【摘 要】在目前的隧道超前地質(zhì)預報技術(shù)中，TSP技術(shù)可說是首屈一指的。如今它已經(jīng)被廣泛運用于礦山井巷掘進及采礦生產(chǎn)，對探明隧道中的不良地質(zhì)問題及防治施工中的地質(zhì)災害起到較為準確地預報作用，避免工程成本的增加及杜絕一些事故的發(fā)生。本文詳述TSP技術(shù)的基本概念和工作原理，討論它在礦山井巷掘進及采礦生產(chǎn)中的具體應用，并分析一些存在的問題及解決措施，希望對礦山井巷掘進施工安全起到指導作用。

【關(guān)鍵詞】TSP技術(shù)；井巷掘進；采礦生產(chǎn)

眾所周知，礦山井巷掘進及采礦生產(chǎn)等工程由于工作的特殊性和環(huán)境的惡劣性，常常容易將人置于危險境地，為了確保井巷掘進及采礦生產(chǎn)的安全與高效，因此有必要運用超前地質(zhì)預報探測技術(shù)。一直以來，國內(nèi)外對相關(guān)技術(shù)進行過無數(shù)次的研究和使用，如今機械鉆探、電法、電磁法、紅外線法等已經(jīng)慢慢地退出了歷史的舞臺，而地震法則逐漸演變?yōu)楫斍八淼乐虚L期超前預報的主流方法，它主要包括HSP、TGP、TRT、TST、負視速度及TSP等各種方法。在英國、法國、意大利等先進國家，運用TSP技術(shù)的歷史極為悠久，并且還在不斷地進行研究和改進。只有不斷地提高TSP技術(shù)對超前地質(zhì)預報的精準度，才能更好地發(fā)揮其在礦山井巷掘進及采礦生產(chǎn)中的大力應用。

一、TSP技術(shù)基本概念及工作原理

1）基本概念。TSP技術(shù)，是TSP超前預報技術(shù)的簡稱，英語全稱是Tunnel Seismic Prediction，主要組成包括記錄單元、接收器以及一些連接線。在上世紀九十年代早期，瑞士安柏格測量技術(shù)公司研發(fā)了這款新技術(shù)，并被迅速地推廣運用，得以發(fā)揮超前地質(zhì)預報的功能，目前在國內(nèi)外的同功能產(chǎn)品中處于最先進的地位。將TSP超前預報系統(tǒng)埋進隧道1-1.5米的側(cè)壁巖體中，由三分量檢波器進行觀測，再等間距地設(shè)置炮點，與接收點同樣位于隧道的平行直線上，然后利用地震波的回波原理對前方地質(zhì)情況進行檢測和分析。但是，它在定位的精準度及巖體類別的劃分等方面還存在不足，對斷層的產(chǎn)狀、位置及巖體波速等參量的判斷有待加強。

2）基本原理。地震波的回波原理是TSP技術(shù)的制作依據(jù)。當人工激發(fā)地震波時，會產(chǎn)生一系列的輕微震源，并在隧道巖體中以球面波形式迅速傳播。當遇到地層斷面、斷層分界面及溶洞、暗河等不良地質(zhì)體時，地震波一部分會反射回來，并被三維地震波接收器采集，另一部分則透射進入前方介質(zhì)。通過計算機對回波信號的傳播速度、延遲時間、波形、強度和方向等進行分析，然后就可以判斷出不良地質(zhì)體的性質(zhì)和分布狀況。

二、TSP技術(shù)在井巷掘進及采礦生產(chǎn)中的應用

在國內(nèi)，對該技術(shù)的研究一直處于落后地位。在進行井巷掘進及采礦生產(chǎn)時，由于對施工前方的巖體情況不明確，對鉆爆掘進的傳統(tǒng)方式存在很大的安全隱患。通過運用TSP技術(shù)，可以較早的提供巖體的力學參數(shù)和基本依據(jù)，然后準確地對前方地質(zhì)體情況進行預報，防止一些冒頂、涌水和塌方事故的發(fā)生。

