马 帅

(潞安集团 地质处，山西 长治 046204)

1 勘探区地质概况

该区域开采对象为山西组中下部3号煤层，煤层赋存稳定，平均厚6.29 m，含1层夹矸，分两个自然分层，其结构为6.29=1.50(0.01)3.58(0.10)1.10。煤岩类型为亮-半亮型煤，煤质为SM-PSM。煤层倾角3～12°(平均7.5°)。老顶为粉砂岩，直接顶为泥岩及砂质泥岩，伪顶为炭质泥岩，直接底为泥岩及砂质泥岩，老底为细粒长石砂岩。76-2号区段位于五阳井田东南部边界，其总回风巷和胶带巷延长段两条巷道已形成。76-2号区段总回风巷掘进过程中揭露断层两条，地面钻孔揭露断层1条。76-2号区段位于文王山北断层附近，文王山北断层是一条落差达500 m的区域大断层，其附近可能有伴生断层发育，见图1。为了进一步查明构造发育情况，为下一步开掘采提供依据，采用了槽波地震对76-2号区段进行了勘探。

图1 76-2号区段采掘工程平面

2 76-2号区段槽波地震勘探布置

2.1 仪器设备

本次地震探查采用分布式地震勘探系统和单分量传感器组合进行数据采集。探测工作主要使用的仪器设备有：①YZD11矿用槽波地震电法仪1台及相关配件；②检波器类型：单分量检波器270个；③采集基站18台；④地震采集大线18根、启动线两根。

2.2 工程布置

根据7616准备工作面布置情况，布置探测测线总长度为1 300 m，其中76-2号区段总回风巷1 100 m、76-2号区段胶带巷延长段200 m。现场探测分两个阶段布置：第一阶段为76-2号区段胶带巷延长段200 m、76-2号区段总回风巷730 m；第二阶段为76-2号区段总回风巷720 m。第一阶段与第二阶段重合150 m。

本次探测设计炮间距10 m，局部5 m，炮数146炮。共布置146个炮孔，布置如下：76-2号区段胶带巷延长段从巷道迎头向北布置，共布置21个炮孔，编号为P1～P21；76-2号区段总回风巷从巷道开口向东布置，共布置125个炮孔，编号为P22～P146，从P60炮孔开始，每5 m布置1个炮孔至P90炮孔，从P90炮孔开始再按照每10 m布置炮孔，保证两阶段探测重合150 m。

检波器布置：道间距10 m，煤层布置二分量检波器，布置在距底板0.5 m高度位置，X方向指向巷道走向方向，Y方向垂直煤帮指向探测区域；顶板方向布置1个单分量检波器，为Y方向垂直煤帮指向探测区域，76-2号区段槽波地震勘探布置见图2。

图2 76-2号区段槽波地震勘探布置

表1 槽波探测测点布置一览

炮孔、雷管及炸药参数：孔高为0.5 m；孔深为2.5 m；炮孔角度为俯角10°；孔径以矿用风钻为准(一般直径为42 mm)，能放进炸药即可；雷管为同一批次、最小延时(I段)瞬发雷管(炮线由红、灰色组成)；每个炮孔装入300 g乳胶炸药。

2.3 完成工作量

反射震波工作为76-2号区段胶带巷和76-2号区段总回风巷,探测工作量以布置检波器为准，累计长度为1 425 m，其中反射震波总测线长1 425 m。反射震波施工时激发点布置在76-2号区段胶带巷和76-2号区段总回风巷，第一次共计57个炮点，有效炮为57炮；第二次共计73个炮点，有效炮为67炮，无效炮孔为6炮。接收点布置于运输巷同一帮，第一次171道，第二次112道，有效道为110道(两分量)，平均道间距为10 m。为保证精度，实际计算时以实测点距带入运算。单炮数据如图3、4所示，可以看出单炮数据上纵波波速约为3 800 m/s，横波波速约为2 200 m/s，并且出现巷道声波，声波波速为340 m/s。经过槽波提取工作后，可明显看到高频槽波信号，其速度为900 m/s。

图3 处理之前单炮记录

图4 槽波提取之后单炮记录

3 76-2号区段槽波地震勘探成果分析

3.1 反射体波数据处理与分析

通过对数据进行AGC(自动增益控制)处理、频率域滤波、二维视速度滤波、速度分析、叠加偏移等处理，得到了76-2号区段总回风巷体波偏移成像图见图5。受矿井反射波探测信号有效窗口的影响，在测线浅部的纵横波难以分离，同时也易受巷道直达波的影响，对于与测线相交的断层，探测存在难度；图中对于主回风巷的断层(76-2总回-1号断层和五-201钻孔断层)均有所反应，由此可见此次探测成果的可靠性较好；图中共划定8处连续强反射异常区，分别命名为异常1～8,异常区的圈定由其剖面同相轴相对的连续性进行判断。

3.2 反射槽波的处理与分析

根据槽波频率高速度低的特征，采用波前扩散补偿-道内平衡-一维滤波-道内平衡-二维滤波的方法进行槽波提取。综合采取包络计算、速度分析、包络叠加及偏移成像等方法，得到反射槽波偏移成像图，见图6。

图5 体波成像异常区

图6 反射槽波偏移成像

槽波为沿着煤层传播的地震波，其产生与传播离不开煤层，故其携带了大量煤层信息。当煤层中出现大于煤厚的断层时，槽波无法穿透，反射回接收处，对反射槽波进行偏移成像可描绘异常地质构造。如图6所示。图中存在3处强能量区，分别为异常C1～C3，推测其为断层的反射槽波成像结果；槽波传播速度慢，受其有效窗口的影响及成像方向的影响，对于巷道内已揭露的断层难以分辨，这是与理论相符合的；受C1～C3异常影响，槽波在此处反射，而无法继续向前传播，造成对于深部无槽波信号，对于探测深度造成限制，这是与反射槽波探测理论相符的情况。

3.3 综合分析

综合以上推断解释并结合有关地质资料，考虑到矿井地震的多解性及异常区的分布位置，划定8条可能的断层，如图7所示，断层WT-1为76-2区段总回-1号断层，其呈现东南走向延伸；断层WT-2为五-201钻孔断层；断层WT-1和断层WT-2处于地震测线位置，且与测线呈大角度相交，在此情况下，断层反射波较难接收到，故上述已部分揭露断层的具体走向可靠性一般；断层WT-3预计最大落差18 m左右，从反射槽波中发现其能量局部较弱，显示其落差应有一个逐步变化的情况，推测其落差逐步变小；断层WT-4、断层WT-5在反射体波和反射槽波中均有反应，两断层呈东西走向延伸，其反射槽波能量强，落差应明显大于一个煤厚，故推测其落差为10～20 m，且从探测结果分析，两处异常很有可能为同一条断层；断层WT-6在体波成像剖面上反应为较为连续的同相轴，存在可能性一般，呈北东向延伸并逐渐尖灭，推测其落差约为0～6 m；断层WT-7在体波成像剖面上反应为较为连续的同相轴，延展范围大，存在可能性较低，故在此将其分为1、2、3进行解释为3处成北东向的小断层，预计断层落差为0～5 m；断层WT-8推断为矿区边界的文王山北断层。

图7 76-2号区段总回风巷南侧地质构造探测地质综合解释

4 结 语

通过在五阳煤矿76-2号区段开展反射法槽波地震探测，对文王山北断层附近构造发育情况有了进一步了解，为该区段采掘工程设计提供了可靠地质依据。