DTC—150培训.ppt

1、DTC150防爆地质超前探测仪培训,重庆煤科院岩土物探所,第二节 DTC150防爆地质超前探测仪原理,第一节 地震波的基本概念,第三节 DTC150防爆地质超前探测仪操作,第四节 数据处理与分析,目 录,第五节 日常保养与维护,第六节 故障分析与排除,第一节 地震波的基本概念,波动：振动在介质中的传播。,波有一定的速率。,波的频率等于震源的频率。,振动和波动的关系就是部分和整体的关系,2. 波前、波后和波面,波前：,介质中某一时刻刚刚开始振动的各点组成的面叫波前。,波面：,介质中同时开始振动的各质点所组成的曲面叫波面。,波后：,介质中某一时刻刚刚停止振动的各点组成的面叫波后。,如图:,S: t

2、1 时到波前，波是不 断前进的，波前、波尾是相对某一时刻的波前、波尾。介质中的任何一点都有一个波面。,在V0区域：波已经传播过去， 振动已停止；,在V1区域：介质振动正在进行；,在V2区域：波还没有传到；,在一定条件下，可以认为波及其能量是沿一条“路径”从波源传到所考虑的一点P，然后又沿那条“路径”从P点向别处传播，这样的理想路径就叫通过P点的波线，又叫射线。,3.波线,几何地震学:,利用波线的概念来研究地震波的传播问题。,振动曲线：,4.振动曲线和波形曲线,某一质点在不同时刻的情况；,为了反应各点的振动之间的关系，把同一时刻各点的位移画在同一个图上 ，即描述某一时刻各质点偏离平衡位置的曲线。

3、,波形曲线：,5.正弦波的几个特征：,正弦波: 如果各点的振动都是谐振动。,对于正弦波介质中各部分振动频率等于波源频率，周期T和频率有固定值。,（1）波长：,在一个周期内，正弦波沿着波线前进的距离叫波长。波源每振动一次，波长前进一个等于波长的距离，波源每秒振动的次数就是频率f，波每秒前进距离是f（即波速v）。,1、反射和透射,当波入射到2种介质分界面时，会发生反射和透射。,第二种介质,第一种介质,（波阻抗）,地震波才会发生反射。,2.反射定律和透射定律,入射面：入射线和法线NP所确定的平面垂直分界面叫入射面。,反射定律：反射线位于入射面内，反射角等于入射角，,R：反射系数（由介质1入射到分界面

4、时界面的反射系数）。,透射定律：透射线也位于入射面内，而且：,对于水平层状介质，各层的纵波，横波速度分别用,斯奈尔（Snell）定律：,P：射线系数,3、费马（Fermat)原理：,波在各种介质中的传播路线满足所用时间为最短的条件。,介质中波所传到的各点，都可以看成新的波源叫子波源，可以认为每个子波源都向各方向发出微弱的波，叫子波。子波是以所在点处的波速传播的。利用惠更斯原理导出反射定律。,4、惠更斯（Huyaens)原理：,炸药爆炸以猛烈的膨胀作用为主，造成岩石的膨胀和压缩，这种形变使质点振动方向与波的传播方向一致，产生纵波（P波）；,横波（S波）：质点振动方向与传播方向垂直;,纵波（P波）

5、：质点振动方向与传播方向一致;,按波在传播过程中质点振动方向区分为,在地震勘探中用炸药激发时，一声炮响之后会产生各种各样的地震波。,又由于实际的爆炸作用会使介质体剪切和扭动以及实际的地层不是均匀介质，也会产生使质点沿着与波传播方向相垂直的振动，即形成横波（S波）。,在S波通过时，岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同。遇到构造不连续界面时会发生折射或反射，并使其振动方向发生偏振。当发生偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时，称为SH波。当岩石颗粒在含波传播方向的水质平面里运动时，这种S波称为SV波。因为S波涉及剪切而不是挤压，它们与光波的横向运动相似。,P和S波同时存在使地震波列成为具有独

