槽波地震勘探技术在煤层开采中的应用

槽波地震勘探技术在煤层开采中的应用

0总结钱家宝矿2821西工作面位于井田2号水平开采区12。1煤层槽波的形成机理槽波地震勘探是地震勘探的一个分支,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。在煤系地层中,煤层是一个相对低速的地震槽,煤层与其顶、底板的界面,一般呈现良好的反射面,煤层的速度和密度均比围岩要低,表现为低波阻抗。在煤层中激发地震波,产生以震源为中心的纵波和横波,以球面体波形式向外传播,以不同角度入射到顶、底板界面,并在煤层中向外扩散传播,形成了槽波。通过接收槽波能量的变化情况来研究分析工作面内部地质构造情况。1.1波点布置方式槽波透射法是采用从震源透过煤层传至接收点的槽波信号。炮点与检波点布置在工作面周围不同巷道内,根据槽波的有无、强弱来确定在相对应的透射扇形区内有无地质构造异常,如图1所示。同时通过对正常透射槽波的分析,为反射法数据处理及解释提供参数等。1.2反射槽波信号分析槽波在传播过程中遇到煤层中的不连续体,就会产生反射槽波信号,通过识别反射槽波信号,就能判断出煤层中不连续体的位置,如图2所示。槽波反射法的优点是可以通过1条煤巷向两侧进行探测,在煤矿井下探测中具有重要的实用价值。2统马家沟组保障岩石学钱家营井田含煤地层为石炭系上统和二叠系下统,基底为中奥陶统马家沟组石灰岩,含煤地层总厚度约500m。含煤地层特征与开平煤田其他井田基本相同,井田内可采和局部可采煤层共7层,即5、7、8、9、11、122821西工作面主采123设计及数据采集3.1强化检波和炮点布置槽波地震勘探主要沿2821西工作面通风巷、运输巷及切眼煤壁上布置炮点和检波器。根据现场条件及探测任务,在充分研究2821西工作面相关地质资料的基础上,以急需解决的地质任务为前提,为了更精确查明工作面内隐伏的地质异常体,施工时采用了全排列采集方案,这样能够最大限度地接收有效数据,以获得更全面系统的槽波信息。(1)检波点布置通风巷、运输巷及切眼均采用10m接收道距,共设计检波点198个。(2)炮点布置通风巷采用20m炮间距,运输巷及切眼采用30m炮间距,共激发物理点82个。槽波探测工程布置情况如表1所示。3.2准煤层槽波单炮分析槽波数据异常分析图如图4所示。图4(a)为通风巷S44炮点放炮、运输巷接收的槽波单炮记录。炮点在煤层变薄带边缘,受该区域煤层变薄和F30断层的影响,曲线的左侧接收道号R112~R130段槽波能量变小,尤其是R112~R121段几乎看不到槽波,说明该点受切眼附近煤层变薄区的影响较大。曲线的右侧槽波能量比较正常,仅局部有变化。图4(b)为通风巷S34点放炮、运输巷接收的槽波单炮记录。从图4(b)可以看出槽波是连续的,可以肯定炮点与检波点构成的多边形区内有槽波传导的通路,说明煤层是基本连续的。至于槽波局部变弱,有可能存在小于煤层厚度的断层,或者煤层厚度有变化等。运输巷接收到的透射槽波能量很强,说明9DF22三维地震勘探断层存在的可能性很小。图4(c)为运输巷S67号炮点放炮、通风巷接收的槽波单炮记录。图4(c)中R77~R89段槽波变弱,且与该记录中其他道相比变化较大,不排除在该射线路径上有小于煤层厚度的断层存在,或者煤层厚度本身有变化。图4(d)为运输巷S83号炮点放炮、通风巷接收的槽波单炮记录。图4(d)中R77~R94段接收到的槽波速度与正常煤层槽波速度相比相对较高,槽波能量变化不大,为典型的煤层变薄造成的槽波异常。通过以上炮点接收到的槽波单炮记录分析,可以确定煤层变薄带的位置及范围,判定三维地震探测的9DF22断层是不存在的,或者存在落差小于1/2煤厚的小断层。4结果表明和评价4.1薄煤带范围地震探测成果根据巷道实际揭露的地质素描写实情况,依据槽波层析成像结果,对工作面内地质构造现象进行了解释,通过综合分析,得到地质成果:工作面内发现落差大于1/2煤厚断层16条,其中修正巷道揭露断层14条,新解释断层2条,否定了三维地震探测的9DF22断层;对工作面内的薄煤带范围进行了解释预测,主要探测成果如图5所示。槽波振幅衰减系数成像结果对2821西工作面内地质异常有了比较明显的反映。图5中圈定的范围为槽波能量低穿透区,表示煤层受地质构造等异常因素影响,这些区域与该工作面巷道实际揭露情况也较为一致。为了更进一步确定工作面内构造判断,还采用了透射槽波相对透射系数成像及透射槽波速度成像方法,做了更细致的研究分析。4.2探测的槽波探测结论2821西工作面目前正在开采中,在生产过程中对开采揭露的地质构造情况进行了详细的记录,动态验证了槽波地震勘探成果。目前工作面已经通过槽波探测确定的薄煤带,薄煤带范围内煤层厚度由正常的厚度3.0m左右变薄至不可采,局部变为无煤区,煤层相对变薄范围与探测预测的范围基本吻合,实见的比探测预测的稍小。工作面开采通过9DF22三维地震探测的断层区域时没有揭露该断层,断层不存在,验证了槽波探测的结论。钱家营矿2821西采掘工程平面图如图6所示。5槽波地震勘探的地质解释(1)槽波地震探测数据对工作面内断层构造、煤层变薄区的反应比较准确,槽波透射成果反应了煤层变薄区范围及地质构造情况,同时,通过分析判断,圈定了工作面内薄煤带的位置、范围,否定了原三维!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!地震9DF22走向断层,为2821西工作面的开采提供了重要的地质信息。(2)探测中采用了全排列方式布置,可以最大限度地采集到槽波的有效信号,通过对透射和反射的槽波信号进行了成像处理,可以获得落差较大断层断面的位置及走向形态的信息。(3)