槽波地震勘探技術(shù)在煤層開采中的應(yīng)用

0總結(jié)錢家寶礦2821西工作面位于井田2號(hào)水平開采區(qū)12。1煤層槽波的形成機(jī)理槽波地震勘探是地震勘探的一個(gè)分支,是利用在煤層中激發(fā)和傳播的導(dǎo)波,探查煤層不連續(xù)性的一種地球物理方法。在煤系地層中,煤層是一個(gè)相對(duì)低速的地震槽,煤層與其頂、底板的界面,一般呈現(xiàn)良好的反射面,煤層的速度和密度均比圍巖要低,表現(xiàn)為低波阻抗。在煤層中激發(fā)地震波,產(chǎn)生以震源為中心的縱波和橫波,以球面體波形式向外傳播,以不同角度入射到頂、底板界面,并在煤層中向外擴(kuò)散傳播,形成了槽波。通過接收槽波能量的變化情況來研究分析工作面內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造情況。1.1波點(diǎn)布置方式槽波透射法是采用從震源透過煤層傳至接收點(diǎn)的槽波信號(hào)。炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)布置在工作面周圍不同巷道內(nèi),根據(jù)槽波的有無、強(qiáng)弱來確定在相對(duì)應(yīng)的透射扇形區(qū)內(nèi)有無地質(zhì)構(gòu)造異常,如圖1所示。同時(shí)通過對(duì)正常透射槽波的分析,為反射法數(shù)據(jù)處理及解釋提供參數(shù)等。1.2反射槽波信號(hào)分析槽波在傳播過程中遇到煤層中的不連續(xù)體,就會(huì)產(chǎn)生反射槽波信號(hào),通過識(shí)別反射槽波信號(hào),就能判斷出煤層中不連續(xù)體的位置,如圖2所示。槽波反射法的優(yōu)點(diǎn)是可以通過1條煤巷向兩側(cè)進(jìn)行探測,在煤礦井下探測中具有重要的實(shí)用價(jià)值。2統(tǒng)馬家溝組保障巖石學(xué)錢家營井田含煤地層為石炭系上統(tǒng)和二疊系下統(tǒng),基底為中奧陶統(tǒng)馬家溝組石灰?guī)r,含煤地層總厚度約500m。含煤地層特征與開平煤田其他井田基本相同,井田內(nèi)可采和局部可采煤層共7層,即5、7、8、9、11、122821西工作面主采123設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)采集3.1強(qiáng)化檢波和炮點(diǎn)布置槽波地震勘探主要沿2821西工作面通風(fēng)巷、運(yùn)輸巷及切眼煤壁上布置炮點(diǎn)和檢波器。根據(jù)現(xiàn)場條件及探測任務(wù),在充分研究2821西工作面相關(guān)地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,以急需解決的地質(zhì)任務(wù)為前提,為了更精確查明工作面內(nèi)隱伏的地質(zhì)異常體,施工時(shí)采用了全排列采集方案,這樣能夠最大限度地接收有效數(shù)據(jù),以獲得更全面系統(tǒng)的槽波信息。(1)檢波點(diǎn)布置通風(fēng)巷、運(yùn)輸巷及切眼均采用10m接收道距,共設(shè)計(jì)檢波點(diǎn)198個(gè)。(2)炮點(diǎn)布置通風(fēng)巷采用20m炮間距,運(yùn)輸巷及切眼采用30m炮間距,共激發(fā)物理點(diǎn)82個(gè)。槽波探測工程布置情況如表1所示。3.2準(zhǔn)煤層槽波單炮分析槽波數(shù)據(jù)異常分析圖如圖4所示。圖4(a)為通風(fēng)巷S44炮點(diǎn)放炮、運(yùn)輸巷接收的槽波單炮記錄。炮點(diǎn)在煤層變薄帶邊緣,受該區(qū)域煤層變薄和F30斷層的影響,曲線的左側(cè)接收道號(hào)R112~R130段槽波能量變小,尤其是R112~R121段幾乎看不到槽波,說明該點(diǎn)受切眼附近煤層變薄區(qū)的影響較大。曲線的右側(cè)槽波能量比較正常,僅局部有變化。圖4(b)為通風(fēng)巷S34點(diǎn)放炮、運(yùn)輸巷接收的槽波單炮記錄。