矿井物探-7(槽波地震勘探)

标准化物探考试题库2018年矿井物探标准化考试题库（100题）一、填空题(共35题)1、物探依据物理性质不同可分为电法勘探、磁法勘探和重力勘探等。

2、电阻率法是以不同岩矿石之间导电性为基础，通过观测和研究人工电场的分布规律和特点，实现解决各类地质问题的电法勘探。

3、实践中，人们常把AB/2的深度看作电阻率法的影响深度，而把AB/4的深度看作勘探深度来看待。

3、煤矿安全生产地质灾害防治与测量标准化装备管理中明确要求地质工作至少采用 1 种有效的物探装备。

4、煤矿严格执行有掘必探原则，对掘进巷道进行超前探测工作，实行物探先行、化探跟进、钻探验证组合方法进行探测。

5、瞬变电磁法是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈观测由该脉冲电磁感应的地下涡流产生的二次场的空间和时间分布，解决有关地质问题。

6、地面瞬变电磁场为半空间分布，井下瞬变电磁场为全空间分布。

7、井下超前物探直流电法最常用的施工方法是三点源探测法。

8、根据同煤经地字【2016】460号文件要求掘进工作面至少采用 2 种物探方法。

9、根据同煤经地字【2016】460号文件要求超前物探成果严禁作假，一旦发现按“有掘必探”假探、不探进行处理。

10、综采工作面回采前可采用电法、地震勘探法进行隐伏地质构造的探测。

11、井下瞬变电磁法超前物探施工应至少布置三条测线，分别是顺层测线、朝上测线、朝下测线。

12、超前物探原始数据及报告必须及时保存、备份并及时上传至信息平台。

13、YDZ(B)直流电法仪的最大发射电流不大于_65_mA，施工时的发射电流不小于__20__mA。

14、直流电法施工布置时，如果在电极周围浇水是为了__减小______电极周围的接地电阻。

15、YDZ(B)直流电法仪主要两类施工方法，分别是__超前___探测和测深探测，其中测深勘探又分为___三极____测深和对称四极测深。

16、在三极超前探测施工中，需布置3种电极，分别是____发射____电极，___测量__电极和无穷远电极。

2019年第11期西部探矿工程*收稿日期：2019-03-13修回日期：2019-03-21作者简介：赵护林（1965-），男（汉族），陕西渭南人，工程师，现从事煤炭地质工作。

透射法槽波地震勘探技术在采煤工作面的应用赵护林*（山西省煤炭地质144勘查院，山西洪洞041600）摘要:槽波地震勘探技术是近年来发展起来的矿井物探新技术、新方法。

以山西某矿150117工作面为例，阐述了槽波地震勘探技术在解决采煤工作面内隐伏地质构造方面的应用效果。

关键词：槽波；采煤工作面；地质构造中图分类号：P632文献标识码：B 文章编号：1004-5716(2019)11-0145-03槽波地震勘探是利用在煤层中激发、煤层中传播、煤层中接收的导波，来探测煤层不连续性的—种物探方法。

槽波勘探，属于地震勘探的一个分支，可以查明采煤工作面内隐伏断层、陷落柱、冲刷带、煤层变薄带等地质构造，具有探测距离大、精度高、抗干扰能力强、信噪比高以及最终成果直观的优点，尤其在探测精度和距离上，优于其他矿井物探方法。

下面以山西某矿150117工作面为例，分析说明透射法槽波地震勘探技术在采煤工作面的应用效果。

1勘探区地质概况1.1矿区地质概况该矿区位于山西地台中部，祁吕贺“山”字型构造，前弧东翼之外侧，山西经向构造亚带与阳曲—盂县纬向构造带结合部位之东南隅，沁水坳陷的东北边缘，地处太原东山背斜南翼与晋中新断陷接壤部位。

区域以断裂为主，褶皱次之，地质构造总体上近东西走向，倾向向南的单斜构造，北山地区的一系列NE 向断层构成的山前断裂带，对西北部低山区和东南部丘陵的形成起到控制作用。

煤矿开采15号煤层过程中，揭露了一些断层、褶皱、陷落柱等构造，15号煤层共揭露55条断层，均为正断层，落差在1.2~40m 之间，其中落差大于或等于10m 的断层4条，落差小于10m 且大于或等于5m 的断层13条，其余断层落差均小于5m 。

1.2矿井工作面地质概况该矿150117工作面位于矿井东南部，开采石炭系上统太原组15号煤层，煤的密度为1.44g/cm 3，煤层厚度从1.97~7.15m ，平均煤厚5.97m ，煤层倾角小于8°，煤层稳定可采，有两层夹矸，厚度为0.2m 和0.4m 。

