第43卷 第3期 煤田地质与勘探
Vol. 43 No.3
2015年6月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Jun . 2015
收稿日期: 2013-11-11
基金项目: 国家科技重大专项课题(2011ZX05040-002)
作者简介: 任亚平(1982—)，男，陕西西安人，硕士，助理研究员，从事地球探测与信息技术工作. E-mail ：renyaping@https://www.doczj.com/doc/583051999.html, 引用格式: 任亚平. 槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用[J]. 煤田地质与勘探，2015，43(3)：102–104.
文章编号: 1001-1986(2015)03-0102-03
槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用
任亚平
(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)
摘要: 以陕北某煤矿大型工作面槽波地震工程为例，开展了超大型工作面内断层的槽波地震探测技术研究。槽波探测采用全排列接收，最大限度地保障了槽波信息的获得。根据得到的槽波记录数据以及CT 成像结果，解释了工作面内断层的发育情况，与后期巷道揭露情况基本吻合。槽波地震勘探在大型工作面的成功应用，可为矿井实现盘区勘探提供技术支持。 关 键 词：地震；槽波；断层；盘区勘探；矿井
中图分类号：P631 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.021
Application of ISS in supper large coal face
REN Yaping
(Xi ′an Research Institute , China Coal Technology and Engineering Group Crop , Xi ′an 710077, China )
Abstract: ISS has been developed for years. However, the application of ISS has never came to the truth in supper coal face. This paper studied the application of ISS in one supper coal face in northern Shaanxi. The geologic con-dition of ISS is very well for getting interesting records. For finding out the layout of the faults already exposed in roadway, all patches were set on for mostly receiving the channel waves. By analyzing the records of ISS and the CT image we got, the layout of the interest faults has been explained, which coincides basically with the actual situation later exposed in roadway. The explanation of the faults provides important information for the coal face production. The successful application of ISS in supper coal face provides technical support for exploration in panel.
Key words: seismics; ISS; faults; panel exploration; coal mine
槽波地震勘探技术最先研究与应用是20世纪60年代的德国[1-2]，20世纪80年代引入到我国。 “七五”期间，槽波地震勘探被列为原煤炭部重点攻关课题。作为矿井安全保障的重要技术，槽波地震勘探曾被列为煤炭部重点推广技术，并写入了综采技术手册。后来，经过在全国70多个煤矿的探测实践，槽波地震勘探技术取得了长足的发展[5-8]。
近年来，我国煤矿企业不断向建设大型现代化矿井发展，隐伏构造的发育情况对工作面的布置、回采影响很大，尤其是随之而来的安全隐患，严重影响了矿井的正常生产。本文以陕西榆林某特大型矿井工作面的断层探查为例，研究分析了槽波地震勘探在超大型工作面探查断层发育的情况。以往进行的槽波地震探测的工作面较小，长度一般不超过1 km 。此次槽波地震勘探为我国现代化大型矿井工作面，单面产煤量超过千万吨，工作面长度近3 km ；槽波地震施工
区为该矿A 工作面，工作面沿NW40°方向展布，煤层厚度5.4 m 左右。
1 槽波地震勘探原理
1.1 槽波透射法
槽波透射法是槽波地震勘探法中最基本、最常用、最可靠和最重要的方法，槽波透射法所用的有效波是从震源透过煤层传至接收点的槽波信号。如图1[7-8]，炮点与检波点(接收点)分别布置在工作面回顺和运顺。根据槽波振幅强弱分析来判断在相应透射射线扇形区内有无构造异常。图1中左侧接收点信号受断层影响，随断层断距逐渐增大，槽波振幅由强渐弱；断层断距大于煤厚，槽波信号完全接收不到。 1.2 槽波反射法
槽波在煤层中传播遇到煤层中的不连续体，即遇到了地震波阻抗(速度和密度差异)的分界面，就会产
第3期
任亚平: 槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用 · 103 ·
生反射槽波信号。因此，识别出这些反射槽波信号就能直接判断出煤层不连续体的位置。如图2，炮点与检波点布置在同一巷道内，炮点就在排列附近[3-4]。
因此，单独使用槽波反射法探测构造是比较困难的。槽波透射法与槽波反射法是相辅相成的，根据具体探测条件与目的，联合应用效果最好。
图 1 槽波透射法勘探示意图
Fig.1
Transmission method of ISS
图 2 槽波反射法勘探示意图
Fig.2 Reflection method of ISS
2 槽波探测条件
2.1 地质条件
陕西榆林某井田大部为第四系松散沉积物所覆盖，少有基岩出露。井田内地层由老至新有：三叠系上统永坪组(T 3y )、侏罗系中、下统延安组(J 1-2y )、侏罗系中统直罗组(J 2z )、
新近系上新统三趾马红土(N 2)、第四系(Q)等。含煤地层侏罗系中下统延安组属湖泊三角洲沉积，自下而上分为5个含煤岩段，每段含一个煤组，煤层位于各段顶部。
槽波地震施工的工作面22408位于延安组第四段，段厚33.30~52.59 m ，一般40~50 m ，平均43.45 m ， 2–2煤层平均厚度5.8 m 。该段下部以巨厚层状灰色–灰白色中粒–粗粒砂岩为主，上部以灰色粉砂岩为主，层位稳定。因此，该工作面槽波地震地质条件良好。
2.2 巷道断层揭露情况
工作面揭露断层有2条，即F10和F62，也是此
次槽波工作需要控制的断层。A 工作面回顺揭露的F10断层，其落差2.4 m ，倾角约60°；运输巷F10断层及F62断层均有揭露，其中F10断层落差7.3 m ，倾角约60°，F62断层落差8.3 m ，倾角约70°。断层与运顺及回顺的交角30°左右(图3)。
图3 槽波设计施工图
Fig.3 Working layout of the ISS
2.3 槽波地震勘探难点
a ．工作面为大型工作面，单个工作面产能超过1 000×104 t ，长度近3 km 。根据矿方要求，控制回顺与运顺揭露的断层在工作面中的延展情况。这样就要求槽波地震单边测线长度近3 km ，按10 m 一道就近300道，需要仪器道数多；另外，井下通信距离长、困难大。
b ．数据采集要求激发与采集时间同步，但此次测线长度太大，采集仪器为有线遥测地震仪，地震仪主机位于回顺中间位置，当在远炮点(与仪器相对位置)激发时，仪器与炮点的距离近3 500 m ，既要保证仪器的触发命令炮点能接收到，又要保证炮点的触发信号仪器能接收到，同步激发难度大。
c ．接收排列长度难以确定。根据槽波地震近年来的施工经验，对槽波有效信号传播最大距离不确定，如何确保此次测线得到尽可能多的槽波信号，接收排列长度是关键参数。
3 槽波地震施工设计及槽波数据
3.1 槽波地震施工设计
针对此次槽波地震勘探难点，勘探采用全工作面采集，这样可最大限度保证有效槽波信号的采集。槽波施工主要沿A 工作面周围巷道布置炮点和检波器，包括主回撤巷、回顺巷和运顺巷。全部测点位置示意图见图3。
整个采集工作的测线布设按照如下原则进行：其中运输巷测线编号4，回风巷及回撤巷道测线编号3；检波点桩号由巷道入口依次向切眼方向增大，例如R3-33，R3-34，…，R4-58，…，R 代表检波点(接收点)，33、34、57、58代表点号。3号测线长度2.98 km ，4号测线长度2.78 km 。S 代表炮点编号，炮号代表了放炮顺序，从A 工作面运顺巷由内向外，分别是S1、S2、…、S83，共83个炮点。A 工作面回顺巷由外向