1）進行設(shè)備布置。根據(jù)TSP超前探測技術(shù)的要求，對巖層產(chǎn)狀及井巷軸線進行考察，在待掘進的井巷邊墻布置2個傳感感安裝孔（孔深2.0米，離掌子面大約55米位置）和24個炮點裝藥孔（孔深1.5米，間距1.5米，并用錨固劑藥包堵塞），每個炮孔炸藥用量是50克至100克，然后仔細檢查傳感器和炮孔的參數(shù)，通過毫秒級瞬時電雷管對炮點逐個引爆，并迅速連接起傳感器和記錄單元。

2）進行數(shù)據(jù)采集。在各個炮點被引爆后，啟動記錄單元，設(shè)置采集參數(shù)，然后將炮點起爆系統(tǒng)和信號觸發(fā)系統(tǒng)連接起來，這時，記錄單元就能夠采集相關(guān)數(shù)據(jù)了。在進行信號時，要禁止大型機械的運行及相鄰隧道同期爆破，避免這些噪音帶來的影響，確保信號采集的正確性。同時，要固定信號采集人員，這樣避免出現(xiàn)一些人工錯誤。

3）進行數(shù)據(jù)處理。利用TSP win軟件處理采集到的地震數(shù)據(jù)，這個處理流程包括數(shù)據(jù)調(diào)整、帶通濾波、初級拾取以及處理、炮點能量平衡、損耗系數(shù)Q值估算、反射波的提取、P波與S波分離、速度分析、深度偏移及反射界面撮等，藉此獲得P波和SH波、SV波的深度偏移剖面、時間剖面、反射層提取以及巖體物性參數(shù)等。

4）進行數(shù)據(jù)解譯。TSP礦山地質(zhì)超前預報技術(shù)的核心步驟是進行數(shù)據(jù)解譯。通過分析前期采集和處理的數(shù)據(jù)，然后解譯人員對各種不良地質(zhì)體相對可能具有的物理參數(shù)的理解，對成果圖反映的不良地質(zhì)體的性質(zhì)、類型、位置和規(guī)模進行解譯。結(jié)合P波和S波的動力學特征，從而能夠基本確定前方巖體的性質(zhì)特征。

三、TSP技術(shù)應用中存在的問題及解決措施

1）需要提高TSP技術(shù)探測和解譯水平。正確探測和解譯TSP技術(shù)，需要長時間的經(jīng)驗積累、解譯員地質(zhì)知識以及野外洞內(nèi)地質(zhì)工作基本功的提高。進行探測時，要嚴格按孔距布置震源及傳感器；盡量堅持雙壁探測，使用兩個傳感器，這樣可以彌補地質(zhì)知識不足的弱點；減少噪音及漏炮現(xiàn)象；并且掌握掌子面前方不良地質(zhì)的炮眼布置方法。進行解譯時，要正確選擇、設(shè)定解譯的搜索角和調(diào)諧角；熟悉不良地質(zhì)成因特征和成因標志，從而正確判別不良巖體的性質(zhì)。

2）需要提高TSP技術(shù)預報的準確性和精度。要想在實踐運用提高TSP技術(shù)的準確性和精度，需要結(jié)合地質(zhì)學超前地質(zhì)預報的手段；結(jié)合地質(zhì)雷達探測、聲波探測、紅外線探測等短期超前地質(zhì)預報的物探手段；限定有限超前預報的范圍；擁有超前鉆探的有力配合等。做到這些，對提高TSP技術(shù)的準確性和精度是很有幫助的。

3）提高TSP技術(shù)在實踐運用中的實用性。TSP技術(shù)可以實施綜合超前地質(zhì)預報；判定斷層破碎帶的復合特征、破碎程度及對巖體穩(wěn)定性的影響程度；分析不良地質(zhì)體在成果圖上的表現(xiàn)，并掌握成因特征、成因標志以及前兆標志，為解譯做整備。運用超前鉆探等技術(shù)手段以及短期預報、臨近警報，并在關(guān)鍵區(qū)段進行全面的地質(zhì)跟蹤工作。

四、結(jié)語

在國內(nèi)外諸多礦山井巷掘進及采礦生產(chǎn)工程中，TSP技術(shù)均能體現(xiàn)出它的優(yōu)越性和準確性，作為目前較為可靠的一種地質(zhì)超前預報技術(shù)，希望在礦企中能夠不斷地推廣和運用，為礦山安全管理和快速生產(chǎn)發(fā)揮更為重要的作用。

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