翟会超，闫满志，刘万富，靳 宝

（河北钢铁集团矿业有限公司田兴铁矿，河北 唐山 063000）

TRT6000系统在田兴铁矿井巷掘砌施工中的应用研究

翟会超，闫满志，刘万富，靳 宝

（河北钢铁集团矿业有限公司田兴铁矿，河北 唐山 063000）

本文阐述了TRT6000型超前探测系统的工作原理和该系统对预报地质情况分析的功能。通过对田兴铁矿西北回风井平巷超前探测预报，准确分析了掌子面前方不同区段范围内的岩体地质状况。从而合理加强平巷施工过程中注浆治水、围岩支护等环节的组织管理，以防止危害发生，保证井下巷道施工安全。

TRT；超前探测；应力波；井巷掘砌

1 概述

田兴铁矿矿区资源保有储量14.5亿t，设计年产矿石1500万t，是目前国内最大在建地下铁矿山。矿区水文地质条件复杂，且经过1976年唐山大地震，矿区内地质构造发生明显变化，井巷掘进过程中多遇断层、破碎带等不利地质条件，给井下施工带来困难。为保证井巷掘砌工程的安全开展，研究利用TRT6000型超前预报系统对井巷工作面前方设定范围内进行超前地质探测，根据系统探测结果分析地质情况，为后续的掘砌施工组织提供依据，有效避免突发涌水带来的危害，保障了井下作业人员、设备的安全。

2 TRT6000系统简介

TRT（Tunnel Reflection Tomography）6000型超前预报系统主要包括主机、基站、无线模块、传感器、触发器五个主要部分。

TRT6000是“隧道地震波反射层析成像技术”的简称，该技术的基本原理在于当地震波遇到声学阻抗差异界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过分析，被用来了解隧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。正常入射到边界的反射系数计算公式见式（1）。

式中：R为反射系数；ρ1、ρ2为岩层的密度；V等于地震波在岩层中的传播速度。

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，当地震波从软岩传播到硬的围岩时，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。通过分析，被用来了解探测工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置、形状、大小。

3 工程应用实例

田兴铁矿矿区位于青龙河断裂东侧，为司马复向斜次级构造－司贾复向斜的南半部分，矿区褶皱、断裂较为复杂。地下水系发育，在井巷掘砌过程中常有大量涌水，给施工来极大影响。西北回风井净直径5.6m，井深397m，冷冻段190m，现已转入平巷施工。为保证安全施工，以“有掘必探、探测先行”为施工方针，利用TRT6000对工作面前方进行超前探测，预测分析岩体地质实际情况。

此次，TRT6000超前探测系统震源与检波器布置如图1所示。

图1 TRT6000系统震源和检波器布置图

根据已经揭露的巷道围岩实际情况，为充分、准确探测前方岩体节理裂隙发育特征，确定本次超前探测对象为掌子面前方110m，以巷道为中心左右各20m的所有范围内岩体。利用后处理软件对现场采集的数据进行分析，得出研究范围内岩体的纵波平均速度为4500m／s，依据冶金部围岩分类方法，该段岩体属于II类，岩石较为完整。各区段分析如下。

首先，掌子面前方0～50m范围内，岩石致密，节理裂隙未发育，完整性好，可基本判断该段内巷道施工遇到大量涌水的可能性很低。

其次，50～80m范围内岩体地质性质发生变化，前方有少数零星的软弱反射体，且右侧出现局部软弱夹层或小溶洞，巷道掘进至此段时，要加强对右侧探水工作，做好注浆治水的相应准备工作，以防涌水突来的危害。

最后，80～110m范围内存在较多不规则反射波，且反射系数以负数为主，岩体节理裂隙发育，推测该段为破碎状岩层，完整性较差，建议加强该段巷道施工的防治水和围岩支护。

TRT6000探测结果见图2。

图2 TRT6000系统探测结果

经合理组织施工，探测工作面前方已掘进近20m，巷道围岩完整，未发现破碎带和断层等不良地质情况，同时该施工段内涌水很小，涌水量＜10m3／h，属于正常掘砌，与TRT6000型超前探测系统的预报结果十分吻合。

4 结论

本文利用TRT6000型超前探测系统对田兴铁矿西北回风井平巷掘砌施工进行超前探测预报，准确识别巷道掌子面前方不同区段范围内的岩体节理裂隙发育状况，岩体结构分布情况，地下涌水突发的可能性，以及围岩稳定性。据此在施工过程中对如注浆治水、围岩支护等不同区段的相应主要隐患问题加强管理，保证井下巷道掘砌施工安全。另外，施工所揭露的围岩信息表明TRT系统探测结果精确度高。

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Study on the application of TRT about roadway excavation and lining in tianxing iron mine

ZHAI Hui-chao，YAN Man-zhi，LIU Wan-fu，JIN bao
（Tianxing Iron Mine of Hebei Iron Steel Group Mining Inc.，Tangshan 063000，China）

In this paper，author expounds the operational principle and function of tunnel reflection tomography.Through forward probe to tunnel of northwest return air shaft of Tianxing iron mine，author analyses truely the geological condition in front of the working face.Then，the reasonable statement of arrange such as grouting treatment and Surrounding rock supporting could be ensured，and construction safety of tunnel could be guaranteed.

tunnel reflection tomography；forward probe；stress wave；roadway excavation and lining

TD265

B

1004-4051（2013）04-0070-02

2012-10-26

翟会超（1981－），男，汉族，博士，工程师，毕业于东北大学采矿工程专业，现就职于河北钢铁集团矿业有限公司田兴铁矿，研究方向为采矿方法、岩体冒落规律、空区治理。E-mail：zhaihuichao hu＠163.com。