便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀在馬家溝礦的應(yīng)用

黃世坤

（唐山馬家溝礦業(yè)有限責(zé)任公司，河北 唐山 046031）

便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀在馬家溝礦的應(yīng)用

黃世坤

（唐山馬家溝礦業(yè)有限責(zé)任公司，河北 唐山 046031）

當(dāng)前，物探法由于使用時(shí)間不長(zhǎng)、受多種因素影響，探測(cè)精度上還存在些不足，有待改進(jìn)文章通過(guò)便攜式探測(cè)儀在馬家溝礦實(shí)際中的應(yīng)用實(shí)踐，獲取了實(shí)用的些探測(cè)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐證明：馬家溝礦進(jìn)行構(gòu)造探測(cè)時(shí)，利用儀器的單點(diǎn)和反射共偏移法是較為合理的，分析結(jié)果與實(shí)際情況相符，具有廣泛應(yīng)用前景和明顯經(jīng)濟(jì)效益。

反射波；地質(zhì)探測(cè)；巷道；單點(diǎn)探測(cè)

1 概述

馬家溝礦十水平及十水平以下的地質(zhì)資料，由于鉆孔控制資料少，主要為經(jīng)驗(yàn)推斷。對(duì)于馬家溝礦地質(zhì)條件為Ⅳ-ⅣaⅡdⅣf g的礦井來(lái)說(shuō)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷層多，給礦井防治水、石門揭煤層、巷道支護(hù)、瓦斯管理帶來(lái)很大難度。便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀在馬家溝礦的應(yīng)用，為礦井地質(zhì)和瓦斯地質(zhì)提供技術(shù)支持，可以基本查清生產(chǎn)過(guò)程中的煤層賦存變化和構(gòu)造變化情況，并為防突安全設(shè)計(jì)提供技術(shù)指導(dǎo)；同時(shí)也可查明高地應(yīng)力情況下的支護(hù)可靠性和有效性，并為安全生產(chǎn)提供保障。

2 便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀的工作原理

2.1 單點(diǎn)探測(cè)原理

單點(diǎn)探測(cè)方法來(lái)源于反射地震波地質(zhì)勘探中的自激自收測(cè)量方式，通過(guò)接收地層界面中地震波垂直反射回的信號(hào)，（接收反射波中偏移距為零的垂直反射部分），然后解析算出被測(cè)層的距離或厚度。反射波時(shí)距曲線方程通常如下：

式中：時(shí)間t由波形記錄儀上讀?。徊ㄋ佴蛯?duì)既定波形是已知數(shù)，其取值準(zhǔn)確與否，直接影響到勘測(cè)層距離或厚度的探測(cè)精度。通常，在一定的探測(cè)區(qū)域內(nèi)，巖與煤層等地層的垂向波速基本相對(duì)穩(wěn)定，一般在探測(cè)前可作波速調(diào)查，明確各地層波速分布狀況，為探測(cè)的準(zhǔn)確解析提供依據(jù)。

2.2 反射共偏移法技術(shù)

反射共偏移探測(cè)技術(shù)是根據(jù)反射波地質(zhì)勘探原理，在單線排列的解析基礎(chǔ)上，尋找出最佳偏移距離，然后通過(guò)多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與采集。實(shí)際勘探時(shí)，首先根據(jù)勘探區(qū)域地震地質(zhì)條件，進(jìn)行實(shí)地噪聲調(diào)查對(duì)比與分析；從而確定出最佳共偏移接收窗口及窗口內(nèi)的檢波器間距；最后按選定的步距同步向前移動(dòng)完成勘探任務(wù)。一旦檢測(cè)到被勘探地質(zhì)體中波阻抗差異，（如地質(zhì)層界面等），地震波就會(huì)在該界面處產(chǎn)生一定反射波，且反射能量與界面性質(zhì)密切相關(guān)，這就是進(jìn)行地質(zhì)體勘探分辨的技術(shù)原理?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘探中，常用密集型單道共偏移數(shù)據(jù)解決實(shí)際問(wèn)題，這種方法能滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，它在對(duì)地質(zhì)體連續(xù)追蹤與調(diào)查中發(fā)揮著重要的作用。

現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)時(shí)，通常是在最佳探測(cè)窗口內(nèi)選擇一個(gè)最佳偏移距離，采用單道短步長(zhǎng)檢波，維持震源與接收點(diǎn)間距，同時(shí)使震源和接收源傳感器同步移動(dòng)。每激發(fā)一次隨即接收一次波形，最后得到一張多道波記錄圖，所檢測(cè)的各道波都具有相同的偏移距，圖1為共偏移法現(xiàn)場(chǎng)施工示意圖。另一種方法是通過(guò)對(duì)多個(gè)共震點(diǎn)自動(dòng)排列記錄，也可獲得各種偏移距下的共偏移波圖。利用這種共偏移地震剖面圖，即可準(zhǔn)確有效地識(shí)別出反射波的同相軸線，由于這些波的偏移距相同，數(shù)據(jù)處理時(shí)不需再作時(shí)差校正。實(shí)際勘探中，通常采用這些方法對(duì)于反射波的同相軸線位置及特征進(jìn)行分析探測(cè)，由于方法施工簡(jiǎn)便，特別適用于井下煤巖巷道或采煤工作面小構(gòu)造及異常地質(zhì)體的勘探工作。