6、特的性质组合，使之不同于光波或声波的物理表现。因为液体或气体内不可能发生剪切运动，S波不能在它们中传播。P和S波这种截然不同的性质可被用来探测流体带的存在。,按波在传播过程中的传播路径：直达波，反射波，折射波，透射波。,直达波：,由震源出发向外传播，没有遇到分界面直接到达接收点的波叫直达波。一个纵波入射到反射面时 ，即产生反射纵波和反射横波，也产生透射纵波和透射横波。与入射波类型相同的反射波或透射波称为同类波。改变了类型的反射波或透射波称为转换波。入射角不大，转换波很小，垂直入射不产生转换波。,按波所能传播的空间范围：,沿自由表面或分界面传播的波叫面波。其强度随离开界面的距离加大而迅速衰减。,

7、纵波和横波可以在介质的整个立体空间中传播，合称为体波。,体波：,面波：,时距曲线：,地震波的旅行时与炮检距之 间的关系曲线称时距曲线。,1.直达波,O点炮，在测线接收，在坐标系中，将连起来得到一条曲线，形象地表达了直达波到达测线上某一观测点时间同，观测点与激发点之间的距离关系称直达波时距曲线。,直达波时距曲线方程： 是一直线。,第二节 DTC150 防爆地质超前探测仪原理,一、产品特点,DTC-150防爆地质超前探测仪为煤矿及隧道使用的矿用本质安全型防爆设备，可对巷道或隧道掘进过程中隐伏的地质构造进行探测。仪器采用触摸控制，操作便捷；软件进行资料处理，结果直观易于解释；利用人工可控震源发射，不

8、受电缆及金属体干扰；超前探测距离可达100150m。,二、主要用途及适用范围,DTC-150防爆地质超前探测仪，主要用于铁路公路隧道掘进、煤矿巷道工作面掘进，用于超前地质预报，超前探测距离可达100150m。适用于探测巷道或隧道掘进前方的断层、破碎带、陷落柱、采空区、饱水危险带及岩性变化带。,三、仪器结构,DTC-150防爆地质超前探测仪主要由主机、信号盒、传感器等组成。仪器系统结构框图如下图所示。,图2.1 仪器系统结构框图,四、工作原理,DTC-150防爆地质超前探测仪的工作原理采用三分量反射地震方法，与其他的反射地震方法一样，采用回波测量原理。地震波在指定的震源点用小药量激发产生。地震波

9、在煤岩中以球面波形式传播，当遇到岩石物性界面（即波阻抗差异界面，例如断层、岩石破碎带、陷落柱等构造）时，一部分地震信号反射回来，一部分信号折射进入前方介质。反射的地震信号被告灵敏度的地震检波器接受，如图。,1.仪器工作原理示意图,2.波速的求取,高精度传感器接收到的信号中，只有从巷道掘进面前方和侧面反射回来的信号才包含有关前方岩层的信息。由传播时间可得：,式中：,爆破孔与传感器的距离（m）,直达纵波的传播时间（s）,3.结构面位置的确定,已知地震波的传播速度就可以通过测得的反射波传播的时间推导出反射面与传感器的距离以及与巷道掘进面的距离，整个推导过程可由下式导出：,式中： 反射波的传播时间（s

10、） 爆破孔与反射面的距离（m） 传感器与反射面的距离（m）,第三节 DTC150防爆地质超前探测仪操作,一、主机面板介绍,数据接口 数据接口为网口，用于数据传输。 充电接口 通过该接口连接充电器对仪器充电。 探头接口 探头接口分为一路、二路、三路、四路共四个接口，四个接口可以分别与传感器相连接进行数据的采集。 信号盒 包括激发和开断两个接口，其中激发接口与信号盒连接用于数据采集时的信号触发。,采样状态 采样状态包括准备、忙、结束，三个指示灯，其中“准备”指示灯亮时表示主机采样前期准备工作已经完成，系统收到信息就可以进行采样；“忙”指示灯亮时表示系统正在进行数据采集，此时系统处于一种锁定状态，即

11、其他指示及命令不与执行；“结束”指示灯只有在采样结束时进行一次短暂闪烁，闪烁过后表示一次采集已经完成，可以继续进行下面数据采集。 电源 此部分包括主机的开关按钮以及显示屏的亮暗调节按钮。按下“开”是打开主机，按下“关”是关闭主机。,显示屏亮度调节 通过亮度调节按钮进行显示屏的亮度调节。如果想使显示屏变亮可以通过按主“亮度”按钮然后再按住左侧亮度调节按钮进行调节，反之若想使显示屏变暗，则通过按主“亮度”按钮然后再按住右侧亮度调节按钮进行调节。 电压指示灯 电压指示灯用于指示各种电压的状态。,二、仪器使用操作,1 使用前的准备和检查,（1）地面仪器充电 下井前应对DTC-150防爆地质超前探测仪充