從圖4(b)可以看出槽波是連續(xù)的,可以肯定炮點(diǎn)與檢波點(diǎn)構(gòu)成的多邊形區(qū)內(nèi)有槽波傳導(dǎo)的通路,說明煤層是基本連續(xù)的。至于槽波局部變?nèi)?有可能存在小于煤層厚度的斷層,或者煤層厚度有變化等。運(yùn)輸巷接收到的透射槽波能量很強(qiáng),說明9DF22三維地震勘探斷層存在的可能性很小。圖4(c)為運(yùn)輸巷S67號(hào)炮點(diǎn)放炮、通風(fēng)巷接收的槽波單炮記錄。圖4(c)中R77~R89段槽波變?nèi)?且與該記錄中其他道相比變化較大,不排除在該射線路徑上有小于煤層厚度的斷層存在,或者煤層厚度本身有變化。圖4(d)為運(yùn)輸巷S83號(hào)炮點(diǎn)放炮、通風(fēng)巷接收的槽波單炮記錄。圖4(d)中R77~R94段接收到的槽波速度與正常煤層槽波速度相比相對(duì)較高,槽波能量變化不大,為典型的煤層變薄造成的槽波異常。通過以上炮點(diǎn)接收到的槽波單炮記錄分析,可以確定煤層變薄帶的位置及范圍,判定三維地震探測的9DF22斷層是不存在的,或者存在落差小于1/2煤厚的小斷層。4結(jié)果表明和評(píng)價(jià)4.1薄煤帶范圍地震探測成果根據(jù)巷道實(shí)際揭露的地質(zhì)素描寫實(shí)情況,依據(jù)槽波層析成像結(jié)果,對(duì)工作面內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象進(jìn)行了解釋,通過綜合分析,得到地質(zhì)成果:工作面內(nèi)發(fā)現(xiàn)落差大于1/2煤厚斷層16條,其中修正巷道揭露斷層14條,新解釋斷層2條,否定了三維地震探測的9DF22斷層;對(duì)工作面內(nèi)的薄煤帶范圍進(jìn)行了解釋預(yù)測,主要探測成果如圖5所示。槽波振幅衰減系數(shù)成像結(jié)果對(duì)2821西工作面內(nèi)地質(zhì)異常有了比較明顯的反映。圖5中圈定的范圍為槽波能量低穿透區(qū),表示煤層受地質(zhì)構(gòu)造等異常因素影響,這些區(qū)域與該工作面巷道實(shí)際揭露情況也較為一致。為了更進(jìn)一步確定工作面內(nèi)構(gòu)造判斷,還采用了透射槽波相對(duì)透射系數(shù)成像及透射槽波速度成像方法,做了更細(xì)致的研究分析。4.2探測的槽波探測結(jié)論2821西工作面目前正在開采中,在生產(chǎn)過程中對(duì)開采揭露的地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行了詳細(xì)的記錄,動(dòng)態(tài)驗(yàn)證了槽波地震勘探成果。目前工作面已經(jīng)通過槽波探測確定的薄煤帶,薄煤帶范圍內(nèi)煤層厚度由正常的厚度3.0m左右變薄至不可采,局部變?yōu)闊o煤區(qū),煤層相對(duì)變薄范圍與探測預(yù)測的范圍基本吻合,實(shí)見的比探測預(yù)測的稍小。工作面開采通過9DF22三維地震探測的斷層區(qū)域時(shí)沒有揭露該斷層,斷層不存在,驗(yàn)證了槽波探測的結(jié)論。錢家營礦2821西采掘工程平面圖如圖6所示。5槽波地震勘探的地質(zhì)解釋(1)槽波地震探測數(shù)據(jù)對(duì)工作面內(nèi)斷層構(gòu)造、煤層變薄區(qū)的反應(yīng)比較準(zhǔn)確,槽波透射成果反應(yīng)了煤層變薄區(qū)范圍及地質(zhì)構(gòu)造情況,同時(shí),通過分析判斷,圈定了工作面內(nèi)薄煤帶的位置、范圍,否定了原三維!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!地震9DF22走向斷層,為2821西工作面的開采提供了重要的地質(zhì)信息。(2)探測中采用了全排列方式布置,可以最大限度地采集到槽波的有效信號(hào),通過對(duì)透射和反射的槽波信號(hào)進(jìn)行了成像處理,可以獲得落差較大斷層斷面的位置及走向形態(tài)的信息。(3)