[发明专利]钻孔地质探测系统及覆岩综合破断角、垮落形态实测方法

说明书

本发明公开了一种钻孔地质探测系统及覆岩综合破断角、垮落形态实测方法，钻孔地质探测系统包括了探测主机、深度记录仪、传输导线、导线卷、雷达天线、推杆、导向轮以及数据处理软件。覆岩综合破断角实测方法及覆岩垮落形态实测方法为利用钻孔地质探测系统，在预探测巷道中进行钻孔，采用矿用钻孔地质雷达对各钻孔进行探测，通过数据处理软件生成各钻孔探测图像，算出图像中异常体综合倾角；利用数据处理软件结合计算机程序，反演各钻孔探测数据生成三维立体图形，图形中异常范围的空间几何形态即为采空区覆岩垮落的空间形态。本发明的方法简单，探测结果较理论分析准确、合理，贴近工程实际，采空区覆岩垮落空间形态探测更形象直观。

技术领域

本发明涉及一种钻孔地质探测系统及应用该钻孔地质探测系统进行覆岩综合破断角、覆岩垮落形态的实测方法，属于煤矿安全开采的应用技术领域。

背景技术

采场上覆岩层综合破断角是煤矿开采设计中的一个重要参数，目前多是依据板或梁结构进行理论推到计算，并未统一进行过现场实测。实际开采煤层时，其上覆岩层结构十分复杂，由于岩性、岩层厚度及载荷等的不同，各个岩层断裂时的破断角也均不相同，从而导致覆岩综合破断角也随之不同。上覆岩层破断所形成的结构有待继续探究，但可以确定的是，仅通过理论分析计算很难满足现场计算和预测的要求，且覆岩综合破断角的确定显得具有一定的主观性和随意性。

近年来，经过不断攻关试验，地质钻孔雷达在探测地质构造、水等异常体方面的效果尤为显著，其探测精度和范围较以往常规的物探方法高。把钻孔地质雷达探测技术引入到煤矿井下现场进行相关异常体探测，可进一步提高探测结果的准确性，增加一次探测的范围，同时还可拓展地质钻孔雷达的应用领域。

为弥补覆岩综合破断角测量手段的限制、现场测量结果并不能完整正确反映整个覆岩的破断形态等缺陷，尤其是采空区上覆岩层的破断空间形态等问题，亟需发明一种覆岩综合破断角及采空区覆岩垮落空间形态实测方法。

发明内容

为了克服上述现有测试条件和测试技术手段的不足，本发明提供了钻孔地质探测系统及覆岩综合破断角、垮落形态实测方法，通过采用地质钻孔雷达探测技术，在设定区域/位置按设计参数向上覆岩层钻孔，对煤层开采后上覆岩层的综合破断角进行现场实测，同时还可测试得出采空区上覆岩层的整体垮落空间形态，为煤层开采相关技术设计提供更准确的岩层综合破断角，进一步提升井下开采的安全性。

为实现前述目的，本发明提供了一种钻孔地质探测系统，该系统包括探测主机、深度记录仪、传输导线、导线卷、雷达天线、推杆、导向轮、数据处理软件；

所述的探测主机是用于初始参数设置、探测数据储存查看；

所述的深度记录仪通过配套数据线与所述探测主机的深度记录接口连接，是用于记录和传输钻孔探测的推进深度；

所述的传输导线包括第一传输导线和第二传输导线，第一传输导线前端有个传输连接器，用于连接雷达天线；第二传输导线用于连接导线卷与探测主机；第一传输导线和第二传输导线的连接共同实现雷达探测天线探测数据向探测主机的传输；

所述的导线卷是用于收卷传输导线，避免传输导线收线时打绞，便于整理搬运，导线卷上一接口用于第二传输导线连接导线卷与探测主机；

所述的雷达天线分为发射天线和接收天线两部分，中间通常通过螺纹卡套连接；雷达天线的频率可根据需要探测的范围进行选择，目前的技术水平一般为75～200MHz；

所述的推杆采用碳纤维材料制作，重量轻、强度高，用于将雷达天线向钻孔深部推送进行探测；在保证重量轻、强度高的前提下，推杆也可采用其他材料制作。

所述的导向轮安装在雷达天线的两侧，用于辅助雷达天线向钻孔深入前进；是为了减小阻力以便于推送雷达天线，同时一定程度减轻雷达天线与钻孔孔壁的接触磨损；导向轮多为碳纤维轻质高强度材料；