科技成果——煤矿复杂地质构造槽波地震探测技术技术开发单位煤炭科学技术研究院有限公司安全分院适用范围该项技术可对具有不同落差的断层以及大小各异的陷落柱，同时伴随有煤岩破碎带、煤厚和夹矸变化等复杂地质构造的工作面进行精细探测，可获得地质条件、观测系统参数等因素对槽波地震响应特征的影响规律，基本查清隐伏地质构造的分布状态。

特别适用于探测落差大于1/3煤厚的断层和直径大于20m的陷落柱，对指导全国地质条件复杂煤矿的隐伏地质构造探测，确保工作面安全开采具有典型的示范作用。

成果简介该技术建立了槽波地震勘探设计-现场施工与数据采集-数据精细化处理的技术体系，形成了复杂地质构造槽波地震勘探的成套技术；构建了不同地质条件、观测系统参数及数据后处理参数对槽波地震响应特征的影响技术与理论，解决了槽波地震勘探异常区精准识别与解译的技术难题；开发了槽波数据高信噪比、高分辨率和高保真度“三高”数据处理模块，提高了槽波地震勘探准确度，解决了槽波地震勘探分辨率偏低、异常范围模糊等问题。

关键技术首先，通过探测区资料分析与现场调查，详细了解勘探区地质特征、采矿条件，根据工作面巷道施工情况，选择合适的槽波地震勘探观测系统布置方法，针对现场条件设计合理的炮间距、道间距、炮数、道数及药量等观测系统参数；其次，根据槽波地震勘探设计进行现场施工，对工作面内部的隐伏地质构造进行探测，采集槽波地震探测数据；最后，以能量衰减系数法、频散分析法等技术与理论为基础，通过槽波数据高信噪比、高分辨率和高保真度“三高”精细化处理模块，对槽波数据进行精细化处理，圈定复杂地质构造异常区，并对其进行推断与解释。

应用情况2015年晋煤集团技术研究院物探公司引入槽波技术，该技术体系已为晋煤矿区消除地质构造灾害隐患、加强矿山安全管理水平起到了重要作用。

以晋煤矿区为例，2016年槽波地震勘探产值为1000万元，2017年预计产值达到1500万元。

预计未来我国煤炭企业槽波地震勘探市场将实现快速增长。

槽波地震勘探在矿井地质构造探测中的应用王海东【摘要】以阳煤新景矿3214工作面为研究对象,采用透射、反射结合的槽波地震勘探对工作面进行地质构造超前探测,探明工作面内各种地质构造及异常体,指导采掘巷道合理布置,保障安全生产.【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】3页(P65-66,73)【关键词】地震勘探;超前探测;地质构造【作者】王海东【作者单位】山西新景矿煤业有限责任公司地质测量部,山西阳泉045000【正文语种】中文【中图分类】TD166槽波地震勘探是利用在煤层中激发和传播的导波、以探查煤层中的构造分布以及煤层厚度变化情况的一种地球物理方法。

它具有探测距离大、精度高、抗电干扰能力强、波形特征较容易识别以及最终成果直观的优点[1]。

在煤矿井下陷落柱、冲刷带、断层、应力集中区等方面具有良好的应用意义。

阳煤新景公司3#煤3214工作面走向长1302 m，倾斜长211 m。

根据地表三维地震勘探资料，结合巷道掘进地质资料分析，3214工作面内地质构造（现象）较为发育：顺槽巷道掘进期间曾揭露多条断层、陷落柱；切巷掘进期间揭露顶板砂岩冲刷区，期间伴生多条断裂构造，对掘进区域煤层厚度变化造成较大影响。

提前探明工作面地质构造赋存情况，对工作面的回采工作具有较大的指导意义。

为了提前探测3214工作面内地质构造情况及其对安全回采的影响程度，为工作面安全回采提供可靠资料依据，经研究决定对3214工作面距切巷0～1000 m范围应用槽波勘探技术进行超前探测。

勘探范围为工作面距切巷0～1000 m范围，其中透射勘探范围0～1000 m；反射勘探范围500～1000 m。

本次3214工作面槽波探测的地质任务如下：① 查明探测范围工作面内煤层异常区、瓦斯富集区范围，确定异常区边界，边界线摆动误差控制在10 m以内；②探查工作面内褶曲、断层等异常构造，查明落差大于1/2煤厚以上断层的断距、产状、延伸长度等，要求断层平面摆动误差小于10 m；③ 探查冲刷区范围及其对煤厚影响程度，以及其他地质异常情况。

