槽波地震勘探方法及應用分析

劉剛

摘 要：隨著社會的發展，地質工程體系日益健全，地震探測日益受到社會各界的重視。地質探測一直是地質工程工作的重難點，為了實現地質工作的正常開展，落實好地震探測應用方案是非常必要的。隨著社會經濟的不斷發展，地質探測技術體系不斷健全，在這其中槽波地震探測技術由于其自身的良好效益不斷得到普及。槽波地震探測技術具備良好的經濟效益，隨著社會的發展，其設計理念不斷得到更新，文章就槽波地震勘探方法進行分析，通過對存在問題的分析，進行地震探測工作方案的更新，以滿足現階段地質工程工作的需要。

關鍵詞：煤礦井下；煤層槽波；跨層；地震探測；地質結構

前言

槽波地震勘探技術基于第三代節點式地震儀的設計理念，開發出新型的槽波地震儀，實現了煤礦井下槽波地震觀測系統的更新應用，該系統具備靈活性、方便性的特點，它的采集系統不需要通信，可以實現同步采集，其施工高效，操作便捷，實現了煤礦井下工作面探測問題的解決。

1 槽波地震勘探的基本概念

在煤層地質結構工作中，槽波地震勘探方法應用于煤層至頂底板的地質結構，在這其中，煤層的相對密度比較低，屬于低俗槽的類型。在該地質結構中，頂板到煤層間的波阻抗差異偏大，其地震反射界面效果良好。在地質工程中，煤層會產生一系列的地震波，經過煤層頂底板，它會產生一系列的折射、透射、反射作用，這就為全反射條件奠定了基礎，從而保證地震波能量的禁錮，有利于煤礦探測工作的正常開展。

槽波是一種制導波，它依靠煤層進行傳播，在煤層中激發及接收。槽波地震探測技術作用于煤層的性質，主要進行煤層變薄區、斷層處的探測應用，它是一種針對地質異常狀況的有效的地球物理探測方法，它具備較高的地質探測精度，具備良好的經濟效益。

2 槽波地震勘探方案的優化

（1）槽波地震勘探技術的開展，離不開導波的應用，導波受煤層所激發，在煤層中所傳播，從而進行煤層不連續性的探測，這是地震勘探方案中的一個重要工作環節。槽波地震勘探技術作用于煤層分叉地帶、小斷層、采空區域等的探測。

它可以有效診斷地質的異常狀況，其探測距離比較大，抗干擾性比較強，精度性也比較高，其波形特征易于識別，它的探測結果具備直觀性。相對于其他的煤礦井下物探方法，該技術的探測精度比較高，其探測距離比較長，該煤礦井下探測方法具備良好的工作效益。在實踐過程中，透射槽波地震勘探技術、反射槽波地震勘探技術是常見的應用方法，前者的技術比較成熟，其應用范圍比較廣泛。

透射槽波的觀測系統比較復雜，在其工作中，槽波信號是主要的煤層探測手段，通過對該信號的應用，實現對工作面內斷層、變薄帶等地質異常狀況的探測。在透射槽波地震勘探法的應用中，它的炮點、檢波點需要置于巷道的不同位置處，需要根據槽波的大小及其強弱，進行構造狀況的探測。

基于礦井工作環境的分析，圖1給出了透射槽波地震勘探觀測系統的具體應用步驟圖示。

其中兩條平行細線代表了巷道，檢波點及炮點分別布置于巷道中，檢波點距離、炮點距離都依靠設計進行確定。圖中的陰影區是透射槽波的控制區域。節點式的地震儀能夠適應不同巷道的組合，相對于分布式槽波地震儀及集中式槽波地震儀，其具備良好的靈活性。

（2）在反射槽波觀測應用中，反射槽波的應用是必要的環節，炮點及其檢波點都位于同一巷道內，從而方便進行巷道內的地質構造探測工作。反射槽波探測的距離比較長，比所勘探的煤層要厚一百倍。在煤層勘探中，槽波碰到地震波的波阻抗差異界面，會產生反射槽波信號。通過對這些信號數據的獲取，可以滿足煤層內不連續體位置的探測需要，這是地質勘探工作的基本模式。整體來看，我國的井下反射槽波地震探測技術體系依舊不完善。隨著時代的發展，煤礦資源的開采技術不斷進步，煤礦資源日益實現集約化開采，這種特征體現在超長超寬工作面、快速掘進等方面，煤礦地質工作的開展，需要滿足長距離、超前探測的需要。通過對透視槽波地震勘探技術的應用，可以保證多個工作面、采區的超前探測。

