前言
    应山东某矿委托，福州华虹应用槽波勘探方法在该矿井下3上605工作面进行地球物理探测，以进进一步探明3上605工作面内及周边隐伏地质构造大致位置、已揭露的断裂构造发育趋势及煤层赋存情况，为3上605工作面安全回采工作提供技术依据。福州华虹根据确定的勘探任务及要求，在煤矿有关领导及技术人员的协助下，于10月5日～10月9日进行了井下数据采集工作，已完成资料处理和解释，并提交勘探成果报告。
一、3上605工作面概况
    该工作面南起363工作面采空区，北至3605-10断层附近，西至3605-3断层附近，东至距126断层140-236m附近。走向长978.3m，倾向长74.0～128.5m，面积为122210.8㎡。3煤煤层赋存稳定，属半亮-半暗型气煤，色黑、性脆，似玻璃光泽。3煤厚9.0-13.80m，平均10.55m，局部含一至三层泥岩夹矸厚0-0.33m。3煤直接顶为泥岩厚1.50-4.00m，基本顶为中砂岩厚24.20-33.60m。直接底为泥岩厚0.40-11.25m；基本底为砂泥岩互层厚1.32～4.22m。该面西邻田岗断层，东邻126断层，地质条件相对复杂。应超前探明工作面内及周边地质情况，为下步地质条件分析提供可靠的技术保障。 二、探测目的及任务
    工作面掘进过程中揭露及周边发育共7条断层，面内伴生次生断裂构造发育,已揭露落差20m左右断层2条,造成开采煤层与三灰接近，水文地质条件复杂。该面西邻田岗断层，东邻126断层，地质条件相对复杂。为超前探明工作面内及周边地质情况，为下步地质条件分析提供可靠的技术保障。本次勘探，结合现场条件，对于富水性探测采用瞬变电磁技术，针对面内构造及周边隐伏构造采用槽波反射、槽波透视的方法进行探测，主要完成以下任务：
    进一步探明3上605工作面内及周边隐伏地质构造大致位置、已揭露的断裂构造发育趋势及煤层赋存情况。
三、3上605工作面槽波探测
1 施工流程
    (1)测量标点：据以上所设计的炮点的接收点的位置，由测量人员在运输巷非工作面一侧煤帮进行测量标点，炮点以P1、P2....标记，接收点以C1、C2....标记；标记位置要选择在固定设施上，如管道、钢带等，字体大小和颜色要醒目。
    (2)打孔：由矿方按照标记位置打孔；炮孔和接收孔要求如下：
1)炮孔：深2m；直径(适宜炸药即可)；高度距底板1.5m；垂直煤壁。
2)炮孔和接收孔尽量布置在煤层中，除非为全岩时方可在岩石布置。
3)钻孔都应将煤粉吹干净；
    (3)安装检波器与仪器：由双方人员携带检波器与仪器至施工处，按测点标记位置及对照现场图纸布置检波器和仪器,由数据采集方对仪器和检波器逐点检查安装质量。采集无误后所有设备同步，等待放炮。
    (4)放炮采集：放炮人员需要和数据采集方配合完成，在采集人员同意且在设备准备就绪后方可放炮。各个炮点一炮一放，逐点完成。采用同一批次瞬发2段雷管，矿用乳胶炸药，每孔药量150克(或1管)；坐底泥长度不少于1.5m，正向装药，不能炮药分离；炮泥捣实至孔口，尽量保证起炮后不冲孔。
采集人员维持设备正常工作，做好数据采集工作和班报记录。
    (5)施工测量：由测量人员实测成孔后的炮孔和接收孔的位置，并提供炮孔和接收孔与巷道测量控制点间的相对位置关系的测量成果表。
    (6)收工：放炮时采集数据，全部炮点放完后回收设备，升井，数据回放存储，施工完成。 2 工作量及质量评述
