1、槽波地震技术在采面地质构造探测中的应用高浩（山西汾西矿业（集团）有限责任公司柳湾煤矿，山西孝义032303）摘要：为掌握 3506 综采工作面内地质构造分布情况，将槽波地震探测技术应用于采面构造探测中，综合使用槽波反射法以及槽波透射法进行探测，并依据现场情况确定测点布置。在采面回采巷道及切眼内间隔 10 m 布置检波点、间隔 20 m 布置激发点。对探测得到的数据进行解释分析，发现开采范围内存在有 4 条落差均超过煤层厚度的断层，并确定断层分布位置、延展方向等，后续 3506 综采工作面回采时均揭露槽波地震断层且位置偏差在 1020 m以内，表明探测结果可靠，可指导采面生产。关键词：槽波地震；
2、地震构造；物探技术；断层；煤炭开采中图分类号：TD15文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0212-020引言现阶段煤炭开采基本实现机械化，煤炭生产效益以及产量等均得以显著提升，由于煤炭开采速度较快，掌握采面开采范围内地质构造发育情况并针对性采取应对措施，对提升煤炭开采效益具有显著促进意义1-2。物探、钻探及巷探等是实现开采范围内地质构造精细化探测的主要技术手段，其中物探具备有探测效率高、范围广、经济性强等优点，在煤矿井下应用较为广泛3-5。同时众多的研究学者对物探技术展开研究，并对无线电波透视、地质雷达、电磁波 CT 等各种探测技术应用效果进行比对分析。槽波地震具备精
3、度高、探测距离长、波形容易识别以及抗干扰能力强等优点，在煤矿井下断层、煤厚变化区、陷落柱、废弃空巷及老采空区等地质异常体探测中应用较为广泛6-8。受到不同开采区煤层赋存条件以及地质构造差异，槽波地震应用时必须结合现场实际针对性制定探测技术方案。就以山西某矿 3506 综采工作面地质构造详细探测为工程实例，对槽波地震现场布置方案以及探测效果进行分析，以期为其他采面地质构造探测提供指导。1工程概况山西某矿 3506 综采工作面设计走向长 1 018 m、倾向长 290 m，开采范围内 5 号煤层厚度均值 2.5 m，煤层结构简单，倾角 25。3506 综采工作面顶底板岩性以稳定性较强的砂质泥岩、粉
4、砂岩等为主。采面回采巷道掘进期间揭露有多条断层，断层影响区内煤岩体裂隙发育，会给煤炭回采安全带来一定制约。含煤地层为层状结构，不同岩性存在明显的物性差异，煤层顶底板岩层相对比煤层而言具备有密度大、传播速度快等特点，从而为后续物探分析创造良好条件。本次槽波地震探测布置在切眼与回撤通道间，探测长度共计 1 000 m，主要探测开采范围内落差超过 1/2 煤厚的断层。通过对开采范围内断层进行探测，以便提高采面生产安全保障能力。2槽波地震探测方法槽波地震是通过在煤层中激发地震波，通过对地震波进行分析实现探测范围内陷落柱、断层、煤层尖灭带等地质异常体探测，现阶段矿井常用的探测方法包括有槽波透射法以及槽波
5、反射法。槽波透射法是将激发点及接收点分别布置在不同巷道内，通过检波仪（遥测地震仪）是否接收到槽波或者接收到的槽波强弱实现透射区内地质构造探测，槽波透射法探测距离可达到 1 600 m，探测范围较广，具体见图 1-1 所示；槽波反射法是将检波仪与激发点布置在同一巷道内，当激发点发出的槽波经过断层等地质构造反射时，接收单检波仪即会接收到反射的槽波信号。通过分析接收的槽波信号即可对探测区域内地质构造体分布位置、类型等信息探测，具体探测示意图见图 1-2 所示。在探测过程中综合使用槽波透射法以及槽波反射法可达到提高探测效果及探测精度目的。为此，在 3506综采工作面槽波探测中综合使用槽波透射法以及槽波
6、反射法。2.1槽波探测点布置沿着采面回采巷道以及切眼布置探测点，对3506综采工作面开采范围内已有地质资料进行分析，提出采用全排列采集方式，最大程度提高数据接收效果，具体采面槽波探测点布置见下页表 1 所示。在采面回采巷道以及切眼内按照 10 m 间距布置收稿日期：2022-04-08作者简介：高浩（1989），男，山西临县人，本科，毕业于重庆大学，工程师，现从事采矿工程方面的工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.080图 1槽波探测示意图1-1槽
7、波透射法1-2槽波反射法激发点 2激发点 1槽波透明区槽波半透明区接收点排列 1接收点排列 2槽波不透明区激发点煤层断层地震仪接收点排列技术应用2023 年第 5 期接收点，累积探测长度共计 2 480 m、布置接收点数量为 249 个；在回采巷道及切眼按照 20 m 间距布置激发点，激发点共计 129 个，激发点钻孔孔径及孔深分别为 42 mm、3 000 mm。激发点内装入炸药量均为 0.3 kg，接收点采用 YTZ-3 遥测地震仪，采样记录长度 2 s、采样间隔 0.25 ms。具体通过槽波地震探测获取到的数据见图 2 所示。2.2探测数据处理及解释综合使用反射槽波及透射槽波相结合方法对
8、采面探测区域内地质构造进行解释。通过对相关数据进行分析，最终圈定采面内共有 4 条断层，具体槽波探测确定的断层在采面内分布位置见图 3 所示。CF1 断层在采面内延伸长度超过 570 m，主要分布在距离切眼 357927 m 范围内，断层走向沿着煤层走向方向（NW 方位），断层落差超过煤厚，反射槽波以及透射槽波对 CF1 断层均有明显反应，探测成果较为可靠。CF2 断层分布在距离切眼 125153 m，断层在采面内延伸长度约为 305 m，斜穿采面（NNW 方位），在透射槽波探测中有较为明显反应，探测成果可信度较高。CF3 断层分布在距离切眼 512532 m 范围，断层在采面内延伸长度约为
