TRT6000在平巷探水中的应用

朱梦然　程中平　马少松

摘 要：本文结合矿山引进TRT6000对平巷进行探水实验的案例，详细阐述TRT6000超前地质预报系统的原理、及操作要点，并且根据现场检测的实例以及对数据的分析，验证其在平巷探水实验中的实用性。

关键词：TRT6000；探水实验；超前地质预报系统；巷道掘进

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.072

1 工程概况及地质条件

大贾庄铁矿位于河北省滦南县，是司家营铁矿四期工程，属于复杂开采条件下的大型地下开采矿山，矿石资源总储量大约为2.6亿t，预计采、选工程建设年采铁矿石500万t。在兄弟矿山建设过程中，发生数次大规模突水事故，为迫切解决探治水问题，我们在传统探水的基础上引入了产自美国的隧道提前预警仪器TRT6000来进行探水，发现效果较好。

2 TRT6000原理

TRT6000采用的是地震波超前预报法，一部分信号在岩体性质发生改变的边界反射，一部分透过介质，被反射的地震信号通过高灵敏的地震信号传感器传输，通过对采集到的数据进行分析，确定出坑道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置及规模，进而构建出坑道工作面前方及高于或低于坑道走向的不同地质状况的三维结构图。地震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正的；反之，反射系数是负的。因此，当地震波从软粗岩传播到硬的白云石时，回波的偏转极性和波源是一致的。当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转。反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。

用TRT 扫描系统来做地层绘图需要考虑几个因素：①隧道的尺寸及挖掘的技术；②岩层的类型，周围地层及可能的隧道口前方的地震波属性；③目标区域的属性，尺寸及范围；④描绘异常体要求的分辨率；⑤震源、地震信号传感器的安装；⑥岩层表面和接近表面的地质状况。

3 操作要点

实验主要设备：检波器10个，无线模块11个，无线通讯基站1个，触发器1个，主机1个。

操作程序：（1）安装加速度传感器固定块，插上铝管粘到岩石上，传感器通过固定块耦合到隧道壁上；（2）用白色电缆连接加速度传感器和无线远程模块，将触发电缆连接到1号无线远程模块和基站上，再将基站的USB接线连接到主机USB插口处；（3）将电源打开，测试触发器、传感器及远程模块后，在岩石表面用小锤轻轻敲击已用喷射涂料选择好的点，尽量避开岩石破碎点，采集震源，开始试验。布置图如图1：

4 应用实例

大贾庄铁矿矿段属于复杂开采条件下的大型地下开采矿山，开采规模大，工艺复杂，安全要求高，为防止平巷掘进过程中，坑内突然涌水淹井事故的发生，保证安全施工，矿内引进TRT6000对工作面前方的地质情况进行超前探测。2#副井-475m水平已转入平巷，此次在巷道工作面（Northing：6798.211m，Easting：1975.911m）进行了探水实验。此次TRT6000超前探水实验采用12个震源点及10个耦合到隧道壁上的传感器，布置见图1。

目前掘进工作面位于井下控制点（据施工方提供坐标为：Northing： 6798.211m，Easting：1975.911m）处，根据现场采集数据处理分析：①现工作面至前方50米范围内，巷道岩石条件较好；②在现工作面前方50米至60米范围内，岩体比较破碎，节理裂隙发育，水文地质条件较为复杂；③距现工作面60米至72米处，岩体轻微破碎；距现工作面72米至80米处，岩体局部破碎；④距现工作面80米至90米处，岩体比较破碎；⑤距现工作面90米至100米处，岩体轻微破碎。TRT6000探测结果见图2。

在平巷组织施工过程中，接近45m位置我们开始采取长炮孔钻探水，在84m位置发现破碎带含水极为丰富，通过计算预测涌水量约为400m?/h，我们及时采取工作面注浆，避免了一次突水事故，表明本次勘探较为成功。

5 结语

通过现场实施，我们发现TRT通过地震波反射来探查前方情况，其主要反映岩石破碎程度，对于含水量大小无法准确判断，需要补充手段进行勘探。但是在破碎带含水丰富地层中，其对破碎岩石程度的提前预警，可以作为探水的前期预警手段。

在日常掘进作业过程中，必须坚持“先探后掘，有掘必探”的原则。采取TRT探测后，在施工到距离破碎带20m位置，应提前采取其他探水手段进行探查，并制定好穿过破碎带及防止涌水措施。本次实例表明在平巷掘进过程中通过TRT探水是可行的，其探测经验值得推广。

参考文献：

[1]翟会超等.TRT6000系统在田兴铁矿井巷掘砌施工中的应用研究[J].中国矿业，2013（04）：70-71.

[2]刘金德.浅谈TRT6000在黄土隧道中应用技术[J].铁道建筑技术，2012（07）：94-97.

[3]刘杰，廖春木.TRT技术在隧道地质超前预报中的应用[J].铁道建筑，2011（04）：77-79.