    本次3上605工作面槽波地震施工时采用一站式布置所有检波器，依次放炮的方式。由于工作面还没有贯通，施工时间分两个阶段进行，分别在2017年9月26日到2017年9月27日；2017年10月6日到2017年10月8日。槽波反射分别在运输巷外帮和切眼外帮：运输巷外帮测线长度为1100m，道间距为10m，共布置110个测点，炮间距20m，共55炮；切眼外帮测线长度为130m，道间距5m，共布置26个测点，炮间距10m，共13炮；槽波透视分别在工作面运输巷和轨道巷：运输巷测线长度为1000m，道间距为10m，共布置100个测点，炮间距20m，共55炮；轨道巷测线长度为1000m，道间距为10m，共布置100个测点，炮间距20m，共50炮。2017年9月26日在运输巷进行槽波反射的数据采集工作，之后发现数据质量较差，所以在2017年10月6日又进行补勘。该工作面在施工前处于暂时停采状态，影响因素较少，数据质量较好，满足后续的数据处理及解释工作的要求。 3 槽波地震数据处理
    井下所采集的槽波地震数据需经过专门处理才能转化为直观的槽波成果图，显现工作面内的地质异常体的分布特点。 3.1 资料处理流程
3.1.1数据导出
    数据加载指地震仪采集的数据进行格式转换，并导入处理工作站，加载到槽波处理软件中，建立处理工程。
3.1.2 预处理
    主要指异常道检查、剔除坏道、空道。大量的异常道会影响后续的处理效果，特别是能量较强的异常道，对宽频滤波、透射槽波能量成像等多道处理有着极其不良的影响：会影响振幅的衰减规律，导致补偿系数难以准确求取。
3.1.3 建立观测系统
    建立观测系统时指定震源激发点与接收点的空间坐标，建立炮与检的对应关系。观测系统的准确性会对后续数据处理产生直接影响。
3.1.4 初至校正
    雷管起爆到炸药爆炸有一定的时差，另外各个雷管的起爆延迟也有时间差异，这个差异影响槽波的初至时间，进而在槽波速度成像时影响成像质量。因此在处理前，需要依据地震波传播理论对各道初至时间进行校正。
3.1.5 能量扩散补偿
    从炮点出发的地震波随着传播距离的增加，呈现球面扩散，能量有所下降，频率也随之降低。槽波成二维板状扩散，能量扩散补偿是解决这一问题的有效途径。原始单炮经扩散补偿校正后，远距离记录能量得到加强，道与道间的能量得到均衡。
3.1.6 槽波提取
    槽波记录的特点就是槽波埃里相频率远高于初至区的折射纵波、续至区的折射横波。井下槽波地震，激发和接收均处在煤层中，来自煤层顶板或底板的折射纵波和横波，频率相对较低，槽波埃里相频率取决于煤层厚度，薄煤层埃里相频率高，厚煤层埃里相频率低。通过宽频带通滤波，可以明显压制纵波和横波，提高槽波的信噪比，同时也可以分出不同模式的槽波。因此可利用槽波的频率高、速度低的特性在频率域或F-K域进行滤波处理，突出槽波。
3.1.7 能量反演
    构造对槽波能量衰减的影响可以等效于介质吸收作用，槽波能量衰减系数反映煤层构造。能量反演是槽波处理主要环节，工作面内的构造及煤厚的变化影响了槽波的传播，通过反演计算可获得工作面内的能量衰减系数。
3.1.8 频散反演
    拉夫型槽波具有明显的频散特性，且频散特性与煤层厚度关系密切，煤层厚度越大，槽波的埃里相越明显，埃里相频率越低，埃里相速度越高，上述特征表明，通过槽波频散曲线提取，可以实现煤层厚度分布的预测。
3.1.9 频散分析     槽波是典型的频散波，即槽波的速度随频率的改变而变化。在估计出围岩与煤层纵横波速度等参数后，计算出的槽波频散曲线如图3-6所示。从图中可看出，埃里相在100Hz附近，槽波大部分能量分布均集中埃里相附近。实际数据中包含各种频率的噪声，但其噪声成分主要在0～40Hz范围以内，对本次数据处理影响不大。
3.2 结果分析
    本次针对3上605工作面及周边构造的探测，在运输巷外帮、切眼外帮采用分布式地震系统中的槽波反射方法进行施工、在工作面分别在运输巷和轨道巷采用分布式地震系统中的槽波透视方法进行施工。根据采掘平面图和井下的实际情况，运输巷外帮和切眼外帮：运输巷外帮测线长度为1100m，道间距为10m，共布置110个测点，炮间距20m，共55炮，从里往外依次单个放炮；切眼外帮测线长度为130m，道间距5m，共布置26个测点，炮间距10m，共13炮，从运巷拐弯处往轨巷拐弯处依次单个放炮；槽波透视分别在工作面运输巷和轨道巷：运输巷测线长度为1000m，道间距为10m，共布置100个测点，炮间距20m，共55炮，从里往外依次单个放炮；轨道巷测线长度为1000m，道间距为10m，共布置100个测点，炮间距20m，共50炮，从里往外依次单个放炮。利用分布式地震系统配套的数据处理软件KDZ3114-4.0.0.272进行数据的处理分析，据附图1具体的分析结果如下：
