槽波地震勘探在矿井地质构造探测中的应用.pdf

2 0 1 7年第 2期 江西煤炭科技 6 5 槽波地震勘探在矿井地质构造探测中的应用 王海 东 山西新景矿煤 业有 限责任 公司地质 测量部 ， 山西阳泉0 4 5 0 0 0 摘要 以阳煤新景矿 3 2 1 4工作面为研究对象， 采用透射 、 反射结 合的槽波地震 勘探对工作 面进行地质构造超 前探测 ． 探 明工作面内各种地质构造及异 常体， 指导采掘巷道合 理布置 ， 保障安全生产。 关键词 地震勘探 ； 超前探测 ； 地质构造 中图分类号 T D 1 6 6 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 6 2 5 7 2 2 0 1 7 0 2 0 0 6 5 0 2 Ap p l i c a ti o n o f Ch a n n e l Wa v e S e i s mi c Ex p l o r a t i o n i n De t e c t i o n o f] V I ine Ge o l o g i c a l S t r u c t u r e Wa n g Ha i d o n g C ． e d o gic al S u r v e y D e p t ． ， S h a n x i X i n j i n g C o a l I n d u s t r y C o ． ， L t d ． ， Y a n g q u a n ， S h a n x i O 4 5 0 0 O Ab s t r a c t T h e p a p e r t a k e s t h e 3 2 1 4 w o r k i n g f a c e i n X i n j i n g c o l l i e r y o f Y a n g q u a n c o a l i n d u s t r y g r o u p a s t h e r e s e a r c h o b j e c t ， b y u s i n g t h e c h a n n e l w a v e s e i s mi c e x p l o r a t i o n wh i c h c o mb i n e d t r a n s mi s s i o n wi th r e fl e c ti o n t o p e r f o r m a d v a n c e d d e t e c t i o n of g e o l o g i c al s t r u c t u r e o n w o r k f a c e ． T h e d e t e c ti o n fi g u r e d o u t a l l k i n d s o f g e o l o g i c al s t r u c t u r e an d a n o malo u s b o d y o f t h e wo r k f a c e ， S O a s t o gui d e the rati o n a l d i s t r i b u t i o n of mi n i n g r o a d w a y ． and g u a r ant e e the p rod u c t i o n s a f e t y ． Ke y wo r d s s e i s mi c e x p l o rat i o n； a d v an c e d d e t e c t i o n； g e o l o g i c a l s t r u c t u r e 槽波地 震勘探 是利用 在煤层 中激发 和传播 的导波、 以探查煤层中的构造分 布以及煤层厚度 变化情况的一种地球物理方法 。