槽波反射技術(shù)在工作面斷層探測(cè)中的應(yīng)用

吳江，關(guān)奇，張凱金，楊焱鈞潞安新疆煤化工（集團(tuán)）有限公司；中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司

槽波反射技術(shù)在工作面斷層探測(cè)中的應(yīng)用

吳江1，關(guān)奇2，張凱金1，楊焱鈞2
1潞安新疆煤化工（集團(tuán)）有限公司；2中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司

槽波反射技術(shù)可以對(duì)單條巷道側(cè)幫小構(gòu)造進(jìn)行超前探測(cè)，對(duì)于工作面安全回采意義重大。斷層是導(dǎo)致工作面回采困難的主要隱蔽致災(zāi)因素。利用槽波地震探測(cè)技術(shù)，在潞新二礦E4207工作面開展反射法探測(cè)。結(jié)合CT成像結(jié)果，查明了工作面內(nèi)斷層的位置和走向，取得了良好的勘探效果，為工作面安全回采提供了可靠的依據(jù)。

槽波地震勘探；反射法；斷層；CT成像

1 概述

在機(jī)械化采煤生產(chǎn)中，首先遇到的問題是不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)工作面內(nèi)部的隱蔽致災(zāi)因素，以致造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。物探技術(shù)作為一項(xiàng)不可替代的探測(cè)手段，在水害預(yù)防、治水復(fù)礦等保障礦井安全方面帶來很大的社會(huì)效益。在眾多物探手段中，槽波地震勘探可以探查小斷層、陷落柱、煤層分叉與變薄帶、采空區(qū)及廢棄巷道等地質(zhì)異常，尤其在探測(cè)精度和距離上優(yōu)于其他煤礦井下勘探方法，目前已成為工作面內(nèi)部小構(gòu)造探測(cè)的首選方法[1]。

本文通過對(duì)潞新二礦E4207工作面反射槽波數(shù)據(jù)的分析和處理，得到槽波的偏移成像圖，圈定了工作面內(nèi)DF88斷層的走向和延伸狀況，確定了落差的大致變化趨勢(shì)，為工作面巷道掘進(jìn)提供了直觀、合理的技術(shù)指導(dǎo)。

2 槽波反射技術(shù)

（1）技術(shù)簡(jiǎn)介。槽波在煤層中傳播遇到煤層中的不連續(xù)體，就會(huì)產(chǎn)生反射槽波信號(hào)。因此，識(shí)別出這些反射槽波信號(hào)就能直接判斷出煤層不連續(xù)體的位置。如圖1所示，炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)布置在同一巷道內(nèi)，炮點(diǎn)就在排列附近。槽波反射法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在一條煤巷中向兩側(cè)進(jìn)行小構(gòu)造的探測(cè)，這在采礦上的實(shí)用價(jià)值很大。

圖1 槽波反射法勘探示意圖

（2）槽波反射勘探數(shù)據(jù)處理流程。反射槽波資料的數(shù)據(jù)處理流程為：數(shù)據(jù)預(yù)編輯→建立觀測(cè)系統(tǒng)→動(dòng)校正→疊加→偏移。由于槽波在傳播過程中，如果遇上斷層面等構(gòu)造的阻擋反射回來以埃里相為主的槽波，通過分析其埃里相頻率、利用窄帶濾波首先提取反射波，然后對(duì)此進(jìn)行包絡(luò)計(jì)算，最后實(shí)現(xiàn)疊加和偏移。另外，槽波本身具有頻散特性，加之直達(dá)槽波能量很強(qiáng)，使得反射槽波信號(hào)往往會(huì)被掩蓋，所以數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要很大程度地壓制直達(dá)槽波，來增強(qiáng)反射槽波的信噪比[2]。

