月亮田煤矿21124工作面内煤层变薄带探测

[摘要]矿井地质构造及煤层赋存情况是矿井生产与安全的主要影响因素，矿井地质构造和煤层赋存情况不但直接影响到矿井生产安全而且还控制着煤层瓦斯、矿井水体、地下应力场等的分布与变化规律。利用地震探测仪可以准确的对地质构造和煤层赋存情况预测和对矿井采区、工作面、巷道等系统的合理布置、采取有效的措施确保矿井安全生产具有十分重要的意义。

[关键词]地质构造 煤层赋存 地震探测仪

[中图分类号] TD82-9 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-131-2

1仪器探测原理

矿井地质探测仪主要采用震波勘探原理，利用震波（地震及声波）为弹性波波源，对被探测介质的厚度（距离）和速度进行探测，采用自激自收解析法、瑞雷波解析法、折射解析法及反射解析法进行数据采集和解析。这四种解析方法应用于仪器内核，构成仪器四种全自动、半自动、手动探测方法，即单点探测、双点探测、折射探测与反射探测。目的是使仪器适用性更加广泛，突破以往使用探测仪器只能专业人员介入的局面。通过采集地震波，经仪器初处理后，再经过软件解析系统的综合分析后，从而确定异常界面。再结合地质基础资料，最终定性和定量确定其探测目的。

反射共偏移探测技术是依据反射波勘探原理，在单边排列分析基础上选定最佳偏移距，采用多次覆盖观测系统进行数据采集。探测时，首先针对测试区域地震地质条件进行现场噪声调查，对排列记录分析对比，确定最佳共偏移接收窗口以及窗口内的检波器间距，并按一定的步距同步前移完成探测任务。只要地质体中存在波阻抗差异，如地质界面，就会产生反射回波，且反射能量受界面特性控制，这是进行地质体分辨的前提。通常在现场实际工作中，常用密集型单道共偏移数据解决实际问题，能满足现场的需要。它在对地质体连续追踪与调查中发挥着重要的作用。

现场探测时是在最佳窗口内选择一个公共偏移距，采用单道小步长，保持炮点和接收点距离不变，同步移动震源和接收传感器。每激发一次接收一道波形，最后得到一张多道记录，各道具有相同的偏移距。图1为共偏移法现场施工示意图。另一种方法是通过对共炮点记录进行自动排列，也可以获得各种偏移距的共偏移剖面。利用这种共偏移地震剖面，可正确识别反射波同相轴，由于偏移距相同，数据处理时不需作正常时差校正。工程中常用来对反射波同相轴位置及特征进行了解，由于这种方法施工较为简单，特别适用于矿井煤岩巷道或工作面构造及异常地质体的调查工作。

根据反射波勘探原理，以水射界面为例，则单道观测系统有相应波路图，且它的时距曲线方程为：

式中x即为偏移距，v为探测介质的地震波波速，t为地震波旅行时间，而h是目标体的界面深度，是需要求解的。因此根据测试所获得的地震波记录，进行反射波相位追踪，确定各个界面的反射波组并求取反射相位时间，即可求解探测目标体的深度，并进行地质解释。对于倾斜界面则根据反射波组特征进行相应的深度校正，获得该界面的实际深度位置。

为了识别有效反射波，必须选择最佳地段接收的“最佳窗口技术”。通常现场噪声调查时检波器接收到的弹性波有来自震源激发所产生的反射波、折射波、面波、空气声波、多次反射波等，也有测试空间的常时微动和测线附件的人为干扰等，因此必须从调查记录中考虑避开各种干扰波，突出有效反射波，准确有效地确定最佳偏移距，保证测试时反射波同相轴的清晰易辨，同时还要考虑激发能量的有效性。而移动步距决定横向分辨率，因此不宜太大。

2探测地点

月亮田矿使用福州华虹智能科技开发有限公司研制的KDZ1114-6A30地质探测仪，在21124运输巷右帮进行探测，采用反射共偏移探测方法。共偏移的偏移距为4m，道间距为2m，移动步距为2m，共采集数据25组，探测煤层变薄带的影响深度：具体的探测地点和施工方案如下图所示：

3数据处理及结果分析

3.1 21124运输巷右帮煤层变化带探测

根据反射波原理，波在传播过程遇到异常界面会形成波的反射，反射波与传播波形成叠加，振幅加大；同时波在不同物质中传播的频率发生变化，根据上述原理，我们看到图3-1中原始波形，可以推测主要有三组较为连续的异常界面，分析应为异常构造的反射。第一组异常界面的时间为15ms，第二组异常界面的时间为25ms，第三组异常界面的时间为33.8ms，其中在第一组异常界面与第三组异常界面之间，可以看出比较明显的波长发生变化，对于的频率也发生变化，从而可以推测在，在一三组异常界面之间发生了物性的22.5m、第二异常界面距巷帮50m、第三异常界面距巷帮70m。进而推测出煤层变化带的范围为距巷帮23m-70m之间。

4总结

（1）利用矿井地质探测仪进行巷道工作面内煤层起伏变化，经工作面回采对比，效果较好，为回采设计提供了依据，产生了比较明22.5m、第二异常界面距巷帮50m、第三异常界面距巷帮70m。进而推测出煤层变化带的范围为距巷帮23m-70m之间。

4总结

（1）利用矿井地质探测仪进行巷道工作面内煤层起伏变化，经工作面回采对比，效果较好，为回采设计提供了依据，产生了比较明显的经济效果。为矿上其他采区在设计回采过程中，提供了参考，此技术应于全矿区推广。