隧道掘进机破岩震源三维地震超前探测装置及方法

摘要

本发明公开了一种隧道掘进机破岩震源三维地震超前探测装置及方法，包括震源传感器阵列、接收传感器及其支撑装置、噪声传感器，以及多通道地震波数据采集仪，多通道地震波数据采集仪，连接震源传感器阵列、接收传感器和噪声传感器，接收地震波信号与噪声源的噪声信号。针对掘进机施工隧道的特殊情况，采用基于独立分量分析理论的震源信号盲源分离方法、震源信号重构方法、以及针对接收传感器信号进行强干扰噪声衰减的方法，最终获得掘进机工作面前方及隧道周围岩体的地质情况及其相应的力学参数，可以实现地质异常体的超前预报，也可以用于评价待开挖区域的围岩质量，为掘进机工作参数优化、保障施工安全提供借鉴。

主权项

隧道掘进机破岩震源三维地震超前探测装置，其特征是：包括震源传感器阵列、接收传感器及其支撑装置、噪声传感器以及多通道地震波数据采集仪，其中：所述震源传感器阵列包括多个根据掘进机刀盘形状设置的震源传感器，安装于刀盘上滚刀后方，接收震源信号；所述震源传感器阵列设有定位单元，采集其所处的空间位置；刀盘固定于掘进机主轴上，掘进机主轴设置有三组以其为中心呈环状分布的接收传感器及其支撑装置，用于接收刀盘破岩震动在地层中传播时遇到不良地质体后反射回来的地震信号；所述噪声传感器安装在掘进机噪声源处，用于记录各个噪声源所产生的噪声信号；所述多通道地震波数据采集仪，连接震源传感器阵列、接收传感器和噪声传感器，接收震源信号与噪声源的噪声信号；同时多通道地震波数据采集仪还与掘进机控制系统保持通信，实时获得掘进机刀盘工作参数；所述接收传感器及其支撑装置，包括三分量检波器、压力传感器、前液压支撑杆、后液压支撑杆、径向液压支撑杆、支撑板和支撑装置导轨，支撑板两端分别设置有前液压支撑杆、后液压支撑杆，前液压支撑杆、后液压支撑杆均连接掘进机主轴，支撑板下端通过径向液压支撑杆固定在支撑装置导轨上，支撑装置导轨套装在掘进机主轴上，支撑板上安装有压力传感器和三分量检波器。