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槽波反射法在工作面構造探測中的應用
新聞作者:技術中心 周凱  發布時間:2019-07-17  查看次數:  放大 縮小 默認
摘 要:槽波反射法具有在一條煤巷中探測另一側異常信息且探測距離長等優點,在煤礦開采及工作面布置上具有特別重要的應用價值。本文以棗莊某礦3上1106工作面探測面內構造發育情況為例,利用槽波反射法對工作面運輸順槽進行勘探,綜合預測了面內構造發育情況,布置了工作面材料順槽。結果表明,槽波地震反射法能夠準確探測工作面內隱伏斷層發育情況。
關鍵詞:槽波勘探;反射;構造;隱伏斷層
1 引言
槽波地震勘探是利用在煤層中激發和傳播的導波,探查煤層不連續性的—種地球物理方法,是地震勘探的一個分支。槽波地震勘探可以探查小斷層、陷落柱、煤層分叉與變薄帶、采空區及廢棄巷道等地質異常,具有探測距離大、精度高、抗干擾能力強、波形特征較易于識別以及最終成果直觀的優點,尤其在探測精度和距離上優于其他煤礦井下勘探方法,是目前最有效的探測方法之一。
槽波地震勘探分為槽波透射法與槽波反射法,其中槽波反射法是可以在一條煤巷中向兩側進行小構造等其他異常的探測,這在采礦上的實用價值特別大。所以它是槽波地震探測技術的重要部分。
2 反射槽波原理
槽波反射法的有效波是反射槽波信號。如果槽波在煤層中傳播遇到了煤層中的不連續體,即遇到了地震波的波阻抗(速度和密度差異)的分界面,就會產生反射槽波信號,因此,識別出這些反射槽波信號就能直接判斷出煤層不連續體的位置。如圖1所示,炮點與檢波點布置在同一巷道內,炮點就在排列附近。

圖1 槽波反射法勘探示意圖
3、應用實例
3.1 地質任務
為查明棗莊某礦3上1106工作面地質構造發育情況,為3上1106工作面工作面設計與回采工作提供地質保障,據《煤礦安全規程》規定,結合井下工作面采掘工程揭露資料及合同要求,確定了該3上1106工作面運輸巷自村莊?;っ褐料鐘?200米,3上1106材料巷自二線船閘煤柱至現迎頭615米,采用槽波反射地震勘探的地質任務如下:
(1)探測FN1-1逆斷層、F1逆斷層在工作面內延展方向;
(2)根據物探結果,分析FN1-1逆斷層、F1逆斷層等隱伏斷層在工作面內的延展情況。
3.2 地質概況
3.2.1 工作面概況
3上1106工作面井下東部為西十一采區四條下山和二線船閘?;っ褐?;南部為3上1104工作面(已回采完畢);西部為井田邊界煤柱;北部為設計3上1108工作面,尚未進行工作面開采;工作面中存在幾條巷道(部分3上1104材料巷、01探巷、3上1104 03探巷及3上1104 1號探巷);
3上1106工作面對應地面北部為張白莊南港、張白莊和城新村;東部位于二線船閘?;っ褐?;西部為井田邊界煤柱;其他主要為昭陽湖區和蘆葦蕩,地面標高+33.83m~+36.67m;
3上1106運輸巷東起3上1105轉載聯絡巷2’#點前7.6m,西至3上1106面切眼,開門點層位為3上煤層底板,全長約1670.0m。3上1106材料巷東起3上1104材料巷7#點前35.0m,西至3上1106面切眼,開門點層位為3上煤層,全長約1523.0m。3上1106切眼北起3上1106面運輸巷,南至3上1106面材料巷,全長約68.0m。
3.3 觀測系統布置
結合探測任務并充分研究了3上1106工作面相關地質資料,本次槽波地震采用槽波反射勘探觀測系統,即在3上1106工作面運巷掘進方向左幫激發接收。整個槽波工區圍繞3上1106工作面,觀測系統布置在運巷掘進方向左幫。運巷12號點后20m至20號點前139.65m,測線總長度667.8m,控制勘探解析范圍為12號點后7.5m至20號點前117.15m,共625m。
表3-1 炮點接收點參數表


