便携式矿井地质探测仪在马家沟矿的应用

黄世坤

（唐山马家沟矿业有限责任公司，河北 唐山 046031）

便携式矿井地质探测仪在马家沟矿的应用

黄世坤

（唐山马家沟矿业有限责任公司，河北 唐山 046031）

当前，物探法由于使用时间不长、受多种因素影响，探测精度上还存在些不足，有待改进文章通过便携式探测仪在马家沟矿实际中的应用实践，获取了实用的些探测参数和经验，实践证明：马家沟矿进行构造探测时，利用仪器的单点和反射共偏移法是较为合理的，分析结果与实际情况相符，具有广泛应用前景和明显经济效益。

反射波；地质探测；巷道；单点探测

1 概述

马家沟矿十水平及十水平以下的地质资料，由于钻孔控制资料少，主要为经验推断。对于马家沟矿地质条件为Ⅳ-ⅣaⅡdⅣf g的矿井来说，地质构造复杂、断层多，给矿井防治水、石门揭煤层、巷道支护、瓦斯管理带来很大难度。便携式矿井地质探测仪在马家沟矿的应用，为矿井地质和瓦斯地质提供技术支持，可以基本查清生产过程中的煤层赋存变化和构造变化情况，并为防突安全设计提供技术指导；同时也可查明高地应力情况下的支护可靠性和有效性，并为安全生产提供保障。

2 便携式矿井地质探测仪的工作原理

2.1 单点探测原理

单点探测方法来源于反射地震波地质勘探中的自激自收测量方式，通过接收地层界面中地震波垂直反射回的信号，（接收反射波中偏移距为零的垂直反射部分），然后解析算出被测层的距离或厚度。反射波时距曲线方程通常如下：

式中：时间t由波形记录仪上读取；波速ν对既定波形是已知数，其取值准确与否，直接影响到勘测层距离或厚度的探测精度。通常，在一定的探测区域内，岩与煤层等地层的垂向波速基本相对稳定，一般在探测前可作波速调查，明确各地层波速分布状况，为探测的准确解析提供依据。

2.2 反射共偏移法技术

反射共偏移探测技术是根据反射波地质勘探原理，在单线排列的解析基础上，寻找出最佳偏移距离，然后通过多次覆盖观测系统进行数据分析与采集。实际勘探时，首先根据勘探区域地震地质条件，进行实地噪声调查对比与分析；从而确定出最佳共偏移接收窗口及窗口内的检波器间距；最后按选定的步距同步向前移动完成勘探任务。一旦检测到被勘探地质体中波阻抗差异，（如地质层界面等），地震波就会在该界面处产生一定反射波，且反射能量与界面性质密切相关，这就是进行地质体勘探分辨的技术原理。现场实际勘探中，常用密集型单道共偏移数据解决实际问题，这种方法能满足现场的实际需要，它在对地质体连续追踪与调查中发挥着重要的作用。

现场探测时，通常是在最佳探测窗口内选择一个最佳偏移距离，采用单道短步长检波，维持震源与接收点间距，同时使震源和接收源传感器同步移动。每激发一次随即接收一次波形，最后得到一张多道波记录图，所检测的各道波都具有相同的偏移距，图1为共偏移法现场施工示意图。另一种方法是通过对多个共震点自动排列记录，也可获得各种偏移距下的共偏移波图。利用这种共偏移地震剖面图，即可准确有效地识别出反射波的同相轴线，由于这些波的偏移距相同，数据处理时不需再作时差校正。实际勘探中，通常采用这些方法对于反射波的同相轴线位置及特征进行分析探测，由于方法施工简便，特别适用于井下煤岩巷道或采煤工作面小构造及异常地质体的勘探工作。

图1 共偏移距记录野外施工示意图

3 便携探测仪的应用实例

2010年11月11日，在9321S四面溜子道测点4以东48.6m迎头探测，采用单点探测，按12-1煤层波速采用3200m/s，分析波形见图2。根据上述波形、结合地质资料分析，在迎头以里9.7m～15.74m这几处异常界面处可见煤层裂隙、煤质变化、或断续分布的夹石；预计在32.54m～44.06m区段为f 15断层影响区域。实际掘进中该区域为断层带，煤层破碎、压力大、瓦斯大。

图2 9321S工作面实测结果

2011年2月10日在0423S一面板溜子道开口以西5m采用单点探测，按12-1煤层波速采用3200m/s，分析波形见图3。根据上述波形、结合地质资料分析，在迎头以里10.0m～21.0m为断层带区域，煤层裂隙发育、煤质松软，煤层破碎，压力大。实际掘进中证实，该区域瓦斯压力大。

图3 0423S工作面实测结果

4 结论

通过探测仪在马家沟矿实际生产中的应用实践，获取了适用于本矿井的各种探测参数和经验，具有广泛应用前景和明显经济效益。当然物探法由于使用时间不长、受多种因素的影响，还存在些不足，因此建议：（1）在马家沟矿的探测还属于探测实验，探测的煤层采用经验波速值，煤层波速需要实际揭露后进行校正，建议探测中要及时校正波速值，提高探测精度。（2）在马家沟矿探测构造时，利用仪器的单点和反射共偏移法是较合理的，分析结果与实际情况相符。为确保仪器的解析准确性，建议在探测时多方法交叉结合进行，以排除多解性。（3）物理勘探技术人员需在以后勘探中总结仪器使用和波形分析经验，学习更多物理勘探技术，更好地为矿井地质工作和矿井安全生产提供帮助。

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Application of Portable Geological Detecting Instruments inmajiagoumine

HUANG Shi-kun
(Majiagou Mining Co., Tangshan Hebei 046031)

Because of recent use and many other factors, the precision of physical exploration methodcould be improved. Through the application of portable geological detecting instruments in Majiagou, thepractical parameters and experience are achieved. The results show that the single spot and reflection totaldeviation method are reasonable. The analysis matches with the real situation, which proves the instrumentspromising application prospect and economic benefit.

reflection wave; geological exploration; roadway; single spot detection

P 631.43

A

2011-09-27

黄世坤（1974—），男，河北唐山人，大学本科，工程师，从事煤矿采掘工作。

刘新光