它具有探测距离 大、 精度高 、 抗电干扰能力强 、 波形特征较容易识 别以及最终成果直观 的优点 [ 1 ]。 在煤矿井下陷落 柱、 冲刷带 、 断层 、 应力集 中区等方 面具有 良好 的 应用意义 。 阳煤新 景 公 司3 煤3 2 1 4 工作 面走 向长 1 3 0 2 m， 倾斜长2 l 1 m。 根据地表三维地震勘探资料 ， 结 合巷道掘进地质资料分 析 ， 3 2 1 4 I作 面 内地质构 造 现象 较为发育 顺槽巷道掘进期 间曾揭露 多 条断层 、 陷落柱 ； 切巷掘进期 间揭露 顶板砂岩 冲 刷 区 ， 期 间伴 生多条 断裂 构造 ， 对掘进 区域煤层 厚度变化造成较大影响。提前探 明工作 面地质构 造赋存情 况 ， 对工作面的 回采工作具 有较大的指 导意义。 1 勘探任务 为 了提前 探测 3 2 1 4 工 作 面内地质 构造 情况 及其对安 全 回采 的影响程度 ，为 工作面安 全 回 采提供 可靠 资料依据 ，经研究 决定对 3 2 1 4 3 5 作 面距 切 巷0 ～1 0 0 0 m 范 围应 用槽 波勘 探技 术 进 行超前探测。 勘探范围为工作面距切巷0 ～1 0 0 0 m 范 围 ， 其 中透射 勘探 范 围0 ～1 0 0 0 m； 反射 勘探 范 围 5 0 0 1 0 0 0 m 。 本 次3 2 1 4 工作面槽波探测 的地质任务 如下 ① 查明探测范围工作面内煤层异常区、 瓦斯富集 区范围， 确定异常区边界 ， 边界线摆动误差控制在 1 0 m以内； ② 探查工作面 内褶 曲、 断层等异常构 造 ， 查明落差大于 1 ／ 2 煤厚 以上断层 的断距 、 产状 、 延伸长度等 ，要求断层平面摆动误差小于 1 0 m ； ③ 探查冲刷 区范围及其对煤厚影响程度 ， 以及其 他地质异常情况 。 2 观测 系统设 计 此次探测主要采用透射槽波勘探进行设计施 6 6 江西煤炭科技 2 0 1 7年第 2期 工 ．对工作面内疑似断层发育 的区域增加反射槽 波勘探 ， 确保最终解释成果的稳定和准确。 根据探测地质任务 ，结合现场踏勘情况 ， 确 定观测系统布置方 案。即 在3 2 1 4 ； I 作 面 回风顺 槽 、 切 巷和进风顺槽 布置检波器 ， 在 进风顺槽 布 置炮 点 。 2 ． 1 反射 系统设 计 反射槽波地震勘探观测系统具体设计如下 1 在 3 2 1 4工 作 面 进 风 顺 槽 内距 离 切 眼 5 0 5 9 9 5 m段布置检波点 ， 道间距为l O i n ， 共计布 设4 8 个检波点。 2 在3 2 1 4 25作面进风顺槽 内距离切眼1 0 ～ i 0 0 0 m段布置炮点 ， 炮间距1 0 m， 共设计1 0 0 炮。 3 放炮点编号顺序为 P l P l O 0 进风顺槽 内距 离切 眼 l O I l l 处为P 1 炮 。 反射槽 波地震勘 探共计检 波点4 8 个 ，炮点 1 0 0 个 。 ● 反射槽 波地震勘探 的观测系统 主要参 数 道 间距 1 0 m； 炮 间距1 0 i n ； 总道数4 8 ； 总炮数1 0 0 。 2 ． 2 透射 系统设计 1 在3 2 1 4 25作面 回风顺槽及切眼布置检波 点 ． 道 间距为1 0 i n ， 由于部分区域存在支护 ， 无法 布设 检 波点 。 因此 共计 布设 l 1 2 个检 波 点 [ 2 ]。 2 在3 2 1 4 - 1 作面进风顺槽布置炮点 ，炮间 距1 0 m， 共设计1 0 0 炮 。 3 放炮点编号顺序为 P 1 P l O 0 切眼附近 为第一 炮 。 透射槽 波地震勘探共计检波点 1 1 2 个 ，勘探 距离 i 0 0 0 IT I 回风顺槽 、 2 1 0 m 切眼 ， 共计放炮 1 0 0 炮 。 