圖1 共偏移距記錄野外施工示意圖

3 便攜探測(cè)儀的應(yīng)用實(shí)例

2010年11月11日，在9321S四面溜子道測(cè)點(diǎn)4以東48.6m迎頭探測(cè)，采用單點(diǎn)探測(cè)，按12-1煤層波速采用3200m/s，分析波形見(jiàn)圖2。根據(jù)上述波形、結(jié)合地質(zhì)資料分析，在迎頭以里9.7m～15.74m這幾處異常界面處可見(jiàn)煤層裂隙、煤質(zhì)變化、或斷續(xù)分布的夾石；預(yù)計(jì)在32.54m～44.06m區(qū)段為f 15斷層影響區(qū)域。實(shí)際掘進(jìn)中該區(qū)域?yàn)閿鄬訋?，煤層破碎、壓力大、瓦斯大?/p>

圖2 9321S工作面實(shí)測(cè)結(jié)果

2011年2月10日在0423S一面板溜子道開(kāi)口以西5m采用單點(diǎn)探測(cè)，按12-1煤層波速采用3200m/s，分析波形見(jiàn)圖3。根據(jù)上述波形、結(jié)合地質(zhì)資料分析，在迎頭以里10.0m～21.0m為斷層帶區(qū)域，煤層裂隙發(fā)育、煤質(zhì)松軟，煤層破碎，壓力大。實(shí)際掘進(jìn)中證實(shí)，該區(qū)域瓦斯壓力大。

圖3 0423S工作面實(shí)測(cè)結(jié)果

4 結(jié)論

通過(guò)探測(cè)儀在馬家溝礦實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)踐，獲取了適用于本礦井的各種探測(cè)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛應(yīng)用前景和明顯經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然物探法由于使用時(shí)間不長(zhǎng)、受多種因素的影響，還存在些不足，因此建議：（1）在馬家溝礦的探測(cè)還屬于探測(cè)實(shí)驗(yàn)，探測(cè)的煤層采用經(jīng)驗(yàn)波速值，煤層波速需要實(shí)際揭露后進(jìn)行校正，建議探測(cè)中要及時(shí)校正波速值，提高探測(cè)精度。（2）在馬家溝礦探測(cè)構(gòu)造時(shí)，利用儀器的單點(diǎn)和反射共偏移法是較合理的，分析結(jié)果與實(shí)際情況相符。為確保儀器的解析準(zhǔn)確性，建議在探測(cè)時(shí)多方法交叉結(jié)合進(jìn)行，以排除多解性。（3）物理勘探技術(shù)人員需在以后勘探中總結(jié)儀器使用和波形分析經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)更多物理勘探技術(shù)，更好地為礦井地質(zhì)工作和礦井安全生產(chǎn)提供幫助。

[1]李劍峰.利用震波技術(shù)井下探測(cè)工作面內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造[J].煤礦機(jī)械，2010（12）:37－39.

[2]張平松，劉盛東，李培根.煤礦井巷間地質(zhì)構(gòu)造及其異常多波聯(lián)合探測(cè)技術(shù)與應(yīng)用[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2007（2）:98－100.

[3]陳東，吳慶鳴，程懷舟，等.基于多源數(shù)據(jù)融合的鉆機(jī)超前地質(zhì)探測(cè)系統(tǒng)[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2007（4）:93－98.

[4]劉傳孝.地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)關(guān)鍵巖層分析斷層參數(shù)的研究與應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2005（2）:35-38.

[5]王培月，裴佃飛.復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下255大巷附近地質(zhì)異常地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)研究[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（6）:47-49.

Application of Portable Geological Detecting Instruments inmajiagoumine

HUANG Shi-kun
(Majiagou Mining Co., Tangshan Hebei 046031)

Because of recent use and many other factors, the precision of physical exploration methodcould be improved. Through the application of portable geological detecting instruments in Majiagou, thepractical parameters and experience are achieved. The results show that the single spot and reflection totaldeviation method are reasonable. The analysis matches with the real situation, which proves the instrumentspromising application prospect and economic benefit.

reflection wave; geological exploration; roadway; single spot detection

P 631.43

A

2011-09-27

黃世坤（1974—），男，河北唐山人，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦采掘工作。

劉新光