12、电。,充电操作说明：, 按上图所示将220V电源插头插入市电插座，打开充电器开关，此时电源指示灯亮 关闭充电器开关将充电连接线（10根线编织）连接好充电器和主机， 打开充电器开关，此时所有红灯闪烁表示正在充电，所有红灯变绿表示充满。 电池一般在充电5-6小时后应能充满，7-8小时应拔出220V市电插座，停止继续充电，防止过充，以免损坏电池。,(2) 准备器材,检查测量时所需设备是否齐全： DTC-150防爆地质超前探测仪主机； 三分量传感器、接收套管、连接线、鼠标、传送杆等； 辅助设备，比如说卷尺、粉笔、记录本等。 地面联机检查仪器是否正常。 瞬发电雷管（无延时）24发。如果无瞬发管，就统一用

13、毫秒管的第一段。 乳化炸药8卷 炮泥，每个炮孔需要用炮泥封堵600mm。 速凝锚固剂5根。,(3)测量前炮孔准备,布置炮孔原则,（1）炮孔：24个，垂直侧帮深度1.5m，间距1.5m，高度1m，孔径42。 （2）接收孔：1个，深度2m，距第24号炮孔18m，高度1m，孔径42。 （3）炮孔和接收孔在巷道侧帮布置成一条直线，高度1m。平行于巷道走向。 （4）所有孔垂直于侧帮。,装药、封孔、起爆原则,（1）布孔，按要求布置24个炮孔和1个接收孔。 （2）按要求打孔。 （3）装药，每个炮孔按乳化炸药1/3卷量装药（50g），24个炮孔一次装齐。 （4）封孔，用炮泥封堵600mm炮孔。 （5）起爆一炮

14、，采集一次数据，共起爆24炮，采集24次数据。 （6）24炮起爆完成后，现场工作结束。,(4)传感器套管的锚固,放置传感器的钻孔中首先放入传感器套管，在放入套管前，首先要往钻孔中放入适量的锚固剂，其目的是保证套管与巷道岩石无缝接触，从而保证采集的准确度。,在放入套管前应该注意要使套管带凹槽的内壁垂直巷道底板。为保护传感器，套管放入钻孔时要保持套管露出钻孔1015cm左右。,2.联机,进行完以上的一些列的准备工作后就可以进行采集系统的连接，主要操作步骤如下： 先将传感器置入套筒之中，然后通过连接线将传感器与主机操作面板上一路、二路、三路、四路，之中的任何一个相连接； 然后把信号盒与主机连接，鼠标

15、与主机连接； 信号盒与发爆器连接，开机； 发爆器与连接1号雷管连接。 采集系统连接完成后就可以进行开机进行数据采集。,3数据采集,找到DTC-150防爆地质超前探测软件的图标 ，或其快捷图标 ，鼠标左键单击该图标，启动DTC-150防爆地质超前探测软件。,启动DTC-150防爆地质超前探测软件,采集软件界面,主界面按键功能,新建或打开项目,输入项目名称，如果已存在该项目，提示是否打开，如图，如果选择是，打开该项目的相关数据。如果选择否，重新添一个项目名称。,项目信息框,进入主界面后，先填写项目相关信息。单击图标，出现项目信息框,勘探区域信息,然后填写勘探区域信息，单击图标。出现勘探面的信息框,

16、参数信息框,传感器信息框,数据采集,设置完毕后，单击数据采集图标，等待数据采集（起爆），首先信号盒被接通电源，此时绿色指示灯亮 ； 放炮员起爆； 仪器自动接受并存储数据：触发信号来后信号盒红色指示灯亮，开始采集数据，数据采集完成后，开始读取数据（可以选择确定或取消）。读取数据完成并存储后信号盒断开电源，绿色和红色指示灯灭 。 填写放炮信息 显示该炮的某传感器的某分量数据 开始下一炮的数据采集过程 24炮采集完后，保存、退出，关机。,放炮信息框,地面数据传输,将dtc主机上的数据接口与计算机上的网口连接 设置电脑的IP地址为192.168.0.10 打开主机 将dtc主机上的数据（在存储卡上）的数据(data目录和prj目录)拷贝入到计算机。,第四节、数据处理分析,第五节、保养与维护,一