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礦井地質探測儀在葛亭煤礦的試驗
新聞作者:張同俊,王明耀,賀智敏  發布時間:2015-10-29  查看次數:  放大 縮小 默認
張同俊1,王明耀2,賀智敏1
(1.淄博礦業集團有限責任公司葛亭煤礦,山東濟寧 272053;
2.福州華虹智能科技開發有限公司,福建福州350001)
摘 要:為做好地質預測預報工作,利用KDZ1114 -6A30礦井地質探測儀對采掘工作面前方及兩幫進行地質情況探測試驗,通過分析煤巖層的反射波傳播速度和時間,解析得到反射界面的距離,并綜合解釋和推斷出地質體的性質。結果表明:礦井地質探測儀對構造解釋準確率高,試驗效果明顯。
關鍵詞:預測預報;地震波;地質構造;礦井地質探測儀
    井田面積20.9k㎡,整體上為一形態不完整的構造盆地,落差20m以上的斷層54條,發現陷落柱13個,東北部有巖漿巖侵入,礦井地質構造復雜。為做好地質預測預報工作,采用KDZ1114-6A30礦井地質探測儀對葛亭煤礦采掘工作面進行探測試驗。
1 探測原理及施工工藝
1.1 探測原理
1.1.1 地震單點探測原理
    探測技術是源于反射地震波勘探中的自激自收方式(圖1),即反射波偏移距為零的垂直反射形式。

圖1 單道觀測系統波路圖
    射波時距曲線方程:4h2+x2=v2t2,令x=0,則h=vt/2。式中時間t可由波形記錄上判讀,波速v是己知數,在一定的探測區域內,巖、煤層的垂向波速都較穩定,探測時須作波速調查。
1.1.2 地震反射共偏移探測原理
    共偏移探測技術是依據反射波勘探原理,在單邊排列的基礎上選定最佳偏移距,采用單道小步長,保持震源和檢波器距離不變并同步移動來完成探測任務(圖2)。只要地質體中存在波阻抗差異,就會產生反射能量受界面特性控制的反射回波。

圖2 共偏移觀測系統波路圖
1.2 施工工藝
    探測采用KDZ1114-6A30礦井地質探測儀,有效探測距離80m。設置的參數如下:通道數2道,采樣問隔80~136us,采樣頻帶2500Hz低通,固定增益24~48dB,采樣長度2048點,采樣延遲0.0ms,單點探測的源檢距為0.5m,反射共偏移源間距4m,道間距和步距2m。采用錘擊方式激發,煤壁松散時,利用配備的錘墊進行輔助激發,檢波器盡量避開煤壁松動的地方。
2 探測解析試驗與驗證
2.1 波速測試
2.1.1 3煤層2306膠帶順槽波速測試
2010年1月26日,在2306膠帶順槽采用單點和反射共偏移兩種方法進行3煤層波速測試,己知DF71斷層距順槽51m。通過震波軟件處理,計算出單點探測的地震波綜合波速為3.132m/ms,反射共偏移探測的地震波綜合波速為2.983m/ms,兩種探測方法的綜合波速平均為3.058m/ms。
2.1.2 16煤層11604軌道順槽波速測試
2010年1月27日,在11604軌道順槽采用反射共偏移探測方法進行16煤層波速測試。己知軌道順槽與膠帶順槽間距34m,地震波異常反射的時間為19.5ms,計算出16煤層的地震波綜合波速為3.5m/ms。
2.2 探測試驗與驗證
2.2.1 案例1:2330外軌道順槽F29斷層追蹤探測
2010年1月26日,在3煤層2330外軌道順槽采用單點和反射共偏移兩種方法探測順槽西部F29斷層的位置。經分析,斷層在測線起點距離巷道34.0m,在測線終點距離巷道40.5m(圖3)。經實際采掘證實,斷層在測線起點(T1點下5m)距離巷道35.0m;在測線終點(T2點下14m)距離巷道43.3m(圖4)。

圖3 2330外軌道順槽斷層追蹤探測解析結果

圖4 2330外軌道順槽斷層追蹤探測平面圖
2.2.2 案例2:2314軌道順槽超前探測
    2010年1月26日,在3煤層2314軌道順槽迎頭,采用單點和反射共偏移兩種方法進行超前探測。經分析,迎頭前方有三條異常反射界面(圖5),解析距離分別為41m,56m和82m。在41m位置的異常反射相位相對較強,可能是斷層或褶曲;在56m位置的異常反射相位相對較弱,可能是裂隙或者小構造;在82m位置的異常反射相位能量較強,可能是大斷層或褶曲。實際揭露表明:41.5m處發育小斷層,落差0.5m;59m處為寬緩小褶曲;76m處為F13-1斷層,落差9.0m(圖6)。

圖5 2314軌道順槽單點探測解析結果
2.2.3 案例3:11606軌道順槽超前探測
    2010年1月27日,在16煤層11606軌道順槽迎頭采用單點探測方法進行超前探測。探測結果顯示,在探測前方25.27m的位置有一反射相位(圖7),但是反射不明顯,分析可能為小斷層或裂隙帶。實際揭露證實:探測點前方13.8m處發育一條斷層,落差1.1m;26.7m處為一條裂隙,方位角70°,寬度2cm(圖8)。

圖6 2314軌道順槽超前探測剖而圖

圖7 11606軌道順槽單點探測解析結果

圖8 11606軌道順槽超前探測平面圖
3 結論及建議
    案例2和案例3共解釋異常點4個,實際揭露斷層和褶曲5個,成果解釋準確率80%;3處案例異常點的位置解釋精度92.7-98.8%,平均95.3%。采掘工作面超前探測和巷道兩幫斷層追蹤探測效果明顯。
    地震波速度取值直接影響到目的層距離探測的精度。由于本次探測是在葛亭礦第一次采用,對煤層及其頂底板巖層的地震屬性參數選取還有待于驗證與調整,隨著后續探測對比分析,物探解釋的準確率和精度會進一步提高。
參考文獻:
[1] 王勝利,王振濤,宣孝忠,等.震波技術在高瓦斯突出礦井中的應用[J].煤炭科學技術,2009.
[2] 劉友奎,邸偉,孫清祥.便攜式礦井地質探測儀在新安煤征中的應用[J].山東煤炭科技,2009.
[3] 張戰京,游志宏,趙宏力.KDZ1114-3型便攜式礦井地質探測儀在鶴壁中泰公司的應用[J].煤礦現代化,2008.
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