dá)可以探測(cè)到鉆孔達(dá)不到的深度,鉆孔窺視可以對(duì)巖體破碎情況進(jìn)行詳細(xì)描述,所以二者的結(jié)合使用可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用,能夠?yàn)橄锏理敯逯ёo(hù)提供理論依據(jù)。
5結(jié)論
1)通過(guò)分析地質(zhì)雷達(dá)波形圖可知結(jié)構(gòu)異常區(qū)域分布在3.5m和6.3m范圍處,分析鉆孔窺視輸出圖像和巖體破壞探測(cè)記錄得到孔深3.3m和3.5m附近巖體碎裂嚴(yán)重,由此可以推斷在頂板深3.5m和6.3m處有頂板離層現(xiàn)象,需要加強(qiáng)支護(hù)。
2)根據(jù)探測(cè)結(jié)果顯示鉆孔窺視與地質(zhì)雷達(dá)對(duì)頂板離層的位置確定具有一致性,可見(jiàn)采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)頂板巖體的結(jié)構(gòu)與破壞是可行的。
3)采用地質(zhì)雷達(dá)結(jié)合鉆孔窺視聯(lián)合測(cè)定頂板的結(jié)構(gòu)及破壞可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用,地質(zhì)雷達(dá)可以探測(cè)到鉆孔受現(xiàn)場(chǎng)條件限制達(dá)不到的深度,鉆孔窺視可以對(duì)巖體裂隙及破碎情況進(jìn)行精確描述,二者的結(jié)合既可宏觀判斷圍巖裂隙范圍,也可
細(xì)觀觀察圍巖破碎情況及裂隙方向,對(duì)選擇合理的支護(hù)方式及支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)、保證巷道支護(hù)安全具有重大意義。
參考文獻(xiàn)
[1]康紅普,王金華.煤巷錨桿支護(hù)理論與成套技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2007.
[2]毛德兵,尹希文,張會(huì)軍.我國(guó)煤礦頂板災(zāi)害防治與監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2013(9):105-108.
[3]肖福坤,孫豁然.深井巷道圍巖穩(wěn)定性分析[J].中國(guó)礦業(yè),2008,17(5):97-99.
[4]連清望,宋選民,顧鐵鳳.礦井頂板失穩(wěn)及來(lái)壓預(yù)警的數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2011,28(4):517-523.
[5]孫輝,李桂臣,衛(wèi)英豪,等.物探法結(jié)合鉆孔窺視在巖體結(jié)構(gòu)探測(cè)中的應(yīng)用[J].煤礦安全,2014,45(4):141-144.
[6]劉東,姜永官.超聲波圍巖裂隙探測(cè)儀及其應(yīng)用[J].煤礦自動(dòng)化,1997(1):48-50.
[7]趙文曙,邵佩林,劉海東,等.基于礦井地震波法的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)研究應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè),2012,21(S1):465-469.
[8]伍永平,翟錦,解盤石,等.基于地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的巷道圍巖松動(dòng)圈測(cè)定[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2013,41(03):32-38.
[9]劉傳孝,蔣金泉,楊永杰,等.國(guó)內(nèi)外探地雷達(dá)技術(shù)的比較與分析[J].煤炭學(xué)報(bào),2002,27(2):123-127.
[10]張金才,茹瑞典.地質(zhì)雷達(dá)在煤礦井下的應(yīng)用研究[J].煤炭學(xué)報(bào),1995,20(5):479-484.
[11]康紅普,司林坡,蘇波.煤巖體鉆孔結(jié)構(gòu)觀測(cè)方法及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào),2010(12):3-10.
[12]牟宗龍,竇林名,張廣文,等.堅(jiān)硬頂板型沖擊礦壓災(zāi)害防治研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,35(6):737-741.
[13]司林坡.全景鉆孔窺視儀在水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試中的應(yīng)用[J].煤礦開采,2011,16(2):97-101.
Study on the distribution law of roof cracks by using geological radar and borehole peep
HAO Chuan-bo1,ZHANG Shuai-shuai2,XIAO Fu-kun1,LI Yan3
(1.Heilongjiang Ground Pressure and Gas Control in Deep Mining Key Lab,Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin 150027,China;2.College of Mining Engineering,Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin 150027,China;3.Precious Tyrone Qitaihe Coal Chemical Co.,Ltd.,Qitaihe 154600,China)
Abstract:In order to determine the structure and damage of the roof rock mass,we combine the pulse EKKO PRO geological radar and the borehole peep to determine the distribution law of the roof cracks,which make full use of complementary advantages of geological radar and the borehole peep,which provides a reliable theoretical basis for the design of roadway roof support.Borehole peep can reflect the discontinuity surface of the roof rock mass(such as bedding,joints,cracks),but the maximum drilling depth is only 4m because of site condition.The accurate detection range of geological radar is 0-10m,so it can be extended to the place where the borehole peep cannot reach,but it cannot accurately describe the fracture of surrounding rock.The results show:we can see that the structural abnormalities area is distributed in the range of 3.5m and 6.3m from the geological radar waveform.We know that the rock near the wall hole of 3.5m is serious damaged from the borehole peep image.So we can determine there is roof separation.Thus,it is feasible to detect the structure and failure of the roof rock mass by using the geological radar.The combination of two methods can not only judge the scope of surrounding rock fracture in macroscopic,but also observe the breaking situation of the surrounding rock and the direction of fracture form the micro level.
Key words:surrounding rock crack;geological radar;borehole peep;surrounding rock support;electromagnetic wave
收稿日期:2015-11-12
基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(編號(hào):51374097);中國(guó)博士后科學(xué)基金第56批面上項(xiàng)目資助(編號(hào):2014M561384)
作者簡(jiǎn)介:郝傳波(1962-),男,黑龍江寧安人,教授,博士,研究方向?yàn)榈V山應(yīng)急救援。E-mail:haochuanbo@126.com。 通訊作者:張帥帥(1990-),男,山東濟(jì)寧人,碩士研究生,攻讀黑龍江科技大學(xué)采礦工程專業(yè)。E-mail:348381721@qq.com。
中圖分類號(hào):TD325
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1004-4051(2016)06-0095-05