圖3-1 3上1106工作面運巷左幫槽波勘探施工布置平面圖
炮點沿運巷左幫自12號點后20m至20號點前139.65m布置,每20m布置一個炮點,炮點總數31個,即為S1→S31,其中因個別炮孔施工條件限制,距離偏移。每個炮孔深2m,高度距底板1.5m,方向垂直于煤壁,使用1段瞬發雷管,藥量200g。接收點沿運巷左幫自12號點前5m至20號點前94.65布置,每10m布置一個接收點,共60個接收點,即G1→G60。傳感器利用檢波器延長鋼釬嵌入到煤層內部,高度距底板1.5m,盡量布置在煤層中。
3上1106工作面運巷槽波反射勘探炮點接收點參數見表3-1。
3上1106工作面運巷左幫槽波勘探施工布置平面圖見圖3-1。
3.4 工作量及質量評述
3.2.1 工作量統計
本次3上1106工作面運巷槽波地震反射勘探共采集到有效數據31炮,接收點數60點,接收道數1860道,測線測度667.8m,測線控制有效解析長度625m,3上1106工作面運巷槽波勘探工作量一覽表見表3-2。
表3-2 3上1106工作面運巷槽波勘探工作量一覽表
4、槽波地震資料處理分析
井下所采集的槽波地震數據需經過專門處理才能轉化為直觀的槽波成果圖,顯現勘探區域內的地質異常體的分布特點。本次槽波地震勘探數據處理工作采用了福州華虹智能科技股份有限公司發行的《KDZ3114礦井分布式震波勘探儀(解析軟件)》軟件平臺。
4.1 槽波數據處理成果
經過上述流程處理,得到《棗莊某礦3上1106工作面運巷槽波共中心點時間水平疊加剖面圖》、《棗莊某礦3上1106工作面運巷槽波共炮點時間水平疊加剖面圖》詳見圖4-1、圖4-2。

圖4-1 3上1106工作面運巷槽波共中心點時間水平疊加剖面圖

圖4-2 3上1106工作面運巷槽波共炮點時間水平疊加剖面圖
在時間水平疊加剖面圖中,振幅(能量)明顯增強位置代表存在波阻抗差異位置,并對異常相位連續性進行追蹤,從而確定波阻抗差異異常界面發育及延展形態。
據此通過圖4-1:3上1106工作面運巷槽波共中心點時間水平疊加剖面圖可以確定勘探解釋范圍內存在7處異常,并分別命名為IDF1、IDF2、IDF3、IDF4、IDF5、IDF6、IDF7;通過圖4-2:3上1106工作面運巷槽波共炮點時間水平疊加剖面圖可以確定勘探解釋范圍內存在3處異常,對應共中心點時間水平疊加剖面圖中IDF1、IDF2、IDF7,綜合分析以上水平疊加剖面圖共得到7處槽波地震勘探異常區,即為IDF1、IDF2、IDF3、IDF4、IDF5、IDF6、IDF7。
4.3 綜合地質解釋
根據綜合地質解析的解析方法對3上1106工作面運巷槽波水平疊加剖面圖中命名為IDF1、IDF2、IDF3、IDF4、IDF5、IDF6、IDF7的7處異常進行地質定性分析,3上1106工作面運巷槽波反射勘探地質異常解析表見表4-1,3上1106工作面運巷槽波勘探綜合解釋成果圖見附圖1~2,3上1106工作面運巷槽波勘探地質分析成果圖見附圖3。
表4-1 3上1106工作面運巷槽波勘探地質異常解析表
5、結論
(1)對于工作面已掘一條巷道布置下一條巷道,反射槽波探測具有探測距離長,構造、采空易判斷的優點,節省了生產時間,提高了生產效率。
(2)由于槽波自身的頻散特性,導致槽波的波列隨傳播距離增大而不斷散開,振幅減弱,降低了信噪比,不利于反射信號的提取,同時降低了探測分辨率,速度比較難以確定,對邊界的精準定位帶來了困難。
附圖1 3上1106工作面運巷槽波勘探綜合解釋成果圖(1)

 
附圖2 3上1106工作面運巷槽波勘探綜合解釋成果圖(2)

附圖3 3上1106工作面運巷槽波勘探地質解析成果圖

 
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