綜合物探技術在高原礦山的應用研究

苗高飛　姬超

摘? ? 要：采用槽波地震投射法和反射法，并結合無線電坑透技術對大煤溝煤礦井下工作面進行物探，查明井下工作面情況，以指導井下工作面的回采和改造工作。

關鍵詞：槽波地震? 無線電坑透技術? 大煤溝煤礦

一、大煤溝煤礦概況

大煤溝煤礦位于青海省大柴旦行委大柴旦鎮鏡內，面積3.7507km2，交通方便。構造位于柴北緣褶皺拗陷帶中段的魚卡～紅山斷陷二級構造單元內，紅山向斜南翼，地層走向近東西向。區內出露地層有侏羅系、古近系和第四系。前震旦系為煤系基底地層。主要含煤地層為中下侏羅統大煤溝組，含主要可采煤層兩層，煤層平均總厚度20.57m，結構簡單～較簡單，穩定，全區可采。原煤灰分Ad13.69～16.76%，揮發分（Vdaf）35.03～35.77%，硫分（St.d）0.19～0.32%，發熱量（Qnet，v，d）平均26.13MJ/kg，均屬不粘煤類，可作動力用煤。綜合評定的礦井地質類型為中等。其中，構造復雜程度為中等，水文地質條件中等，含水層含水微弱。工程地質條件中等，煤層頂底板軟巖發育，穩定性差，易發生冒頂和底鼓。煤塵具有爆炸危險性，煤層易自燃，瓦斯含量低。

二、測區概況

目標測區為F211070工作面，F211070工作面位于大煤溝煤礦礦井一水平東翼中部，南鄰F211050采空區，北鄰F211090設計工作面，西鄰井筒保護煤柱，東鄰井田邊界。工作面設計長度平均764 m、寬約213 m，可采儲量約125萬t，標高+3220～+3385m，采深約277m。工作面所采煤層為侏羅系下統大煤溝組F2煤層，煤層厚度4.2～10.7m，平均煤厚6m;煤層傾向S;傾角約17°;煤層結構簡單。F2煤層偽頂為灰色泥巖、鋁土質泥巖，厚0.3～4.5m;直接頂為砂巖，夾泥巖、細礫巖。直接底為泥巖、細砂巖。F2煤層在F1煤層下部，兩層煤夾層為泥巖，厚約2.5m。F2煤層厚度15～20m，平均煤厚18m。F2煤層直接底板為碳質泥巖，厚約2m。工作面對應地表為山地，地形復雜，沖溝發育，無水體和村莊，標高為+3564m～+3600 m。F211070工作面上巷中部揭露一條逆斷層，傾角74°，落差21.5米。地質條件較復雜。

三、槽波勘探設計與施工

（一）槽波勘探設計

1 炮孔設計

本次槽波地震勘探采用的激發震源為炸藥類型，藥量300g，使用1段雷管引爆。在F211070工作面上巷下幫設計炮孔41個，孔距10m;工作面下巷上幫設計炮孔10個，孔距40m;風井靠近F211070工作面一側設計炮孔8個，孔距20m。

2 檢波器孔

采集儀器為SUMMIT II Ex型防爆槽波地震儀，其檢波器有“X、Y”2個分量，瞬時動態范圍≥120 dB，能夠高保真地記錄槽波信號。在F211070工作面下巷上幫設計施工檢波器孔共20個，孔距10m;風井靠近F211070工作面一側設計施工檢波器孔共4個，孔距40m。

（二）槽波勘探施工情況

本次槽波勘探工程設計炮點59個，檢波點24個，實際施工炮點51個，檢波點22個。其中，9#炮孔未施工，26#、 35#炮孔為廢炮，37#～41#炮因設備電池用盡未能采集有效數據;檢波點1#、20#因設備故障未能采集有效數據。另外，18#～21#炮孔位于F1煤層;22#～26#炮孔為巖孔，位于F2煤層頂板。

四、無線電坑透設計與施工

（一）無線電坑透設計

本次無線電波透視勘探采用透射CT交繪法（定點法）進行施工，由于F211070工作面寬度超過200m，先采用0.5MHz進行穿透試驗，接收數據不穩定，后改用0.3MHz進行穿透試驗，可以較穩定地接收到數據，電磁場強度一般>20dB。上巷設計測點40個，下巷設計測點40個。設計發射點距為50m，接收點距為10m，每個發射點對應接收點數為5～15個，一般為11個。F211070工作面發射點共計18個。

（二）無線電坑透施工情況

無線電波坑透勘探按50m間距，實際完成18個發射點。由于F211070工作面煤厚相對穩定，接收到的坑透電磁波信號較好。

五、結論

綜合F211070工作面槽波與坑透勘探成果，結合已揭露地質資料，綜合物探成果如下：在測區范圍內存在兩條斷層。上巷揭露的落差21.5m斷層向下巷延伸，并趨于尖滅，延伸長度214 m（平面投影距離），如圖1所示。有一條小斷層與上述斷層伴生，兩條斷層延展方向近平行。

作者簡介：苗高飛（1985-），男，漢族，助理工程師， 現在義海公司大煤溝露天礦負責安全生產和地質測量相關工作。