反射槽波在阳煤二矿81107工作面小构造探测中的应用

巩培智

摘 要：为探查81107工作面内小断层（落差>1/2煤厚）;隐伏陷落柱（直径>20m）及其他地质异常情况，利用相邻81106工作面回风顺槽采用反射槽波法对81107工作面进行探测，共布设检波点159道，激发点76个，铺设测线长度共计1580m。结果表明：工作面内探明断层CF1、CF2、CF3;除陷落柱D-89以外，并未发现其它明显的且直径大于20m的陷落柱。反射槽波勘探法在矿井确定隐伏构造、陷落柱等构造区域中取得了良好的应用效果。

关键词：槽波;反射法;煤层

1 引言

为探查81107工作面内小断层（落差>1/2煤厚）;隐伏陷落柱（直径>20m）及其他地质异常情况，为81107工作面的后续开采夯实安全基础。

2 反射槽波法及其成像法

槽波是一种围限波，是在速度比两边都低的地层中传播的一种弹性波。分为垂直于层面的横波为SV波和平行于层面的横波为SH波，利用有效波来探查煤层不连续性。槽波勘探技术具有探测距离大、精度高、抗干扰能力强、波形特征易于识别以及最终成果直观的优点[1]。

槽波反射法就是在井下顺煤层巷道走向布置震源及检波器，并激发的的槽波沿煤槽传播过程中，因遇到煤层不连续性阻断而后产生反射波。槽波反射信号因工作面内煤层不连续性导致波导被完全阻隔而随着断层落差减小而减弱。这种方法适用于通过煤巷向该巷道的两侧进行不连续性的探测。

反射槽波成像方法与地面地震不同，是将成像区域划的某个网格单元为基础，依据反射槽波成像方法，将接收信号的能量按照反射槽波的传播路径进行偏移归位，就可以得到探测区域的反射槽波成像结果。成像结果中的条带状异常区域一般与断层或空巷道等异常构造相对应。

3 地质背景

81107工作面还未布置，现介绍南侧81106工作面概况，该工作面总体上为一由东北向西南倾伏的单斜构造，其上发育次一级褶曲构造。煤层倾角平均为6°，煤层厚度平均为6.5m。81107工作面内，上组煤揭露陷落柱1个，为D-89陷落柱，长轴52m，短轴49m，距离81106工作面回风顺槽约270m。利用相邻81106工作面回风顺槽采用反射槽波法对81107工作面内断层、陷落柱及地质异常情况进行探查，其中共布设检波点159道，激发点76个，铺设测线长度共计1580m，最大限度地接收有效数据。

本次槽波探测按照81106回风顺槽布置炮点和检波器，如表1。采用西安煤科院研制的存储型、无缆遥测地震仪收集数据，数据采集周期为每记录长度2s间隔0.25ms。

4 资料处理及探测成果

反射槽波采集的数据在将数据预编辑后，建立合适的观测系统并初至校正后，对槽波能量扩散进行补偿，再经宽频滤波后，显著地降低消除噪声及来自身折射波的干扰，增强了槽波信号的能量，从而优化成像质量，用以分析槽波频散特征。

通过对S13炮道集图为例进行初步分析，S13单炮记录中显示三组波（即槽波、折射縱波、折射横波）。该工作面采集的槽波数据进行带通滤波后，槽波能量变强，显著地提高槽波的信噪比，降低了因围岩折射而产生的纵波、横波的干扰。

煤厚6.5m的埃里相在100Hz附近，槽波大部分能量分布均集中埃里相附近。虽然采集到的数据中存在各种频率的噪声，但其噪声成分主要在0～80Hz范围以内，所以对本次数据处理影响不大。通过带通滤波后的槽波数据，以最佳方式进行包络叠加，最终反映出工作面内不连续区域的平面位置。

D-89陷落柱的左右两侧各有一个异常条带。左侧条带较强，延展长度约为400m并向NNE方向延展，至D-89陷落柱后减弱。

右侧条带沿NE方向延展，延展长度约为330m。由于这两处异常区延展较长，更接近断层的反射槽波表现，因此认为这两处异常条带为两条断层，分别命名为CF1、CF2。

另外，在CF1、CF2的下方，有一条较弱的异常条带，延展方向与巷道大致平行，延展长度约为700m，其左侧与CF1相交。此异常条带延展较长，因此认为此异常条带为一条断层命名为CF3。

5 结论

工作面内共探明断层3条，落差>1/2煤厚2条（CF1、CF2），落差<1/2煤厚1条（CF3）;除D-89以外，工作面内未发现其它适合槽波探测的明显的且直径大于20m的陷落柱;工作面未发现适合槽波探测的其它地质异常。

参考文献：

[1]刘天放，潘东明，李德春，等.槽波地震勘探[M].徐州：中国矿业大学出版社，1994.