    (1)结合槽波反射和透射的探测结果，分析探测范围内存在9处能量集中区域，分别为JDF1、JDF2、JDF3、JDF4、JDF5、JDF6、JDF7、JDF8、JDF9。具体位置如下：JDF1在距轨道巷17#导线点后28m到距轨道巷20#导线点前23m，向工作面延伸60m；JDF2在从轨道巷1#导线点到距轨道巷25#导线点前11m，向工作面延伸80m；JDF3在从轨道巷3#导线点到距轨道巷20#导线点后23m，向工作面延伸76m；JDF4在距轨道巷8#导线点前8m到距轨道巷9#导线点后26m，向工作面延伸91m；JDF5在距轨道巷10#导线点前29m到11#导线点后29m，向工作面延伸77m；JDF6在距轨道巷12#导线点后15m到距轨道巷29#导线点后13m，向工作面延伸120m；JDF7在轨道巷26#导线点前4m，向工作面延伸50m；JDF8在距运输巷22#导线点到距运输巷19#导线点前22m，向面外延伸185m，及距切眼22#导线点到距切眼25#导线点，向面外延伸170m；JDF9在距运输巷16#导线点前23m到距运输巷18#导线点前40m，向面外延伸128m。
(2)综合槽波探测结果、工作面揭露断层分析，JDF1为面内隐伏构造；JDF2为3605-4断层发育位置；JDF3为工作面内煤层结构变化范围；JDF4为断层3605-8主要发育区段；JDF5为隐伏的断裂构造；JDF6为断层3605-12主要发育区段；JDF7为断层3605-12主要发育区段；JDF8为断层3605-10主要发育区段；JDF9为隐伏的断裂构造。 四、存在的问题和建议
1 存在的问题
    针对槽波勘探存在以下问题：
    ①、工作面采用槽波透射方法，由于工作面煤层赋存情况的变化、检波器布置系统的合理性、构造的复杂性等都会对槽波信号产生影响，如何才能大范围采到有效槽波存在不确定性。
    ②、运输巷外帮和切眼外帮采用的是槽波反射方法，槽波反射也属于震波反射的范畴，煤层起伏变化较大，对反射波法追踪地质异常体的分辨率影响较大；本段探测范围内构造较复杂，可能存在好几条落差大于一个煤厚落差的断层，使得后期的反射相位不明显，受前期信号影响较大。槽波反射波法探测无法对反射角＞30°地质异常体进行解释。
    ③、由于物探解释的多解性，建议对探测范围采用钻探的方式对3上605运输巷右帮异常界面进行进一步探查，为合理留设断层保护煤柱及下一步工作面设计提供技术依据。
2 建议
    (1)建议采掘过程中加强地质编录及电子归档，并及时反馈给我方，以便后续对探测与揭露资料的进行深入的后续分析，合理选取速度等关键技术参数，通过不断的探掘对比，提高探测精度。此外，本次探测的速度为经验速度，未经本矿实际揭露验证，存在一定误差，需要验证后的反馈进行必要修正。
    (2)建议矿方施工相关的地质构造探查钻孔，对JDF3、JDF5等断层、构造异常体进一步验证，确定构造体的详细产状要素及对生产影响情况，指导生产。
    (3)对回采中出现的地质异常及时记录，地质技术人员可结合场强分布(重点利用图件)和吸收系数色谱图，依据回采实见地质剖面进行细致解释。若遇大的地质异常请及时与探测方技术人员联系，以便对透视成果资料进一步分析与修正。
    (4)本报告中未尽事宜请遵照《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》执行。(完)

附图1 3上605工作面槽波探测综合解释图
附图2 3上605工作面槽波探测地质解释图
附图3 3上605工作面煤层赋存情况解释图