地震勘探法在礦井地質(zhì)工作中的應(yīng)用

陳繼福

（山西大同大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，山西大同037003）

某礦E12614回采工作面地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在掘進(jìn)、回風(fēng)順槽及切眼過(guò)程中共揭露19條斷層，落差為0.9～1.8 m，大部分?jǐn)鄬优c回采工作面斜交，這些斷層對(duì)回采工作產(chǎn)生一定影響。通過(guò)勘查，查明E12614工作面內(nèi)斷層的發(fā)育情況，為礦山技術(shù)決策提供參考依據(jù)。

1 工作方法與技術(shù)

本次采用反射共偏移地震勘探技術(shù)對(duì)E12614工作面內(nèi)的斷層進(jìn)行探測(cè)，所用儀器為便攜式KDZ1114-3型地質(zhì)探測(cè)儀。

反射共偏移地震勘探技術(shù)是基于地震波的反射原理，首先進(jìn)行單邊排列分析，然后確定最佳偏移距（相鄰兩個(gè)激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的距離），當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅降刭|(zhì)界面時(shí)，便產(chǎn)生反射波，且反射波能量的大小受控于不同特性的地質(zhì)界面，通過(guò)多次覆蓋觀(guān)測(cè)采集數(shù)據(jù)，據(jù)此即可辨析地質(zhì)體。

現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)時(shí)，選擇同一個(gè)偏移距，采取單道小步距，同步移動(dòng)震源和接收傳感器，每激發(fā)一次，就可以接收到一道波形，最后得到一張多道記錄，各道的偏移距是一致的，見(jiàn)圖1。

圖1 共偏移距記錄野外施工示意圖

依據(jù)波的反射原理，單道觀(guān)測(cè)有其相應(yīng)的波路圖（見(jiàn)圖2），對(duì)應(yīng)的時(shí)距曲線(xiàn)方程[1]如下：

式中：x為偏移距；v為地震波在探測(cè)介質(zhì)中的傳播速度；t為地震波在探測(cè)介質(zhì)中的傳播時(shí)間；h為探測(cè)對(duì)象的界面深度。

圖2 單道觀(guān)測(cè)系統(tǒng)波路圖

為了保證探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)有效反射波的識(shí)別是關(guān)鍵，為此必須選擇最佳地段接收的“最佳窗口技術(shù)”，準(zhǔn)確選擇最佳偏移距，保證測(cè)試時(shí)反射波同相軸的清晰易辨。而橫向分辨率取決于移動(dòng)步距的大小，故移動(dòng)步距不宜太大[2-5]，見(jiàn)圖3。

圖3 共偏移巷幫測(cè)線(xiàn)布置

2 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果解析

針對(duì)E12614工作面回風(fēng)巷和進(jìn)風(fēng)巷已揭露構(gòu)造，在進(jìn)風(fēng)巷50～370 m（切眼處止）對(duì)工作面內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)，煤層波速采用1 800 m/s。根據(jù)波形分析 JF3、JF4、JF5、JF6、JF7以及QF3、QF2、HF9、HF6發(fā)育情況，具體波形分析結(jié)果，見(jiàn)圖4。

圖4 E12614工作面進(jìn)風(fēng)巷探測(cè)工作面內(nèi)構(gòu)造波形

在回風(fēng)巷切眼-轉(zhuǎn)切眼處（144 m）對(duì)工作面內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)，煤層波速采用1 800 m/s。根據(jù)波形分析 JF6、JF7以及QF3、QF2、HF9、HF6發(fā)育情況，具體波形分析結(jié)果，見(jiàn)圖5。

圖5 E12614工作面回風(fēng)巷探測(cè)工作面內(nèi)構(gòu)造波形

在回風(fēng)巷轉(zhuǎn)切眼-轉(zhuǎn)切眼向后148 m對(duì)工作面內(nèi)構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)，采用反射共偏移探測(cè)方法，煤層波速采用1 800 m/s。根據(jù)波形分析HF2、HF5發(fā)育情況具體波形分析結(jié)果，見(jiàn)圖6。

圖6 E12614工作面回風(fēng)巷探測(cè)工作面內(nèi)構(gòu)造波形解析結(jié)果

綜合上述三張波形解析圖，根據(jù)地震波的振幅、頻率、波長(zhǎng)等參數(shù)的變化，對(duì)工作面內(nèi)煤層變化進(jìn)行分析，在該工作面內(nèi)，JF5、JF7的發(fā)育對(duì)回采有一定的影響。另外在回風(fēng)巷及切眼處的HF9、HF6、HF5、HF2、QF3對(duì)回采也有影響，可根據(jù)本礦的已揭露的地質(zhì)構(gòu)造情況對(duì)影響范圍進(jìn)行分析。各斷層對(duì)工作面影響程度的初步分析，見(jiàn)表1。

表1 各斷層對(duì)回采工作影響程度分析

3 結(jié)語(yǔ)

（1）在該礦利用反射共偏移法探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造是比較合理的，解析結(jié)果和實(shí)際情況相符。為確保準(zhǔn)確性，在具體實(shí)施過(guò)程中應(yīng)盡量采用多方法交叉探測(cè)，這樣可以有效地排除多解性。

（2）在礦井地質(zhì)工作中，物探技術(shù)為解決地質(zhì)問(wèn)題提供了快速、有效的技術(shù)手段，但是地震勘探法同樣有其適應(yīng)性，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，要善于探索，不斷總結(jié)，以達(dá)到理想的探測(cè)效果。