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      槽波反射法在工作面构造探测中的应用
      新闻作者:技术中心 周凯  发布时间:2019-07-17  查看次数:  放大 缩小 默认
      摘 要:槽波反射法具有在一条煤巷中探测另一侧异常信息且探测距离长等优点,在煤矿开采及工作面布置上具有特别重要的应用价值。本文以枣庄某矿3上1106工作面探测面内构造发育情况为例,利用槽波反射法对工作面运输顺槽进行勘探,综合预测了面内构造发育情况,布置了工作面材料顺槽。结果表明,槽波地震反射法能够准确探测工作面内隐伏断层发育情况。
      关键词:槽波勘探;反射;构造;隐伏断层
      1 引言
      槽波地震勘探是利用在煤层中激发和传播的导波,探查煤层不连续性的—种地球物理方法,是地震勘探的一个分支。槽波地震勘探可以探查小断层、陷落柱、煤层分叉与变薄带、采空区及废弃巷道等地质异常,具有探测距离大、精度高、抗干扰能力强、波形特征较易于识别以及最终成果直观的优点,尤其在探测精度和距离上优于其他煤矿井下勘探方法,是目前最有效的探测方法之一。
      槽波地震勘探分为槽波透射法与槽波反射法,其中槽波反射法是可以在一条煤巷中向两侧进行小构造等其他异常的探测,这在采矿上的实用价值特别大。所以它是槽波地震探测技术的重要部分。
      2 反射槽波原理
      槽波反射法的有效波是反射槽波信号。如果槽波在煤层中传播遇到了煤层中的不连续体,即遇到了地震波的波阻抗(速度和密度差异)的分界面,就会产生反射槽波信号,因此,识别出这些反射槽波信号就能直接判断出煤层不连续体的位置。如图1所示,炮点与检波点布置在同一巷道内,炮点就在排列附近。

      图1 槽波反射法勘探示意图
      3、应用实例
      3.1 地质任务
      为查明枣庄某矿3上1106工作面地质构造发育情况,为3上1106工作面工作面设计与回采工作提供地质保障,据《煤矿安全规程》规定,结合井下工作面采掘工程揭露资料及合同要求,确定了该3上1106工作面运输巷自村庄保护煤柱至现迎头1200米,3上1106材料巷自二线船闸煤柱至现迎头615米,采用槽波反射地震勘探的地质任务如下:
      (1)探测FN1-1逆断层、F1逆断层在工作面内延展方向;
      (2)根据物探结果,分析FN1-1逆断层、F1逆断层等隐伏断层在工作面内的延展情况。
      3.2 地质概况
      3.2.1 工作面概况
      3上1106工作面井下东部为西十一采区四条下山和二线船闸保护煤柱;南部为3上1104工作面(已回采完毕);西部为井田边界煤柱;北部为设计3上1108工作面,尚未进行工作面开采;工作面中存在几条巷道(部分3上1104材料巷、01探巷、3上1104 03探巷及3上1104 1号探巷);
      3上1106工作面对应地面北部为张白庄南港、张白庄和城新村;东部位于二线船闸保护煤柱内;西部为井田边界煤柱;其他主要为昭阳湖区和芦苇荡,地面标高+33.83m~+36.67m;
      3上1106运输巷东起3上1105转载联络巷2’#点前7.6m,西至3上1106面切眼,开门点层位为3上煤层底板,全长约1670.0m。3上1106材料巷东起3上1104材料巷7#点前35.0m,西至3上1106面切眼,开门点层位为3上煤层,全长约1523.0m。3上1106切眼北起3上1106面运输巷,南至3上1106面材料巷,全长约68.0m。
      3.3 观测系统布置
      结合探测任务并充分研究了3上1106工作面相关地质资料,本次槽波地震采用槽波反射勘探观测系统,即在3上1106工作面运巷掘进方向左帮激发接收。整个槽波工区围绕3上1106工作面,观测系统布置在运巷掘进方向左帮。运巷12号点后20m至20号点前139.65m,测线总长度667.8m,控制勘探解析范围为12号点后7.5m至20号点前117.15m,共625m。
      表3-1 炮点接收点参数表


