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1、产品介绍
煤矿巷道是安全生产的咽喉要道，存在长度长、施工地点多、安全事故多发等特 点。在巷道掘进过程中，巷道前方可能造成安全事故的不良地质体，如陷落柱、富水带、 瓦斯富集区等。巷道事故已经成为煤矿安全生产最主要的威胁之一，严重危害着煤矿 的安全生产。因此提前查明掘进头前方的地质及流体分布异常情况，可以提前合理规 划和针对性治理，可有效减少乃至避免动力灾害的发生。
煤矿巷道随掘超前探测系统硬件主要包括数据智能采集平板、采集主机、高精度 地震检波器、连接电缆组成。
2、产品原理
煤矿巷道随掘超前探测技术使用了HSP 是水平声波/地震波剖面法（Horizontal Sonic/Seismic Profiling）的英文缩写，该技 术遵循惠更斯-菲涅尔原理和费马原理，前提条件是介质存在差异的波阻抗（密度*纵波速度）。利用溶洞（腔）、软弱夹层、破碎地层、 断层、节理密集带、富水构造带等地质体与背景地层存在明显的波阻抗差异，为预报提供了理论基础，见图（a）。 适于 TBM或者掘进机施工煤矿巷道 HSP 法是利用刀盘滚刀破岩产生的震动信号作为探测震源，对前方不良地质体进行空间 成像，实现预测预报。〔该波场传播速度、质点震动幅度等与介质的组成成分、密度、结构特征等存在密切的相关关系〕。 采用空间阵列式测试布置方法，在接收围岩震动回波的同时，同步接盾构机身震动噪声，盾构掘进状态下，连续接收震动 信号数据量足够大后（通常连续接收数据时长不少于 9 分钟），图 （b）为测试布置示意图。
1、断层、陷落柱、冲刷带、采空区、矸石层分布、煤层厚度、煤层地压探测
2、含水、含瓦斯构造安全厚度检测。
3、下组煤深度、厚度变化。
4、工作面内隐伏构造、煤层不连续地质体的探测。
5、火成岩侵入体探测
6、顶板垮塌或富集水的采空区探测水和隐蔽致灾因素调查提供强有力的技术支撑。
该适于煤矿掘进巷道，HSP法是利用掘进机刀盘滚刀剪切煤层、岩（土）时产生的振动信号作为激发震源的一类弹性波 探测方法，其特点表现在：
1、现场测试便捷，无需破爆或锤激。以掘进机刀盘滚刀破煤、岩震动作为激发震源，测试的便捷性远胜于主动源地震波预报 方法；
2、检波点布设迎合性强，可布置与煤矿巷道轮廓任何位置。采用全空间阵列式布极，检波点可布设于盾尾面后 0～30 米范 围煤矿巷道轮廓的任一位置，保证检波点相互间距大于1.5m，记录好坐标位置即可；
3、无需掘进机停机，不影响施工。采用掘进破岩震动作为震源，在掘进机掘进过程中进行探测，无需停机；
4、无测前准备工作，现场测试时间短。该方法现场检波器布设 10 分钟左右，测试时间在 10～15 分钟，测试时间短；
5、探测对象满足长距离地震波法探测要求。该HSP法采用的是地震波反射法探测，可探测巷道前方可能造成安全事故的不 良地质体，如陷落柱、富水带、瓦斯富集区等，探测有效距离不少于 100m。
平顶山某矿采用综掘机进行开挖作业，煤层巷道随掘超前探测系统现场探测装置布设如图1所示。在煤层工作面掘进 巷迎头后方布设一套TEM-HSP煤矿巷道随掘超前探测系统，外接8支地震检波器，编号S1-S8，道间距3m，布设于巷道工 作面煤层壁帮。由于巷道随掘过程中迎头后方10m之内安全性较差、10-20m之内煤灰较大。因此，迎头后方支地震检 波器S1根据现场环境布设在迎头后方10-20m范围内，迎头每推进20m，支地震检波器S8往前移动48m，距离 巷道迎头10-20m，整个探测装置随着巷道迎头前进而交替前移。地震检波器安装钻孔深度3m，俯角孔3°，如图2所示。