第三册矿井地球物理勘探39 矿井物探概述39 .1 矿井物探的意义我国能源发展战略是：坚持以煤炭为主体，电力为中心，油气和新能源全面发展。

因此，煤炭作为主体能源的地位将在很长一段时间内保持下去。

而我国以地下采煤为主，开采技术条件复杂，其中地质条件是制约采掘机械化、井下作业环境和煤矿企业可持续发展的主要因素。

随着科学发展观在煤矿企业的落实，以及国民经济快速发展对能源需求的骤增，一批高产高效矿井正在建设或陆续投产，一是要求在探测的采区内在地面选择适宜的勘查手段，如：地面高分辨二维和三维地震勘探，电法对采区进行探测，为采区规划设计提供地质依据。

二是在大型重达上千吨综采设备安装前或采区开采前，在矿井下查明与控制工作面内一切地质异常体，如：小断层和小褶曲、煤层厚度变化、煤层冲刷、剥蚀、煤层分叉、合并与尖灭、陷落柱、岩浆岩侵入煤层变焦、瓦斯涌出、岩溶及老空空间分布、可能的涌水点及通道、顶底板富水情况、顶板与围岩的稳定性等等。

这些地质异常即使规模小，如果不及时超前探查，不但造成采掘系统布局不合理，资源浪费，还直接影响高产高效工作面的持续开采及矿井水害的有效防治，更甚者危及整个矿井和矿工安全。

一旦发生问题，损失巨大。

由于一个等于煤厚小断层存在，导致工作面无法正常推进，设备被迫搬迁，经济损失惊人。

例如联邦德国约有20%左右综采面都遇到没有预料到的地质破坏；前苏联有三分之一综采工作面，因地质条件变化而被迫搬迁。

另外，众多的地方小煤矿，多数开采零星的煤田边角，原勘探程度低，构造相对复杂，给矿井采区设计和采掘造成很大影响。

据不完全统计，1955年至2002年四十余年来，全国煤矿发生300m3/h以上突水达893次，淹没矿井398次，造成直接经济损失达十亿元。

例如：1984年6月，开滦范各庄煤矿2171综采工作面发生充水陷落柱透水灾害，突水高峰期11h，平均涌水量达123180m3/h，仅21h淹没年产300万吨的整个矿井，8天后又淹没了吕家坨矿。

0引言目前，煤层因冲刷或加积作用引起的厚度不规则变化是井下常见的构造现象，若在工作面回采前不能查明煤厚变化的展布位置及影响范围，常导致矿方决策失误，影响矿井安全生产及经济效益。

因此在煤层开采之前查明煤层厚度变化，能够合理安排煤矿生产衔接，如何准确高效地探测煤层厚度变化是矿井生产关注的一个热点问题，传统煤厚探查手段是钻探、巷探和物探。

其中，钻探是“一孔之见”，控制范围有限；巷探成本过高；物探具有探测范围广、时间短、成本低等优点，但是物探成果的准确性易受环境的影响。

目前矿井煤厚探查的主要手段是三维地震、无线电波坑透和地震槽波技术等[1-3]。

在丘陵地区受地形限制，三维地震勘探准确性较低；无线电波坑透无法做到定量化解译；地震槽波勘探技术在煤层厚度探查方面具有较大的优势。

1槽波地震勘探在含煤地层中，煤层的速度、密度均低于顶底板围岩。

因此煤层与围岩间的界面，一般呈现良好的反射面。

在煤层中激发地震波，所激发的纵波、横波均以震源为中心，以球面体波形式向四周传播，并以不同的角度入射到顶底板界面，如图1。

当入射角小于临界角时，大部分能量将透射到围岩之中，只有少部分能量反射回到煤层中，返回到煤层中的能量，在煤层中来回多次反射、透射而迅速衰减（漏失模式）；当入射角大于等于临界角时，则入射到顶、底板界面的地震波能量将全反射回到煤层，并在煤层中多次反射，最后禁锢在煤层之中（正常模式）。

只有满足一定条件的各种谐波，在槽内相长干涉而形成垂直于煤层面的驻波，在煤层内不断向前传播，这就形成了槽波（channel waves ），也称煤层波（In Seam waves ）。