3 應(yīng)用實(shí)例

（1）工作面概況。潞新二礦E4207尚未掘進(jìn)，此次探測(cè)使用槽波反射勘探，利用E4206既有巷道，將激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)布置在同一條巷道。根據(jù)三維地震勘探成果，在工作面內(nèi)存在一條落差為5m的DF88正斷層，該斷層可能在掘進(jìn)過程中揭露。此次主要探測(cè)任務(wù)是查明該E4206巷道側(cè)幫未開采區(qū)域600m范圍內(nèi)DF88斷層的走向及延展情況。

（2）勘探設(shè)計(jì)。本次反射槽波探測(cè)主要沿E4206工作面皮帶運(yùn)輸順槽臨E4207工作面?zhèn)葞兔罕谏喜贾门邳c(diǎn)和檢波器。共設(shè)計(jì)激發(fā)點(diǎn)47個(gè)，間距20m，接收點(diǎn)81個(gè)，道間距10m。施工采用YTZ-3無纜遙測(cè)礦用地震儀，采樣間隔0.25ms，記錄長(zhǎng)度2s。施工過程中，按測(cè)點(diǎn)標(biāo)記位置布設(shè)儀器和檢波器。檢波器之間用測(cè)線連接，固定到巷道煤壁煤層中。每個(gè)炮點(diǎn)激發(fā)，所有的接收點(diǎn)均接收。

（3）數(shù)據(jù)處理。原始資料經(jīng)過窄帶濾波、時(shí)差校正、動(dòng)校正等預(yù)處理后，采用CT成像算法對(duì)可能存在的反射面成像，成像結(jié)果如圖2所示。反射槽波成像結(jié)果中，藍(lán)色區(qū)域?yàn)檎^(qū)域，靠近測(cè)線一側(cè)的紅黃色條帶為斷層反射面位置，由反射面變化趨勢(shì)推斷探測(cè)區(qū)內(nèi)斷層的發(fā)育情況。

圖2 反射槽波CT成像圖

圖中原三維地震解釋的DF88斷層位置有一個(gè)條帶狀的異常區(qū)，該區(qū)域槽波解釋了斷層CF1，CF1斷層是對(duì)DF88斷層的修正。結(jié)合單炮數(shù)據(jù)綜合分析，查明了DF88斷層的發(fā)育情況，重新確定了DF88斷層的延展方向及尖滅點(diǎn)，同時(shí)未發(fā)現(xiàn)其它地質(zhì)異常情況。反射槽波解釋成果后期驗(yàn)證認(rèn)為：采用反射槽波探測(cè)解釋的DF88斷層與實(shí)際回采位置較為一致，探采驗(yàn)證效果良好。這表明反射槽波技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)反射槽波探測(cè)資料成像，并取得良好效果，該方法具有較好的應(yīng)用前景。

4 結(jié)論

（1）槽波地震勘探從煤礦井下直接對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行探測(cè)，相比于地面地震的方法，距離目標(biāo)體更近，精度、可信度更高。應(yīng)用槽波地震反射技術(shù)探測(cè)潞新二礦DF88斷層的走向及延展長(zhǎng)度等取得較好的應(yīng)用效果。

（2）井下槽波地震勘探布置方式靈活多變，槽波反射探測(cè)可以將排列布置在同一條巷道，施工難度小，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

（3）反射槽波CT成像結(jié)果直觀，探采驗(yàn)證效果良好，是工作面內(nèi)部構(gòu)造探測(cè)的有效手段。

[1]樂勇，王偉，申青春，呂東亮.槽波地震勘探技術(shù)在工作面小構(gòu)造探測(cè)中的應(yīng)用[J].煤田地質(zhì)與勘探，2013,41（4）：74-77

[2]趙朋朋，張軍，劉毅.槽波反射法在工作面小構(gòu)造探測(cè)中的應(yīng)用[J].中州煤炭.2016,250（10）：138-141

[3]廉潔，李松營(yíng)，王偉，姚小帥，郭國(guó)鵬，王康.槽波地震勘探技術(shù)在義馬礦區(qū)的應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2015,43（12）：0162-165