1、项目概况
1.1、任务目的
（1）基本查明工作面落差大于1m断层、长轴直径大于20米的陷落柱的发育情况；
（2）对工作面其它地质异常进行圈定解释。
1.2、探测区域概况
(1)探测区域位置
某矿某工作面开采10号煤，位于矿井+775m水平二盘区，工作面地面标高+820～1042m，工作面标高+726.2～781.4m。工作面探测长度1270m，探测宽度160米。探测范围详见图1-1。
(2)探测区地质概况
工作面回采10#煤，该煤层区内稳定，煤厚0-1.74m，平均1.45m，含0-1层夹矸，结构简单，大部分区域煤层不夹矸，只有局部含夹矸，最厚处0.54m。煤层倾角1-11°，平均4°，局部煤岩层受地质构造影响倾角变化较大，但整体为近水平煤层。工作面直接顶为砂质泥岩、泥岩，老顶为K2石灰岩；煤层直接底为铝质泥岩、砂质泥岩，老底为细砂岩。
工作面总体呈褶皱构造，其上发育较宽缓的1条背斜S2、1条向斜S3，局部发育有小型褶曲构造，整体为中部高、两边底。煤(岩)层走向S72°E～N26°W，倾向N18°E～N62°E，煤层倾角为1～11°，平均4°，总体为近水平煤层。工作面槽波勘探区域存在5条正断层、3处陷落柱、1处尖灭区。
2、工作方法与装置
2.1、槽波勘探工作原理
槽波地震勘探是利用在煤层中激发和传播的导波，探查煤层不连续性的一种地球物理方法，是地震勘探的一个分支。槽波地震勘探可以探查小断层、陷落柱、煤层分叉与变薄带、采空区及废弃巷道等地质异常，具有探测距离大，精度高、抗干扰能力强、波形特征易于识别以及最终成果直观的优点，尤其在探测精度和距离上优于其他煤矿井下勘探方法，是目前最基本、最常用、最可靠、最重要的井下探测方法之一，槽波勘探的基本观测方法有三类：透射法、反射法与透射反射联合勘探法；本次槽波勘探项目选用的观测方法为槽波透射勘探法。
槽波透射法是槽波地震法中最基本、最常用、最可靠、最重要的方法，槽波透射法所用的有效波是从震源透过煤层传至接收点的直达槽波信号。如图2-1所示，炮点与检波点(接收点)布置在采区周围不同巷道内，根据槽波的有无、强弱来判断在相应的透射射线扇形区内有无构造异常。当断层落差大于煤厚时，煤层波导完全阻断，一般接收不到透射槽波；在落差相当于煤厚30％～70％左右，煤层波导部分阻断，接收到的透射槽波能量较正常情况下有不同程度的减弱。
2.2、工作装置
本次工作面槽波地震探测设备为福州华虹智能科技股份有限公司制造的“KDZ3114矿井分布式震波勘探仪系统”，该系统是新一代高效便携的专业型全方位矿井地震勘探系统。系统采用先进的分布式架构，利用自动化采集及高精度同步技术，可在井下灵活组合施工，实现工作面震波CT勘探、巷道超前探测、矿井地震勘探等多种震波观测方法的数据采集。系统由数据记录仪(采集器A)，放炮启动记录仪(采集器B)，传感器等组成，KDZ3114矿井分布式震波勘探仪系统设备图见图2-2。数据记录仪与放炮启动记录仪间利用高精度时钟同步，在井下同步对时后，所有设备间将以同一时间节拍独立工作。数据记录仪不间断连续采集并存储地震数据，放炮启动记录仪记录雷管起爆时间。在完成所有激发工作后进行数据回收，将所有设备构成总线网络，以放炮记录仪的放炮启动时间为0从数据记录中“裁剪”出各地震道，并形成单炮记录。
3、施工布置
3.1、施工技术参数
根据要求探测的详细程度，除了选择最佳观测方式组合外，还要对每种观测方法选择最佳排列参数，如道间距、炮间距、偏移距和最远炮检距。观测系统参数的选择非常重要，主要考虑如下原则：
(1)保证足够的探测精度，能分辨出计划探测最小目标体。
(2)观测系统设计的合理与否将直接影响施工效率和探测效果。如道间距或炮检距太密，会造成工作量太大、效率太低；相反，太疏时，就有可能漏掉构造。
(3)观测系统选择合理，可有效地压制部分干扰。
结合工作面实际地质资料、探测任务，最终确定本次槽波地震勘探选用以下勘探技术参数：
1)激发条件及参数
a、位置： 位于工作面巷道面内采煤侧，高度为巷道腰线(煤层中间)；
b、激发点间距：20m；
c、孔深：2.5m；
d、孔向： 水平垂直于巷帮，且指向工作面面内；
e、孔径： 50mm；
f、药量： 单孔药量为200g；
g、装药： 正向装药，推进孔底，炮泥封堵至炮眼的孔口，封孔长度不低于1.5m；