2勘探技术及处理方法槽波地震勘探是利用在煤层中激发和传播的导波，探查煤层不连续性的一种地球物理方法，是地震勘探的一个分支[4-5]。

槽波透射法采用从震源透过煤层传至接收点的直达槽波信号。

激发点与接收点布置在采区周围不同巷道内，根据槽波的有无、强弱来判断在相应的透射射线扇形区内有无构造异常，槽波透射法勘探如图2所示。

矿井物探方法北京中矿大地地球探测工程技术有限公司1 矿井物探方法简介1.1常用矿井物探方法矿井物探常用方法主要包括：1、地震槽波；2、无线电波透视法；3、直流电法；4、瞬变电磁法；5、音频电透视法；6、全波形反演技术。

1.2 各类方法应用范围1、工作面断层、陷落柱等异常地质构造及煤层夹矸、煤岩破碎带、煤厚变化等常规物探探测：地震槽波、无线电波透视法。

2、工作面水害探测：瞬变电磁法、直流电法或音频电透视法。

3、巷道掘进迎头构造探测：地震槽波。

4、巷道掘进迎头水害探测：瞬变电磁法、直流电法。

5、工作面顶底板起伏、煤厚变化、断层、陷落柱等异常地质构造精准探测：全波形反演。

2 地震槽波勘探技术2.1 原理及探测方法煤、岩层的密度和弹性波速度差异：煤层<顶、底板围岩。

在煤层中激发的地震波大部分能量在煤层顶、底界面之间来回反射并干涉，从而形成一种特殊的地震波——槽波。

图 1 槽波勘探原理示意图图 2 透射槽波勘探法图3反射槽波勘探法图4透射+反射联合勘探法图5 槽波超前探测2.2 应用范围及特点1、工作面内：（透射槽波勘探、反射槽波勘探、透射加反射槽波勘探）（1）煤层中的构造如褶曲、断层、陷落柱等；（2）煤层赋存情况，如薄厚变化、夹矸厚度变化；（3）老窑、采空区影响范围；（4）侵入岩等非煤物质的延伸范围；（5）煤层破碎、剥蚀带分布等。

2、巷道两侧：（反射槽波勘探）（1）煤层中的构造如褶曲、断层、陷落柱等；（2）老窑、采空区影响范围。

3、巷道掘进迎头：（槽波超前探测）（1）煤层中的构造如褶曲、断层、陷落柱等；（2）老窑、采空区影响范围。

2.3 槽波观测系统设计1、覆盖要均匀尤其是透射能量层析成像，不均匀的覆盖会对结果造成误导。

2、覆盖次数要合理覆盖次数太少、信息量少、结果准确性差；覆盖次数太多导致施工工作量过大，且效果增加不明显。

3、利用尽可能多的巷道探测工作面内构造时，尽可能在可利用的巷道内都布设炮点及检波点。

矿井常规物探方法介绍依据物探方法和目的不同，将矿井常规物探方法介绍如下：一、掘进工作面超前探测：指探测掘进巷道迎头前方一定范围顺层、顶板、底板和两帮可能存在的低阻异常体，防止掘进误揭导水构造造成突水。

一般采用瞬变电磁仪进行探测，也可采用在线电法仪顺延底板电极连续探测。

二、工作面坑透：指采煤工作面巷道系统形成后，在机、风巷之间采用无线电波透视，根据吸收率不同确定工作面内隐伏的地质异常体，防止采煤误揭导水构造造成突水。

坑透最大限制是透距偏小，一般不超过180m。

三、采煤工作面槽波地震：类似于坑透，利用放炮产生的震波代替无线电波进行工作面透视，根据震波衰减程度的不同确定地质异常体。

槽波穿透距离大，解决无线电波透距偏小的问题。

四、工作面底板音频电透：类似于坑透，在工作面风巷底板供电，在机巷底板测量电场电位，得到透视区域工作面底板一定深度内岩层的电导率。

改变供电频率，测量不同深度岩层的电导率。

根据整个工作成底板岩层电导率不同判定高导异常体的位置和发育高度，防止采煤邻近隐伏导水构造造成突水。

五、高密度电法：采用改进型电法仪，64个电极一次布设，仪器自动供电、自动测量和数据采集，升井后专门软件解释并编制成果图件，根据视电阻率确定低阻异常体。

该方法可用于底板电测深、掘进超前探测、双巷并联网络电法探测、钻孔巷道间网络电法探测等。

六、递进掩护探测：利用上区段采煤工作面机巷，采用大测距瞬变电磁仪器对下区段进行探测，确定地质异常体的分布范围，为下区段巷道快速施工提供依据。

七、环采煤工作面立体探测：在采煤工作面机、切、风巷，采用瞬变电磁仪，对工作面内、外侧顺层、顶板、底板进行多方向、多倾角探测，一类矿井采煤工作面投产前，必须进行环工作面全方位立体探查，确保回采范围及其影响区域内无水患威胁。