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张同俊1，王明耀2，贺智敏1
（1.淄博矿业集团有限责任公司葛亭煤矿，山东济宁 272053；
2.福州华虹智能科技开发有限公司，福建福州350001）
摘 要：为做好地质预测预报工作，利用KDZ1114 -6A30矿井地质探测仪对采掘工作面前方及两帮进行地质情况探测试验，通过分析煤岩层的反射波传播速度和时间，解析得到反射界面的距离，并综合解释和推断出地质体的性质。结果表明：矿井地质探测仪对构造解释准确率高，试验效果明显。
关键词：预测预报；地震波；地质构造；矿井地质探测仪
井田面积20.9k㎡，整体上为一形态不完整的构造盆地，落差20m以上的断层54条，发现陷落柱13个，东北部有岩浆岩侵入，矿井地质构造复杂。为做好地质预测预报工作，采用KDZ1114-6A30矿井地质探测仪对葛亭煤矿采掘工作面进行探测试验。
1 探测原理及施工工艺
1.1 探测原理
1.1.1 地震单点探测原理
探测技术是源于反射地震波勘探中的自激自收方式(图1)，即反射波偏移距为零的垂直反射形式。
 图1 单道观测系统波路图 射波时距曲线方程：4h2+x2=v2t2，令x=0,则h=vt/2。式中时间t可由波形记录上判读，波速v是己知数，在一定的探测区域内，岩、煤层的垂向波速都较稳定，探测时须作波速调查。
1.1.2 地震反射共偏移探测原理
共偏移探测技术是依据反射波勘探原理，在单边排列的基础上选定最佳偏移距，采用单道小步长，保持震源和检波器距离不变并同步移动来完成探测任务(图2)。只要地质体中存在波阻抗差异，就会产生反射能量受界面特性控制的反射回波。
 图2 共偏移观测系统波路图 1.2 施工工艺
探测采用KDZ1114-6A30矿井地质探测仪，有效探测距离80m。设置的参数如下：通道数2道，采样问隔80～136us，采样频带2500Hz低通，固定增益24～48dB，采样长度2048点，采样延迟0.0ms，单点探测的源检距为0.5m，反射共偏移源间距4m，道间距和步距2m。采用锤击方式激发，煤壁松散时，利用配备的锤垫进行辅助激发，检波器尽量避开煤壁松动的地方。
2 探测解析试验与验证
2.1 波速测试
2.1.1 3煤层2306胶带顺槽波速测试
2010年1月26日，在2306胶带顺槽采用单点和反射共偏移两种方法进行3煤层波速测试，己知DF71断层距顺槽51m。通过震波软件处理，计算出单点探测的地震波综合波速为3.132m/ms，反射共偏移探测的地震波综合波速为2.983m/ms，两种探测方法的综合波速平均为3.058m/ms。
2.1.2 16煤层11604轨道顺槽波速测试
2010年1月27日，在11604轨道顺槽采用反射共偏移探测方法进行16煤层波速测试。己知轨道顺槽与胶带顺槽间距34m，地震波异常反射的时间为19.5ms，计算出16煤层的地震波综合波速为3.5m/ms。
2.2 探测试验与验证
2.2.1 案例1：2330外轨道顺槽F29断层追踪探测
2010年1月26日，在3煤层2330外轨道顺槽采用单点和反射共偏移两种方法探测顺槽西部F29断层的位置。经分析，断层在测线起点距离巷道34.0m，在测线终点距离巷道40.5m(图3)。经实际采掘证实，断层在测线起点(T1点下5m)距离巷道35.0m；在测线终点（T2点下14m)距离巷道43.3m(图4)。
 图3 2330外轨道顺槽断层追踪探测解析结果  图4 2330外轨道顺槽断层追踪探测平面图 2.2.2 案例2：2314轨道顺槽超前探测
2010年1月26日，在3煤层2314轨道顺槽迎头，采用单点和反射共偏移两种方法进行超前探测。经分析，迎头前方有三条异常反射界面(图5)，解析距离分别为41m,56m和82m。在41m位置的异常反射相位相对较强，可能是断层或褶曲；在56m位置的异常反射相位相对较弱，可能是裂隙或者小构造；在82m位置的异常反射相位能量较强，可能是大断层或褶曲。实际揭露表明：41.5m处发育小断层，落差0.5m；59m处为宽缓小褶曲；76m处为F13-1断层，落差9.0m(图6)。
 图5 2314轨道顺槽单点探测解析结果 2.2.3 案例3：11606轨道顺槽超前探测
2010年1月27日，在16煤层11606轨道顺槽迎头采用单点探测方法进行超前探测。探测结果显示，在探测前方25.27m的位置有一反射相位(图7)，但是反射不明显，分析可能为小断层或裂隙带。实际揭露证实：探测点前方13.8m处发育一条断层，落差1.1m；26.7m处为一条裂隙，方位角70°,宽度2cm(图8)。
 图6 2314轨道顺槽超前探测剖而图  图7 11606轨道顺槽单点探测解析结果  图8 11606轨道顺槽超前探测平面图 3 结论及建议
案例2和案例3共解释异常点4个，实际揭露断层和褶曲5个，成果解释准确率80%；3处案例异常点的位置解释精度92.7-98.8%，平均95.3%。采掘工作面超前探测和巷道两帮断层追踪探测效果明显。
地震波速度取值直接影响到目的层距离探测的精度。由于本次探测是在葛亭矿第一次采用，对煤层及其顶底板岩层的地震属性参数选取还有待于验证与调整，随着后续探测对比分析，物探解释的准确率和精度会进一步提高。
参考文献：
[1] 王胜利，王振涛，宣孝忠，等.震波技术在高瓦斯突出矿井中的应用[J].煤炭科学技术，2009.
[2] 刘友奎，邸伟，孙清祥.便携式矿井地质探测仪在新安煤征中的应用[J].山东煤炭科技，2009.
[3] 张战京，游志宏，赵宏力.KDZ1114-3型便携式矿井地质探测仪在鹤壁中泰公司的应用[J].煤矿现代化，2008.
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