“三維地震+槽波”立體綜合探查技術(shù)在大型綜采工作面地質(zhì)保障中的應(yīng)用

＊胡生強 張成見

（中煤新集劉莊煤礦 安徽 236200）

隨著煤炭開采技術(shù)的進步，井工煤礦回采工作面面長已經(jīng)超過300m，大型工作面的高產(chǎn)高效安全回采對地質(zhì)保障工作提出了更高的要求，工作面內(nèi)的隱伏地質(zhì)構(gòu)造對工作面回采影響巨大，目前探查大型工作面的隱伏構(gòu)造主要采用鉆探、物探相結(jié)合的方法，經(jīng)常用于回采工作面隱伏構(gòu)造探查的物探技術(shù)主要有坑透和槽波地震勘探，槽波地震勘探又以其獨特的優(yōu)勢在煤礦隱伏地質(zhì)構(gòu)造的探查中發(fā)揮著越來越重要的作用。采用“三維地震+槽波”技術(shù)對劉莊煤礦171306工作面隱伏地質(zhì)構(gòu)造進行立體綜合探查，取得了理想的探查效果。

1.工作面地質(zhì)概況

劉莊煤礦171306工作面開采煤層為二疊系上石盒子組13-1煤，平均煤厚5.75m，工作面總體為一單斜構(gòu)造，圍面掘進揭露三條落差大于煤厚的斷層F8、FL13、FL14和4條落差2～5m的斷層F8-1、FW-9、FW-6、F6-2。工作面回采前同時采用“三維地震+槽波”探測技術(shù)對工作面隱伏地質(zhì)構(gòu)造進行立體綜合探查，為工作面安全高效開采提供精細化的地質(zhì)保障。

2.地面三維地震勘探

劉莊煤礦地處淮南煤田，地面標高26.0～27.0m，地面三維地震條件優(yōu)越，171306工作面所在區(qū)域的三維地震是2003年完成的，試驗確定井深7m，2kg藥量，采用8線8炮制觀測系統(tǒng)進行資料采集，用LARDMARK人機聯(lián)作工作站進行地震資料解釋，2014年劉莊煤礦又對礦井三維地震資料進行了二次精細解釋并建立了三維地震工作站對三維地震數(shù)據(jù)體實施動態(tài)解釋。利用地面三維地震查明了171306工作面13-1煤層的賦存形態(tài)和工作面內(nèi)落差≥5m的斷層FL13、FL14、F8，解釋了落差小于5m的斷層FW-9、FL-21，無直徑大于30m的陷落柱（圖1）。

圖1 171306工作面三維地震13-1煤沿層切片（上圖）和三維地震解釋成果（下圖）

3.井下槽波地震勘探

171306工作面槽波地震勘探采用透射、反射聯(lián)合勘探方法，基本采集參數(shù)：炸藥量為330g、炮孔深度為2.5m、炮點布置在距巷道底板0.6m，采樣時間長度為4s。在171306工作面膠帶順槽、軌道順槽布置炮點（激發(fā)點），在膠帶順槽、切眼、軌道順槽布置檢波點，測線長度2640m，傾斜寬度320m。炮間距、道間距各10m。

槽波能量CT成像及反射疊加偏移成像綜合分析，171306槽波地震勘探共解釋得到6個異常區(qū)（圖2），均推斷為斷層影響所致，沒有直徑大于20m的陷落柱。

圖2 171306工作面透射槽波能量CT成果圖H和反射槽波疊后偏移成果圖

4.回采驗證

171306工作面2020年6月回采結(jié)束，根據(jù)回采驗證，工作面共揭露8條斷層，其中大于煤厚的斷層3條（FL13、FL14、F8），小于煤厚的斷層5條（F21、F6-2、FW-6、FW-9、F8-1）。具體如圖3。

圖3 171306工作面回采驗證地質(zhì)構(gòu)造

地面三維地震勘探成果總體上精度較高，對落差5m以上的斷層和直徑30m以上的陷落柱解釋準確，171306工作面回采驗證落差大于5m的斷層：FL14、F8、FL13解釋準確；落差小于5m的斷層：F21斷層基本準確（圖4）。槽波地震成果對落差大于煤厚的斷層：FL14解釋準確，F(xiàn)8解釋基本準確；對落差小于5m的斷層：FW-6解釋準確（圖5）。

圖4 171306工作面三維地震解釋成果和回采驗證對比

地面三維地震解釋的FW-9斷層位置差異較大，其他落差小于5m斷層未解釋（圖5），主要是受地面三維地震資料縱向分辨率的限制引起解釋精度降低，需要在礦井生產(chǎn)過程中，對實際揭露的地質(zhì)構(gòu)造及時進行采探對比，及時進行二次解釋，加深對礦井地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律的認識，使地震勘探資料的地質(zhì)解釋更加完善。

圖5 171306工作面槽波地震勘探成果與回采揭露地質(zhì)構(gòu)造對比圖

槽波地震成果經(jīng)實際揭露驗證落差小于5m的斷層誤差大（如F6-2、FW-9、F8-1斷層，F(xiàn)21斷層未解釋）。誤差發(fā)生的主要原因是測線的兩端因數(shù)據(jù)覆蓋次數(shù)少，構(gòu)造解釋誤差較大，部分現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)質(zhì)量低造成處理過程參數(shù)拾取不合理而出現(xiàn)虛假異常。

5.結(jié)語

采用“三維地震+槽波”技術(shù)對劉莊煤礦171306工作面隱伏地質(zhì)構(gòu)造進行立體綜合探查，取得了理想的探查效果。利用三維地震工作站動態(tài)解釋三維地震數(shù)據(jù)體，地面三維地震數(shù)據(jù)體技術(shù)對構(gòu)造解釋具有獨特優(yōu)勢，各種沿層切片內(nèi)容豐富信息量大，沿層切片結(jié)合時間剖面能準確解釋落差5m以上的斷層和直徑30m以上的陷落柱；槽波透射能量CT成像法解釋與巷道角度較大或垂直的斷層精確度高，反射速度疊后偏移法解釋與巷道角度較小或平行的斷層準確度高，采用透射反射槽波聯(lián)合探測技術(shù)可以增加異常解釋的可靠程度。

運用“三維地震+槽波”立體綜合探測技術(shù)探查大型工作面的隱伏地質(zhì)構(gòu)造，井上、下探查相結(jié)合，物探、鉆探相結(jié)合，互相驗證，為大型綜采工作面地質(zhì)構(gòu)造的探查提供了精細化的技術(shù)保障。