透射 槽 波地 震勘 探 的观 测 系统 主要 参数 道 间距 l O m； 炮 问距 l O m； 总道 数 1 1 2 ； 总炮 数 1 00 3 勘探成果 分析 本次槽 波地震勘探于2 0 1 6 年4 月2 2日完成施 工 ， 结合透射、 反射数据综 合分析 ， 查 明了3 2 1 4 2 5 作面煤层 内部地质构造分 布情况 ， 其 中 ， 大 、 小疑 似断层4 个 ， 疑似陷落柱及冲刷带3 个 ， 疑似煤层裂 隙节理区3 个 。 具体分析和评价如 下转 7 3页 表 1 构 造 异 常 评 价 异常编号 构造类 型判断 构造异常评价 延伸长度 ／ m Y C 一 1 疑 似 陷 落 柱 或 冲 刷 带 翼 曩 翥 度 约 。 m 1其 北 端 与 切 眼 处 0 Y C 一 2 疑似断层 Y C一 3 Y C- 4 Y C 一 5 Y C- 6 Y C 一 7 Y C- 8 断层走向走 向北偏 东约 7 5 。， 沿走 向延伸 长度约 5 O I ll ， 与切 眼相交 ； 建议结合地质资料对该异 常进行进一步评价 ． 并打钻验证 5 0 断 层 破 裂 带季 霎 肺触 “ m ，腑龊 行 1 l 7 疑似煤岩节理发育较 其接连 回风顺槽道 ， 沿巷道方 向展布约 6 6 m ， 其 中心点距离切眼 与回 严重 区 风顺槽交点处约 1 6 0 ； 建议 进一 步评价 疑似煤岩节理发育较 其接连 回风顺 槽道 ， 沿巷道方 向展 布约 1 3 7 m ，其 中心点 距离切 眼与 。 严重 区 回风顺槽交点处约 2 9 0 m ； 建 议进 一步评价 ⋯ 疑似煤 岩节理发育较 该异 常带 与回风顺槽道 接连 ， 沿巷道 方 向展 布约 2 9 0 m ，向工作 面内 。 严重区 部煤层中延伸长度约 2 O ～ 3 9 ； 建议进一 步评价 ⋯ 其形态近似椭 圆状 ， 其 长轴方 向为北偏 西 6 2 。， 长度约 9 9 m ， 其 短轴 疑似 陷落柱 方 向长度约 3 8 m ， 其 中心点距离进风顺槽约 4 5 in ； 建议对该 异常进一 步地质验证及评价 该异常 区位置与巷道揭露位 置存 在约 3 1 m 偏差 ，原 因是 陷落柱 区域 疑似 陷落柱 巷道侧壁未能安装检 波器 ，导致此 区域成像结果缺失控制点及信息 ． 该疑似陷落柱向工作 面内延伸约 2 2 m 建议进一步评价 Y C 一 9 疑似断层 Y C 一 1 O 疑似 断层 2 2 走 向为 北 偏 东 约 1 2 。 ， 沿 走 向延 伸 长 度 约 2 3 6 m， 距 离 回风 顺 。 。 槽 约 3 8 9 0 ； 建议对该异 常进行进一步地质验证 ” 皇 扯 耋 向 。 2 2 7 Ⅲ ，距 离 进 风 顺 槽 约 6 o 8 3 2 2 7 m ； 建 议 对 该 异 常 进 行 进 一 步 地 质 验 证 “ 2 0 1 7年 第 2期 江西煤炭科技 7 3 约需一个半班的时间， 现在只需一个班能完成。 3 导爆索深孔预裂爆破后 ，煤层透气性增 加 ， 在相同的时间内， 瓦斯抽采量增加 ， 进 而缩短 了瓦斯预抽时间， 减少 了瓦斯抽采对生产 的影响 ， 有效提高单月掘进进尺 。 6 结语 1 通过导爆索深孔预裂爆破 ， 炸药在煤体爆 破孔内爆破后 。炮 眼周围煤体的破裂与松动形成 卸压圈，使煤体原始集中应力带及高压瓦斯带移 向煤体周 围及深部 ， 有利于消除由于瓦斯 、 地质构 造而引起 的应力集中 ，可有效 防止煤与瓦斯突出 的发生和发展 。为煤巷掘进创造较长的安全区和 防护区。 2 由于导爆 索深孔 预裂爆破使工作 面前方 煤体裂隙增大 。 煤体透气性大大增强 ， 有利 于对掘 进工作面前方煤体瓦斯的抽放 ，同时也可使煤体 瓦斯压力、 含量 的降低 ， 从而达到减弱或消 除煤与 瓦斯突出危险的目的。 参考文献 1 ]魏伴 云 ， 等 ． 雷管 反向激爆导爆 索、 导爆 管的初步探讨 [ J ] ． 