h、雷管： 必须为同一批次第I段瞬发雷管(延时最短，红灰引线)。
2)接收条件及参数
a、接收点间距：10m
b、采样间隔：240us
c、采样点数：8192
d、采样时间：1967ms
3)接收点条件：在处于煤层中间的锚杆上，使用转接头将检波器固定在锚杆上。检波器安置方向垂直于煤壁且保证所有检波器方向一致。
3.2、施工布置
本次槽波地震勘探炮点和检波点均布置在工作面两巷道的采煤侧。槽波地震施工前在工作面两巷提前先标注炮点和检波点，现场炮点采用红漆标注，检波点采用白漆标注。本面检波点距为10m，炮点距为20m。
本次槽波探测在运输顺槽、回风顺槽布置检波点，运输顺槽由停采线向切眼标注，自JY1#至JY128#，点距10m；回风顺槽由停采线向切眼标注，自JH1#至JH128#，点距10m。
两巷炮点均以检波点偶数号+5m为炮孔位置，回风顺槽炮点号与检波点标点号对应关系为P1#(JH1#+5m)、P2#(JH3#+5m)、.....P61#(JH119#+5m)，炮间距20m；运输顺槽炮点与检波点标点对应关系为P1#(JY1#+5m)、P2#(JY3#+5m)、.....P60#(JY117#+5m)。施工炮孔前对所有检波点以及炮点进行了校正。
井下施工时，先在回风顺槽布置检波器，检波点布置完成后，经双方确认约定后先从运输顺槽开始放炮，放炮顺序为运输顺槽炮点标点号P1#、P2#......P60#炮孔；之后在运输顺槽布置检波器，检波点布置完成后，经双方确认约定后再从回风顺槽开始放炮，放炮顺序为回风顺槽炮点标点号P1#、P2#......P61#炮孔。一炮一放，依次激发，共激发121炮。
4、探测成果解释
4.1、槽波勘探成果解释
从槽波传播规律知，拉夫型槽波约束在煤层中传播，煤层的横向均一性对槽波的干涉、速度、能量均有调制作用。槽波在煤层中的传播具有很好的穿透性，当工作面内煤层岩性单一、稳定时，槽波能够穿透大部分工作面范围，且能量衰减缓慢、速度低、易于识别。当槽波在传播过程中遇到断层、陷落柱、采空区等异常地质构造时，槽波动力学特性(能量、速度)会发生改变。通过槽波波场能量、速度、有无等性质综合分析可以判断地质构造的发育情况。
断层等地质构造对槽波的影响表现在速度、频率、波形、能量等多个参数的变化，而其中的能量参数最为敏感。当槽波传播过程中遇到断层等地质构造时时，槽波能量将发生一定程度的改变，通常断层的断距超过0.5倍煤厚，槽波Aily相位的能量将发生明显的变化。
利用槽波能量衰减系数成像，通过对槽波能量衰减系数高值区的圈定进而能推断工作面面内可能存在的地质构造发育区。图4-1为21004综采工作面槽波勘探能量衰减系数成像图，图中暖色(黄、红色)代表衰减系数大，此处为槽波衰减高值异常区，蓝绿色代表衰减系数小。本次槽波透视共圈定22处能量衰减系数高值异常区，异常编号标识为：CB1⁓CB22。
4.2、综合探测成果解释
综合回采工作面槽波地震勘探槽波透射成果及实际地质资料，共圈定22处槽波探测综合异常区。回采工作面槽波探测综合地质解释见图4-2。
（1）解释落差大于1m的断层2处，分别为F11修、F10修，解释修正工作面揭露断层；
（2）解释长轴直径大于20m的陷落柱19处，分别为X21修、X22修、X27修、CX1-CX16，其中X21修、X22修、X27修解释修正工作面揭露陷落柱，CX1-CX16解释工作面内隐伏陷落柱；
(3)解释其他地质异常区1处，异常编号为CYC1，解释煤层变薄影响。

5、探测结论
结合工作面地质资料及本次槽波勘探成果综合分析，获得如下结论：
（1）解释落差大于1m的断层2处，分别为F11修、F10修；
（2）解释长轴直径大于20m的陷落柱19处，分别为X21修、X22修、X27修、CX1-CX16；
(3)解释其他地质异常区1处，异常编号为CYC1。
6、验证情况
目前工作面已回采200m左右，回采实际揭露了4处陷落柱，分别为X27、X56、X58、X59陷落柱；其中X27陷落柱与X27修异常区对应，X56陷落柱与CX1异常区对应，X58陷落柱与CX2异常区对应，X59陷落柱与CX3异常区对应。根据其他物探标注的异常区位置，矿方也进行了钻探验证，验证结果跟物探成果基本吻合。