      图3-1 3上1106工作面运巷左帮槽波勘探施工布置平面图
      炮点沿运巷左帮自12号点后20m至20号点前139.65m布置,每20m布置一个炮点,炮点总数31个,即为S1→S31,其中因个别炮孔施工条件限制,距离偏移。每个炮孔深2m,高度距底板1.5m,方向垂直于煤壁,使用1段瞬发雷管,药量200g。接收点沿运巷左帮自12号点前5m至20号点前94.65布置,每10m布置一个接收点,共60个接收点,即G1→G60。传感器利用检波器延长钢钎嵌入到煤层内部,高度距底板1.5m,尽量布置在煤层中。
      3上1106工作面运巷槽波反射勘探炮点接收点参数见表3-1。
      3上1106工作面运巷左帮槽波勘探施工布置平面图见图3-1。
      3.4 工作量及质量评述
      3.2.1 工作量统计
      本次3上1106工作面运巷槽波地震反射勘探共采集到有效数据31炮,接收点数60点,接收道数1860道,测线测度667.8m,测线控制有效解析长度625m,3上1106工作面运巷槽波勘探工作量一览表见表3-2。
      表3-2 3上1106工作面运巷槽波勘探工作量一览表
      4、槽波地震资料处理分析
      井下所采集的槽波地震数据需经过专门处理才能转化为直观的槽波成果图,显现勘探区域内的地质异常体的分布特点。本次槽波地震勘探数据处理工作采用了福州华虹智能科技股份有限公司发行的《KDZ3114矿井分布式震波勘探仪(解析软件)》软件平台。
      4.1 槽波数据处理成果
      经过上述流程处理,得到《枣庄某矿3上1106工作面运巷槽波共中心点时间水平叠加剖面图》、《枣庄某矿3上1106工作面运巷槽波共炮点时间水平叠加剖面图》详见图4-1、图4-2。

      图4-1 3上1106工作面运巷槽波共中心点时间水平叠加剖面图

      图4-2 3上1106工作面运巷槽波共炮点时间水平叠加剖面图
      在时间水平叠加剖面图中,振幅(能量)明显增强位置代表存在波阻抗差异位置,并对异常相位连续性进行追踪,从而确定波阻抗差异异常界面发育及延展形态。
      据此通过图4-1:3上1106工作面运巷槽波共中心点时间水平叠加剖面图可以确定勘探解释范围内存在7处异常,并分别命名为IDF1、IDF2、IDF3、IDF4、IDF5、IDF6、IDF7;通过图4-2:3上1106工作面运巷槽波共炮点时间水平叠加剖面图可以确定勘探解释范围内存在3处异常,对应共中心点时间水平叠加剖面图中IDF1、IDF2、IDF7,综合分析以上水平叠加剖面图共得到7处槽波地震勘探异常区,即为IDF1、IDF2、IDF3、IDF4、IDF5、IDF6、IDF7。
      4.3 综合地质解释
      根据综合地质解析的解析方法对3上1106工作面运巷槽波水平叠加剖面图中命名为IDF1、IDF2、IDF3、IDF4、IDF5、IDF6、IDF7的7处异常进行地质定性分析,3上1106工作面运巷槽波反射勘探地质异常解析表见表4-1,3上1106工作面运巷槽波勘探综合解释成果图见附图1~2,3上1106工作面运巷槽波勘探地质分析成果图见附图3。
      表4-1 3上1106工作面运巷槽波勘探地质异常解析表
      5、结论
      (1)对于工作面已掘一条巷道布置下一条巷道,反射槽波探测具有探测距离长,构造、采空易判断的优点,节省了生产时间,提高了生产效率。
      (2)由于槽波自身的频散特性,导致槽波的波列随传播距离增大而不断散开,振幅减弱,降低了信噪比,不利于反射信号的提取,同时降低了探测分辨率,速度比较难以确定,对边界的精准定位带来了困难。
      附图1 3上1106工作面运巷槽波勘探综合解释成果图(1)

       
      附图2 3上1106工作面运巷槽波勘探综合解释成果图(2)

      附图3 3上1106工作面运巷槽波勘探地质解析成果图

       
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