爆破器材， 1 9 8 3 3 1 9 - 2 1 ． 2 ]陈庆寿． 预裂爆破炮 孔间距与岩石 强度的关 系 [ J ] ． 爆 破器材 ， 1 9 8 6 5 2 3 2 7 ． [ 3 ]王海东． 深部开采低渗透煤层 预裂控制爆破增 透机理 研究 [ D ] ． 中国地震局工程力学研究所 。 2 0 1 2 ． [ 4 ]刘泽 功 ， 蔡峰 ， 肖应 祺． 煤层深孑 L 预裂爆 破卸压增 透 效果 数值模拟分析 [ J ] ． 安 徽理工大学学 报 自然科学 版 。 2 0 0 8 4 1 6 2 0 ． [ 5 ]蔡峰 ， 刘泽功 ， 林柏 泉． 高 瓦斯 低透气性煤层 深孑 L 预 裂爆破强化增 透效应数值模拟分析 [ A ] ． 第 四届全国煤 炭 工 业 生 产 一 线 青 年 技 术 创 新 文 集 [ C ] ． 2 0 0 9 2 7 9 2 8 5 ． 作者简介 崔卫峰 1 9 8 6 一 ， 男 ， 山西阳泉人 ， 助理工程师 ， 从事矿井通风瓦斯管理工作。 收稿 日期 2 0 1 7 0 3 1 6 编辑 彭呈喜 上接 5 7页射介质物 的影响、 移动物体的影响 ， 给测量工作带来新 的挑战 ， 作为专业技术人员， 应 强化 自身测量能力 ， 发挥免棱镜的测量优势 ， 不断 扩大其应用范围。 参考 文献 [ 1 ]刘凡． 无棱镜全站仪测 量技术在烟 囱倾 斜观测 中的 应用【 J 】 ． 广东 广州 沿海企业 与科技 ， 2 0 0 9 ． [ 2 ] 烟囱工程施工及验收规范 G B 5 0 0 7 8 2 0 0 8 ． 中国 计划出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 3 ] 建筑变形测量规范 J G J 8 2 0 0 7 ．中国建筑工业出 版社 ． 2 0 0 7 ． 作者简介 潘少群 1 9 8 6 一 ， 男 ， 江西 婺源人 ， 2 0 0 8 年毕业于 南 昌工程学 院水利工程系 ， 测绘 工程师 ， 现在江西省煤 田地 质局测绘大队工作 。 收稿 日期 2 0 1 7 0 3 1 0 编辑 郭正义 上接 6 6页 表1 所示 。 4 结 语 根据工作面槽波勘探成果 ，公司针对工作面 距切 眼0 , - - , 2 0 0 m范 围施工探测钻孔进行专项探测 验证 。后期验证钻孔确定工作面距切眼0 2 0 0 m 范 围存在一顶板砂岩 冲刷 区 预计规模2 0 0 m 1 3 0 m 。 其中4 0 1 0 0 m段可能 由于冲刷力度明显 增大而形成局部无煤区 6 0 m4 0 m 。鉴于此次 探测成果 ，新景公 司生产部 门决定3 2 1 4 2 5 作面原 切眼位置向南退2 1 0 m重开新切眼 ， 避免工作面过 冲刷而影响 回采效率 ， 确保安全生产 。 此次探测解决 生产实际问题的同时 ，形成针 对 新景公 司矿 井地质构造 特点 的以井下 弹性 波 槽波 探测方法为主的探测手段 ， 对于今后采区 合理的布置、 采掘工作面合理过构造 ， 提供了新 的 技术手段。 参考文献 [ 1 ]段 明道． 槽 波地震 勘探 技术 实践 [ J ] ． 中州 煤炭 ， 2 0 1 4 1 0 1 0 5 1 0 7 ． [ 2 ]罗会．地震槽 波探 测技术在煤矿井下 的应用与探讨 [ J ] ． 内蒙古煤炭经济 ， 2 0 1 5 2 2 ． [ 3 ]毕江洪 ， 张毅． 岩溶 陷落柱钻探探查技术 [ J ] ． 中州煤 炭 ， 2 0 1 1 8 1 7 1 9 ． 作者简介 王海东 1 9 8 6 - ， 男 ， 山西天镇人 ， 2 0 0 8 年毕业于 阳泉职业技术学院工程地 质勘查专业 ， 助理工程师， 主要从 矿 山地质工作 。 收稿 日期 2 0 1 7 0 2 2 4 编辑 郭 正义