反射槽波在陽煤二礦81107工作面小構造探測中的應用

鞏培智

摘 要：為探查81107工作面內小斷層（落差>1/2煤厚）;隱伏陷落柱（直徑>20m）及其他地質異常情況，利用相鄰81106工作面回風順槽采用反射槽波法對81107工作面進行探測，共布設檢波點159道，激發點76個，鋪設測線長度共計1580m。結果表明：工作面內探明斷層CF1、CF2、CF3;除陷落柱D-89以外，并未發現其它明顯的且直徑大于20m的陷落柱。反射槽波勘探法在礦井確定隱伏構造、陷落柱等構造區域中取得了良好的應用效果。

關鍵詞：槽波;反射法;煤層

1 引言

為探查81107工作面內小斷層（落差>1/2煤厚）;隱伏陷落柱（直徑>20m）及其他地質異常情況，為81107工作面的后續開采夯實安全基礎。

2 反射槽波法及其成像法

槽波是一種圍限波，是在速度比兩邊都低的地層中傳播的一種彈性波。分為垂直于層面的橫波為SV波和平行于層面的橫波為SH波，利用有效波來探查煤層不連續性。槽波勘探技術具有探測距離大、精度高、抗干擾能力強、波形特征易于識別以及最終成果直觀的優點[1]。

槽波反射法就是在井下順煤層巷道走向布置震源及檢波器，并激發的的槽波沿煤槽傳播過程中，因遇到煤層不連續性阻斷而后產生反射波。槽波反射信號因工作面內煤層不連續性導致波導被完全阻隔而隨著斷層落差減小而減弱。這種方法適用于通過煤巷向該巷道的兩側進行不連續性的探測。

反射槽波成像方法與地面地震不同，是將成像區域劃的某個網格單元為基礎，依據反射槽波成像方法，將接收信號的能量按照反射槽波的傳播路徑進行偏移歸位，就可以得到探測區域的反射槽波成像結果。成像結果中的條帶狀異常區域一般與斷層或空巷道等異常構造相對應。

3 地質背景

81107工作面還未布置，現介紹南側81106工作面概況，該工作面總體上為一由東北向西南傾伏的單斜構造，其上發育次一級褶曲構造。煤層傾角平均為6°，煤層厚度平均為6.5m。81107工作面內，上組煤揭露陷落柱1個，為D-89陷落柱，長軸52m，短軸49m，距離81106工作面回風順槽約270m。利用相鄰81106工作面回風順槽采用反射槽波法對81107工作面內斷層、陷落柱及地質異常情況進行探查，其中共布設檢波點159道，激發點76個，鋪設測線長度共計1580m，最大限度地接收有效數據。

本次槽波探測按照81106回風順槽布置炮點和檢波器，如表1。采用西安煤科院研制的存儲型、無纜遙測地震儀收集數據，數據采集周期為每記錄長度2s間隔0.25ms。

4 資料處理及探測成果

反射槽波采集的數據在將數據預編輯后，建立合適的觀測系統并初至校正后，對槽波能量擴散進行補償，再經寬頻濾波后，顯著地降低消除噪聲及來自身折射波的干擾，增強了槽波信號的能量，從而優化成像質量，用以分析槽波頻散特征。

通過對S13炮道集圖為例進行初步分析，S13單炮記錄中顯示三組波（即槽波、折射縱波、折射橫波）。該工作面采集的槽波數據進行帶通濾波后，槽波能量變強，顯著地提高槽波的信噪比，降低了因圍巖折射而產生的縱波、橫波的干擾。

煤厚6.5m的埃里相在100Hz附近，槽波大部分能量分布均集中埃里相附近。雖然采集到的數據中存在各種頻率的噪聲，但其噪聲成分主要在0～80Hz范圍以內，所以對本次數據處理影響不大。通過帶通濾波后的槽波數據，以最佳方式進行包絡疊加，最終反映出工作面內不連續區域的平面位置。

D-89陷落柱的左右兩側各有一個異常條帶。左側條帶較強，延展長度約為400m并向NNE方向延展，至D-89陷落柱后減弱。

右側條帶沿NE方向延展，延展長度約為330m。由于這兩處異常區延展較長，更接近斷層的反射槽波表現，因此認為這兩處異常條帶為兩條斷層，分別命名為CF1、CF2。

另外，在CF1、CF2的下方，有一條較弱的異常條帶，延展方向與巷道大致平行，延展長度約為700m，其左側與CF1相交。此異常條帶延展較長，因此認為此異常條帶為一條斷層命名為CF3。

5 結論

工作面內共探明斷層3條，落差>1/2煤厚2條（CF1、CF2），落差<1/2煤厚1條（CF3）;除D-89以外，工作面內未發現其它適合槽波探測的明顯的且直徑大于20m的陷落柱;工作面未發現適合槽波探測的其它地質異常。

參考文獻：

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