9、145 m 且与 CF1 断层有交汇，断层落差超过煤层厚度，断层斜穿采面（走向 NNE），该断层在透射槽波探测中有较为明显反应，探测结果可信度较高。CF4 断层分布在距离切眼 725812 m 范围，断层在采面内延伸长度在 318 m，CF4 断层与 CF1 断层有交汇，断层斜穿采面（走向 NNE），该断层在透射槽波探测中有较为明显反应，探测结果可信度较高。槽波探测中未发现其他如陷落柱、煤层尖灭等地质异常体。3结论1）将槽波地震探测技术应用到 3506 综采工作面回采范围内地质构造详细探测中，通过综合使用槽波透视及反射法发现开采范围内存在有 4 条落差均超过煤后断层（断层编号 CF1CF4），
10、并对确定的断层位置、延伸及控制程度等进行详细分析。2）在槽波探测成果解释确定的断层延伸范围具有一定的不确定性，具体位置可能存在一定偏差，在后续采面推进过程中均揭露有 CF1CF4，具体揭露断层位置及延伸长度与物探成果间偏差控制在 1020 m范围内。3）槽波地震探测得到的 3506 综采工作面内断层落差均超过煤层厚度，未能对落差小于煤厚 1/2 的断层进行探测，在采面后续回采时应强化超前探测，避免揭露隐伏地质构造给生产带来影响。参考文献1周恒心，杨焱钧，程继东，等.透射槽波地震勘探在济宁二号煤矿的应用J.陕西煤炭，2022，41（2）：63-66；100.2高飞.槽波地震探测在峰峰矿区的实践与
11、应用J.煤炭与化工，2022，45（1）：47-50；55.3陈燕廷.槽波地震探测在煤峪口矿地质探测中的应用研究J.山西冶金，2021，44（5）：76-77；81.4赵璐璐，李东亮，焦阳，等.槽波地震“透射-反射”联合法在回采工作面地质构造探测中的应用J.山西煤炭，2021，41（1）：40-44.5邓起林.反射槽波法在矿井地质构造探测中的应用J.自动化应用，2020（5）：106-107.6吕振绘.槽波反射法在矿井断层探测中的应用J.山西能源学院学报，2020，33（2）：19-21.7吴春秋.无线电波透视与槽波地震勘探在煤矿生产中的综合应用J.中国新技术新产品，2019（23）：22-2
12、3.8杜少鹏.透射槽波技术在煤矿隐伏构造探测中的应用研究D.西安：西安科技大学，2018.9焦阳，廉玉广，李梓毓，等.综合矿井物探技术在陷落柱探测中的应用J.煤矿开采，2018，23（6）：16-18.（编辑：苗运平）（下转第 245 页）表 1测点布置参数运输巷S05S595520R02R10710610回风巷S60S731420R108R1352810切眼S74S1336020R136R25011610合计129249编号数量/个 间距/m编号数量/个 间距/m位置激发点接收点图 2槽波地震探测数据图 3断层在采面内分布位置示意图02004006008001 000时间/msP 波S 波槽
13、波16376290107测点高浩：槽波地震技术在采面地质构造探测中的应用工作面切眼CF2落差煤厚CF2落差煤厚CF3落差煤厚CF4落差煤厚2132023 年第 5 期Application of Trough Wave Seismic Technology in Detection of Tectonics in Mining FaceGao Hao（Liuwan Coal Mine,Shanxi Fenxi Mining Industry(Group)Co.,Ltd.,Xiaoyi Shanxi 032303）Abstract:In order to master the distribut
14、ion of tectonics in 3506 fully mechanized mining face,the trough wave seismic detection technologyis applied to the detection of mining face structure,and the trough wave reflection method and trough wave transmission method arecomprehensively used for detection,and the layout of measuring points is
15、 determined according to the site conditions.Arrange detectionpoints at an interval of 10 meters and excitation points at an interval of 20 meters in the mining roadway and cutting hole of the mining face.Interpreting and analyzing the data obtained from the exploration,it was found that there are f
16、our faults within the mining area with a dropexceeding the thickness of the coal seam,and the distribution position and extension direction of the faults were determined.Subsequently,during the recovery of the 3506 fully mechanized mining face,slot wave seismic faults were exposed with a positional deviation of 1020meters,indicating that the detection results are reliable and can guide the production of the mining face.Key words:slot wave earthquake;seismotectonics;geophysical technology;fault;c
