王锦平

（铁法煤业（集团）有限责任公司小青煤矿，辽宁 调兵山 112700）

1 前言

小青煤矿先后在西二、南二、东一、北二、南三等采区采用三维地震勘探技术补勘，通过勘探获取许多新的断层，而新的断层又与原采区内的断层区别较大，特别是落差5 m 以下小断层。落差5 m以下小断层在地震剖面上特征不明显，因此分析预测的难度大，误差也大。根据采、掘工作面实见落差5 m 以下小断层情况，应用煤矿三维地震数据动态解释系统对三维地震勘探数据体数据进行反演分析，预测小断层发育情况对采掘工作面的影响，对回采工作面的设计、掘进、回采工作有着重要的指导作用。现以E1409 回采工作面为例说明三维地震勘探数据体反演方法预测分析小断层。

2 E1409 工作面概况

2.1 工作面的范围和邻区关系

E1409 工作面位于东一采区北部西侧，工作面西侧为E1410 工作面，东侧为E1408 工作面(已回采)，北部为东风井保安煤柱，南部为东一集中轨道运输石门、东一专用回风石门、东一集中皮带运输石门。工作面走向长1278 m，倾向长165/230 m。

2.2 工作面内煤（岩）层及顶底板情况

（1）工作面煤层情况

E1409 工作面回采4-2 煤层，为复杂结构煤层，黑色，油脂、沥青光泽。上部煤分层煤质较好，以亮型煤为主，中部煤分层为以泥岩为主的煤泥岩互层，下部分层是以煤为主的煤泥岩互层。煤层数一般在3～5 层，夹矸2～4 层，整个煤层结构复杂，煤质较差，内在灰分较高。煤层纯煤厚度1.70～2.50 m，平均2.11 m；夹矸厚度0.20～0.65 m，平均0.39 m；煤层厚度1.90～3.15 m，平均2.50 m。

（2）工作面煤层顶底板情况

工作面顶板泥岩伪顶厚度0.15～1.20 m，平均0.52 m，水平层理，松软易碎，易冒落，节理、裂隙发育。

直接顶为细砂岩，成分以石英、长石为主，厚度一般在5 m 左右，老顶是以粗砂岩、砂砾岩为主的砂岩互层。

煤层伪底为泥岩，厚度0.10～0.60 m，其下为粉砂岩。

2.3 工作面内煤（岩）层产状及地质构造情况

工作面煤层为一宽缓单斜构造，煤层走向0°～35°，倾向270°～305°，煤层倾角最大12°，最小2°，平均3°。

工作面区域内的断层共有14 条，其中落差大于5 m 大断层有三条：FWE15、FWE112、F87，落差小于5 m 断层有11 条：FWE115、FWE16、f409-1、f409-2、f409-3、f409-4、f409-5、f409-6、f409-7、f409-8、f409-9。断层参数见表1

表1 工作面区域断层一览表

3 E1409 工作面小断层预测与回采实见情况

3.1 E1409 工作面小断层预测

根据E1409 工作面掘进实见FWE15 等小断层情况，使用三维地震解释系统对实见点数据进行反演分析，对回采工作面过小断层区域进行重新解释预测。

FWE15 断层：三维地震勘探确定断层走向5°～15°，倾向275°～285°，倾角65°～75°，落差0～6 m。该断层在E1409 回风联络巷A1 测点前1.1 m 实见，断层走向1°，倾向271°，倾角41°，落差2 m。A1 测点前8.4 m 实见该断层，实见点断层走向14°，倾向284°，倾角33°，落差0.8 m（见图1）。

通过对E1409 工作面多条实见小断层的反演解释，确定以下小断层解释原则：

（1）小层断由于落差较小，在地震剖面时间轴部扭动不明显。时间轴扭动明显的，断层落差一般大于5 m；时间轴无明显扭动的断层落差在2 m以下。

（2）地震剖面上小断层一般表现在振幅值（Amp）的变化上。当振幅值的变化误差在5%以下时，可不作解释；振幅值的变化超过10%时，可以解释为构造变化。

（3）地震剖面上邻近位置波形无变化，而目的层（煤层）波形有异常变化，可以作为预测构造的依据，反之也可。

图1 FWE15 断层实见点素描及地震剖面

3.2 E1409 工作面FWE16 小断层预测及回采实见

（1）E1409 工作面内小断层预测

根据反演解释确定的小断层解释原则，对E1409 工作面内的FWE16、FWE115、FWE15 断层进行了重新解释，分析走向延伸长度、落差，预测其对回采工作的影响程度。以FWE16 断层为例，在断层延伸范围内，平行E1409 工作面开切眼每隔10 m剖一条地震剖面。地震剖面见图2。

通过重新对小断层解释分析，确定：

① FWE16 断层在地震剖面上异常显现存在，且时间轴扭动差达6 ms，断层位置煤层波形振幅变化超过10%，延伸长度与地震勘探报告基本相符，预计其存在，且落差要大于4 m。

② FWE115断层在地震剖面上异常显现不明显，该断层可能为一局部煤层褶曲。

③ FWE15 断层在地震剖面上异常显现存在，时间轴扭动不明显，断层位置煤层波形振幅变化超过10%，预计其落差要小，其延伸长度也要小于地震勘探报告提供长度。

（2）E1409 工作面内小断层实见

小断层回采实见情况见图2。

① FWE115 回采至可见范围时未实见该断层，仅在断层实见范围煤层局部发育有小褶曲。

② FWE15 断层工作面回采1240 m 处实见，落差1.3 m，比报告提供延伸长度短150 m。

③ FWE16 工作面回采660 m 处，实见FWE16 断层（比报告提供位置提前30 m）。断层实见区域煤层为一小背斜轴部位置，断层为沿背斜轴部发育的雁行排列的2 条断层。同时该区域还发育2 条与FWE16 断层倾向相反的伴生小断层，最大落差1.7 m。在E1409 工作面生产过程中，该断层一直跟随工作面推进，其落差最小0.8 m，最大7～8 m，给采煤工作造成较大困难。受断层影响，工作面全岩区域最大时达36 m，最小时6 m 全岩。

图2 FWE15、FWE16 断层重新解释地震剖面及断层实点素描图

4 结论

（1）小断层解释受地质构造复杂程度的影响较大，构造复杂区域小断层解释难度加大，预测误差变大，解释时应参考区域地质构造条件进行分析。FWE16 所在区域地质条件较复杂，该区域除发育有断层外，还发育有1 条背斜褶曲，导致在地震剖面上该区域煤层波形变化大，给解释增加了难度。

（2）小断层分析解释要进行差长比统计，通过对不同采区小断层差长比统计分析，找出规律性，可减小断层预报误差。

（3）小断层的分析解释工作应分采区专人负责，不同采区煤岩层岩、构造应力、褶曲发育等地质条件均有不同，这些条件的变化对小断层的解释都会造成影响。

（4）反演解释结果在实见地质资料少时误差大，但通过基础地质资料的大量积累可以降低该方法的误差。

综上所述，通过以东一采区E1409 工作面为例，使用三维地震勘探数据体反演分析方法，反演分析数据体实见点处地震剖面上的特征，分析解释小断层走向延伸长度、落差，预测其对回采工作的影响程度。经过采掘实践验证，其具有可行性。