（3）超大工作面的槽波地震勘探技術非常適應于大區域的煤礦探測。某個礦區的工作面接近1900米，傾向長在320米最有。在其掘進過程中，發現斷層有十四條，落差大于一米的斷層有七條，沒有出現巖溶陷落柱現象。9號煤層的厚度是4米，分為上下兩層，煤層上分層的平均厚度是1.2米。它的工作面煤層傾角在25度到36度之間，平均傾角是26度。按照礦方的要求，僅對該礦區工作面中段進行探測。在工作過程中，如果采用煤礦井下有線地震儀施工，需要進行兩千米炮線、通信線的設置，需要進行一千二百米接收電纜的鋪設，其工作量比較大，利用節點式無攬地震儀進行數據采集，不需要進行炮線、通信線等的布設，其施工效率是非常高的。通過對正演模擬的應用，得出以下槽波地震勘探的觀測系統參數，在運輸巷道、回風巷道進行十米接收道距的應用，設立檢波點工作300個。運輸巷、回風巷都進行了三十米的跑間距的應用。

（4）盤區槽波地震勘探技術也是常見的一種應用技術。在實踐應用中，透射槽波具備良好的探測性能。透射槽波探測技術的普及，可以實現大距離盤區的探測應用。該技術可以同時滿足幾個工作面的構造探測工作，并且有利于進行盤區范圍工作面的優化及設計。某個涉及到兩個工作面的盤區，每個工作面的設計走向長度為二千五百米，它的傾向寬度是二百米。其上部工作面的巷道掘進長度為三千米，每個工作面的掘進長度為五百米，它的下區域工作面的巷道掘進長度是一千三百米。節點式地震儀具備良好的布設靈活性，它需要在每條巷道進行炮點及接收點的布設，梯形區域與三角形區域需要利用到不同的巷道數量進行控制。通過對反射槽波探測技術的應用，可以實現采區、盤區工作面等的大距離探測，但是該技術不適宜在地形崎嶇、埋藏較淺的煤區工作。應對那些綜合條件復雜的煤礦地區，需要進行煤礦井大距離槽波透視技術的應用，以此實現盤區地質狀況的精細探測，從而滿足地震探測工作的需要。

（5）針對煤炭工程、高瓦斯礦井工程等工作，可以進行跨層透射槽波地震探測的應用。為了保證煤炭工作的安全運轉，進行瓦斯高抽巷及底板泄水巷的提前開拓是非常必要的，以此滿足煤巷安全掘進工作的需要。可以從瓦斯高抽巷或底板泄水巷向目標煤層施工淺孔，利用鉆孔布設炮點與檢波點，并結合一條掘進的煤巷，構成跨越空間巖巷—煤巷的三維立體探測系統，實現地質構造的超前探測。

3 結束語

槽波地震勘探方法具備良好的經濟效益，其應用領域非常廣泛，是地質工程探測工作的重要應用技術，該文通過對槽波地震勘探方法的具體操作原理、應用技術等問題的具體分析，解決了常見的地質探測問題，希望能對各位同仁提供一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]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.

[2]王偉，高星，李松營，等.槽波層析成像方法在煤田勘探中的應用—以河南義馬礦區為例[J].地球物理學報，2012，55（3）：1054-1062.

[3]姬廣忠，程建遠，朱培民，等.煤礦井下槽波三維數值模擬及頻散分析[J].地球物理學報，2012，55（2）：645-654.

[4]王文德，趙炯，王誼，等.槽波反射法探測效果的影響因素及改進措施[J].煤田地質與勘探，1997，25（1）：55-57.

[5]王金華.我國煤礦開采機械裝備及自動化技術新進展[J].煤炭科學技術，2013，41（1）：1-4.