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摘要:工作面內斷層發育不僅嚴重影響了煤炭資源的高效回采，而且給煤礦安全生產帶來了潛在威脅。本文在介紹槽波探測技術理論的基礎上，采用射線模擬方法對槽波探測工作面內部的射線密度進行了研究，證明了透射槽波探測構造發育情況的可行性。最后采用透射槽波對1905N工作面進行了探測，查明了工作面斷層發育情況。透射槽波探測技術能夠有效探查工作面內部的斷層發育，為礦井安全開采提供有效技術支撐。

關鍵詞:透射槽波;斷層;射線模擬

隨著我國煤炭工業的不斷進步，井下回采工作面規模越來越大，地質條件也越來越復雜，要實現高效生產，就需要在采前對工作面的地質條件進行精準探測。針對工作面內小斷層、陷落柱、煤層變薄區和采空區等地質構造，槽波探測技術具有探測距離大、精度高、探測效果直觀的特點，是目前最有效的構造探測手段。

1概括

內蒙古福城礦業有限公司位于寧夏回族自治區銀川市東南，井田位于鄂爾多斯地臺西緣賀蘭山褶皺帶中段東側的新上海廟礦區，含煤地層為本區含煤地層為石炭～二疊系，共含煤12層，可采煤層主要為石炭系太原組上部的9#煤，全區發育良好。9#煤層分為上、下兩個分層。其中9上煤層平均厚度1．35m，9#煤層平均厚度3．58m，9上煤與9#煤分層界限為砂巖，厚0．05～0．27m。煤層頂底板巖性以泥巖和灰巖為主，粉砂巖次之，砂質泥巖零星分布。1905N工作面走向長1760m，傾斜長172．5m。煤層總體厚度4．24m，煤層傾角平均26°。掘進期間探測區域內揭露小斷層較多，其中落差最大的一條斷層揭露于XXX，斷層斷距2．8m，走向NE，傾向NW，傾角20°～25°。受該斷層影響，巷道揭露全巖長度較長，且該斷層有可能向回風延展，貫穿工作，將對回采造成較大影響。為了指導工作面下一步的改造，實現正常回采，需對斷層的產狀、影響范圍及其他可能存在的地質異常體進行探測。

2槽波探測方法及類型劃分

槽波探測是利用在煤層中激發和傳播的導波探查煤層不連續性的一種地球物理方法，是地震勘探的一個分支［1］。槽波探測可以探查小斷層、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、波形特征易于識別、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［2］。槽波探測主要有透射法(圖1)和反射法(圖2)。槽波透射探測方法是在工作面巷道兩側同時布置檢波器和爆破點，一次激發，兩側巷道同時接收地震數據，根據槽波信號的能量衰減情況，探測工作面內的構造分布范圍。槽波反射法是在單條巷道的同一側布置炮點和檢波器，探測巷道側幫200m范圍內的地質構造。

3槽波探測技術的實際應用

3．1槽波探測過程

本次槽波探測在1905N工作面回風巷和運輸巷采煤幫布置檢波點和炮點，采用20m的炮距和10m的道距，回風巷布置檢波點150個，炮點75個，回風巷布置檢波點150個，炮點75個，共布置檢波點300個，炮點150個，測線長度共計3000m。槽波探測過程采用YTZ－3無纜式遙測地震儀，每臺儀器配備長30m測線1條，檢波器3道。投入YTZ－3地震儀110臺，檢波器310道，檢波器采用SN4．60Hz縱波檢波器。每個炮眼深度2．5m，裝藥200g，施工前后歷時2d(布置炮眼1d，井下探測1d)。采集了質量較高的透射槽波數據，透視射線密度高，并覆蓋了整個探測區域。

3．2槽波探測結果

井下采集結束后，原始數據經過數據提取、觀測系統配置等一系列預處理過程后形成單炮記錄，選取s80炮進行數據分析(圖3)，圖中有三組波，即縱波、橫波和槽波。槽波振幅能量對構造反映明顯。槽波振幅能量強的區域表示煤層正常，無構造發育，槽波振幅能量衰減或者缺失區域表示煤層中構造發育。對槽波數據進行頻散分析(圖4)后得出，該區4m煤層厚度槽波埃里相的主頻為100～200Hz，速度為1000m/s［3］。對全部數據按照槽波主頻100～200Hz濾波后，進行槽波CT成像。利用每條射線上槽波振幅能量衰減值不同，采用ART算法，反演出工作面煤層中物性差異情況。如圖5所示，圖5為1905N工作面槽波地震勘探能量衰減CT成像圖。圖中藍色區域代表槽波能量正常穿透區，該區域槽波能量相對較強，表明工作面內部煤層正常;紅黃色區域代表槽波能量低，穿透區或未能穿透，該區域槽波能量相對較弱，表明工作面內部可能有較大的構造存在。結合該區的相關地質背景分析，在1905N工作面內解釋了貫穿工作面的F2斷層。后經回采驗證，槽波解釋斷層與回采揭露斷層位置一致［4］。

4結論

4．1煤礦井下透射槽波探測技術可以有效探測工作

面內部的斷層發育情況，其探測成果能夠為煤礦工作面安全回采提供有利的地質保障。

4．2透射槽波

CT成像技術能夠對工作面內部的斷層發育情況實現較為準確的成像，其成像結果對煤層變化區域反映較好，該方法具有良好的市場推廣前景。

參考文獻:

［1］胡國澤，滕吉文，皮嬌龍，等．井下槽波地震勘探———預防煤礦災害的一種地球物理方法［J］．地球物理學進展，2013，28(01):439－451．

［2］程建遠，李淅龍，張廣忠，等．煤礦井下地震勘探技術應用現狀與發展展望［J］．勘探地球物理進展，2009，32(02):96－100+111+79．

［3］劉天放，潘冬明，李德春，等．槽波地震勘探［M］．徐州:中國礦業大學出版社，1994．

［4］姬廣忠，程建遠，胡繼武，等．槽波衰減系數成像方法及其應用［J］．煤炭學報，2014，39(S2):471－475．

作者:王勇 韓文沖 劉碩 蘇曉云 單位:內蒙古福城礦業有限公司 中煤科工集團西安院有限公司