槽波反射技術在工作面斷層探測中的應用

吳江，關奇，張凱金，楊焱鈞潞安新疆煤化工（集團）有限公司；中煤科工集團西安研究院有限公司

槽波反射技術在工作面斷層探測中的應用

吳江1，關奇2，張凱金1，楊焱鈞2
1潞安新疆煤化工（集團）有限公司；2中煤科工集團西安研究院有限公司

槽波反射技術可以對單條巷道側幫小構造進行超前探測，對于工作面安全回采意義重大。斷層是導致工作面回采困難的主要隱蔽致災因素。利用槽波地震探測技術，在潞新二礦E4207工作面開展反射法探測。結合CT成像結果，查明了工作面內斷層的位置和走向，取得了良好的勘探效果，為工作面安全回采提供了可靠的依據。

槽波地震勘探；反射法；斷層；CT成像

1 概述

在機械化采煤生產中，首先遇到的問題是不能準確地預測工作面內部的隱蔽致災因素，以致造成不必要的經濟損失。物探技術作為一項不可替代的探測手段，在水害預防、治水復礦等保障礦井安全方面帶來很大的社會效益。在眾多物探手段中，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，尤其在探測精度和距離上優于其他煤礦井下勘探方法，目前已成為工作面內部小構造探測的首選方法[1]。

本文通過對潞新二礦E4207工作面反射槽波數據的分析和處理，得到槽波的偏移成像圖，圈定了工作面內DF88斷層的走向和延伸狀況，確定了落差的大致變化趨勢，為工作面巷道掘進提供了直觀、合理的技術指導。

2 槽波反射技術

（1）技術簡介。槽波在煤層中傳播遇到煤層中的不連續體，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。槽波反射法的最大優點是可以在一條煤巷中向兩側進行小構造的探測，這在采礦上的實用價值很大。

圖1 槽波反射法勘探示意圖

（2）槽波反射勘探數據處理流程。反射槽波資料的數據處理流程為：數據預編輯→建立觀測系統→動校正→疊加→偏移。由于槽波在傳播過程中，如果遇上斷層面等構造的阻擋反射回來以埃里相為主的槽波，通過分析其埃里相頻率、利用窄帶濾波首先提取反射波，然后對此進行包絡計算，最后實現疊加和偏移。另外，槽波本身具有頻散特性，加之直達槽波能量很強，使得反射槽波信號往往會被掩蓋，所以數據處理時，需要很大程度地壓制直達槽波，來增強反射槽波的信噪比[2]。

3 應用實例

（1）工作面概況。潞新二礦E4207尚未掘進，此次探測使用槽波反射勘探，利用E4206既有巷道，將激發點和接收點布置在同一條巷道。根據三維地震勘探成果，在工作面內存在一條落差為5m的DF88正斷層，該斷層可能在掘進過程中揭露。此次主要探測任務是查明該E4206巷道側幫未開采區域600m范圍內DF88斷層的走向及延展情況。

（2）勘探設計。本次反射槽波探測主要沿E4206工作面皮帶運輸順槽臨E4207工作面側幫煤壁上布置炮點和檢波器。共設計激發點47個，間距20m，接收點81個，道間距10m。施工采用YTZ-3無纜遙測礦用地震儀，采樣間隔0.25ms，記錄長度2s。施工過程中，按測點標記位置布設儀器和檢波器。檢波器之間用測線連接，固定到巷道煤壁煤層中。每個炮點激發，所有的接收點均接收。

（3）數據處理。原始資料經過窄帶濾波、時差校正、動校正等預處理后，采用CT成像算法對可能存在的反射面成像，成像結果如圖2所示。反射槽波成像結果中，藍色區域為正常區域，靠近測線一側的紅黃色條帶為斷層反射面位置，由反射面變化趨勢推斷探測區內斷層的發育情況。

圖2 反射槽波CT成像圖

圖中原三維地震解釋的DF88斷層位置有一個條帶狀的異常區，該區域槽波解釋了斷層CF1，CF1斷層是對DF88斷層的修正。結合單炮數據綜合分析，查明了DF88斷層的發育情況，重新確定了DF88斷層的延展方向及尖滅點，同時未發現其它地質異常情況。反射槽波解釋成果后期驗證認為：采用反射槽波探測解釋的DF88斷層與實際回采位置較為一致，探采驗證效果良好。這表明反射槽波技術能夠實現反射槽波探測資料成像，并取得良好效果，該方法具有較好的應用前景。

4 結論

（1）槽波地震勘探從煤礦井下直接對目標體進行探測，相比于地面地震的方法，距離目標體更近，精度、可信度更高。應用槽波地震反射技術探測潞新二礦DF88斷層的走向及延展長度等取得較好的應用效果。

（2）井下槽波地震勘探布置方式靈活多變，槽波反射探測可以將排列布置在同一條巷道，施工難度小，具有很強的實用價值。

（3）反射槽波CT成像結果直觀，探采驗證效果良好，是工作面內部構造探測的有效手段。

[1]樂勇，王偉，申青春，呂東亮.槽波地震勘探技術在工作面小構造探測中的應用[J].煤田地質與勘探，2013,41（4）：74-77

[2]趙朋朋，張軍，劉毅.槽波反射法在工作面小構造探測中的應用[J].中州煤炭.2016,250（10）：138-141

[3]廉潔，李松營，王偉，姚小帥，郭國鵬，王康.槽波地震勘探技術在義馬礦區的應用[J].煤炭科學技術,2015,43（12）：0162-165