技术支持中心 周友俊

1 概述
   当前，煤炭在我国的能源结构中仍然占首要地位，而且这种状况在短期内不会改变。煤炭是不可再生资源，如何有效的充分的利用好煤炭资源，准确及时的掌握顶、底煤厚度，是提高煤炭生产率的有力保障，也是能源勘探迫切需要解决的课题之一。煤层厚度变化是煤矿中常见的地质现象，传统的探测煤层厚度有两种方法，地质分析法以及钻探法。
   传统探测煤层厚度的方法主要有地质分析法和钻探法。采用地质分析法进行煤层厚度预测时，一是首先了解矿井内的成煤古地理环境、地质构造、煤系组成、变化及岩溶暗河发育情况；二是根据已经掌握煤层厚度变化规律，进行煤厚变化原因进一步圈定煤层厚度变化范围；三是煤层顶、底板以及构造的展布特征都可能会控制厚度变化。煤层厚度和煤层形态的变化往往是多种地质因素叠加的结果。所以在研究煤厚变化和煤层形态时，要善于分析各种地质因素的表现形式和影响程度、范围及特征，追索各种地质因素的内在联系，并从中找出主导因素。钻探法，由于钻探工程可以从孔内取出岩芯，因此钻探工程是直接取得地下深部实物资料的唯一手段。在钻孔钻进煤层时，应特别注重煤芯的采取率，注意取全煤层的顶底板。通过岩(煤)芯的观察、鉴定、分析，可以了解煤层的空间位置、埋藏深度、厚度、产状、分布规律。然而利用钻孔探测煤层厚度变化时，一个钻孔反映横向信息有限，往往通过数学插值方法、人工神经网络方法、小波分析方法实现无钻孔区域煤厚信息。因此，虽然钻探是最直接、最直观、最有效的一种推测方法。但精度有限，尤其是复杂地质条件下往往难以满足实际需求。
    随着采矿技术的发展和高产高效矿井建设，单纯的采用传统地质分析、打钻探测煤层厚度的方法，不仅劳动强度大，效率低，且已不能满足生产需要。与之相比，物探方法具有操作简单、迅速，解释精度高的特点，已被广泛的使用。而常规物探方法中的地震勘探为目前探测煤层厚度最常见、最有效的手段，具有精度相对较高、信息丰富的特点。地震波在煤岩层中传播，遇到介质性质不同的分界面后，会产生反射、折射，利用检波器接收这种地震波。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态，为进一步探测煤层厚度提供可靠的依据。
2 华亭煤业反射共偏移法探测煤厚应用
2.1 地质概况
    华亭煤矿是设计生产能力300万吨的特大型高产高效矿井。所采煤层为中下侏罗统延安组煤层，主采煤层为5煤层。全矿井分急倾斜部分和近水平部分，急倾斜部分煤层平均厚度51.5m，倾角45°，采用水平分层综采放顶煤开采。近水平部分的煤层平均厚度40.6m，倾角8°，采用走向长壁倾斜分层综采放顶煤技术开采。
2.2 现场施工
    为探测2501工作面内部概况以及底板余煤厚度，优化巷道布置提高煤炭回采率。使用KDZ1114-3型便携式矿井地质探测仪，采用反射共偏移探测技术，对该工作面内部概况以及底板余煤厚度进行探测。反射共偏移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。最后得到一张多道地震信号记录，各道具有相同的偏移距。通过观察追踪地震记录的反射波同相轴信息，来确定异常位置的范围。
2.3 结果解释
    图2-1为共偏移探测结果图，从图中可以看出煤与岩的各种反射波组特征明显，反射相位清晰，通过相位追踪，得出煤层底板起伏形态曲线。同时进行波速测试，再通过专业的数据解释软件，得到了以下结果。探测区域煤厚从17.7m变为20.6m，接着继续变厚至,23.8m，然后又从23.8m迅速变为18.2m，接着又从18.2m渐变到22.1m，又从,22.1m变到18.3m，由此可以看出煤层底板呈波浪起伏状态。华亭煤矿根据煤层底板起伏情况，采取了对应的措施，大幅度提高了工作面采出率。