兩種物探方法在薄層礦體斷層探測(cè)中的應(yīng)用

劉振慶

（山西靈石銀源安苑煤業(yè)有限公司，山西 晉中 031300）

薄層礦體內(nèi)揭露斷層延展范圍探測(cè)主要采用坑透法和槽波地震兩種探測(cè)方法，由于槽波地震成本較高、采樣時(shí)間長(zhǎng)，需要巷道內(nèi)放炮，對(duì)巷道成型影響大，尚未大范圍普及。坑透法由于具有施工簡(jiǎn)便快捷的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。由于坑透探測(cè)技術(shù)在薄層礦體中探測(cè)精度較低，應(yīng)需要本文采用坑透及瑞雷波探測(cè)兩種方法，對(duì)回采工作面切眼揭露斷層延展情況進(jìn)行探測(cè)，結(jié)合瑞雷波探測(cè)成果、地質(zhì)及鉆探資料分析，準(zhǔn)確圈定揭露斷層延展范圍，為后期工作面改造提供重要依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

某工作面煤層穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)單一，以半光亮煤為主，黑色、粉快狀構(gòu)造，易碎、預(yù)計(jì)煤厚1.20m～1.29m，平均煤厚1.28m。

頂板為灰色、灰白色、結(jié)構(gòu)致密、裂隙發(fā)育的K2灰?guī)r，頂板為結(jié)構(gòu)致密、性脆的砂質(zhì)泥巖。工作面走向長(zhǎng)度830m，切眼長(zhǎng)度120m，工作面掘進(jìn)至距切眼100m范圍出現(xiàn)煤層起伏，切眼掘進(jìn)過程中揭露走向232°，傾角65°，落差4.3m正斷層，嚴(yán)重影響回采。

2 坑透法探測(cè)原理及局限性

2.1 原理

坑透法是利用高頻電磁波在煤層中的衰減幅值來研究、確定目標(biāo)體的位置、形態(tài)、大小等參數(shù)的一種常用的礦井物探方法，該方法主要通過研究電磁波在鉆孔或工作面兩順槽間的傳播特性和被介質(zhì)吸收的情況來尋找、圈定各種目標(biāo)，主要用來探測(cè)工作面內(nèi)構(gòu)造、煤層變薄帶等[1]。

2.2 局限性

煤層和巖石對(duì)所發(fā)射高頻電磁波的吸收是不同的，低電阻率的巖石對(duì)電磁波能量吸收作用大，因此接收的信號(hào)弱，而高阻煤層吸收作用小，接收的信號(hào)強(qiáng)。在薄煤層中進(jìn)行探測(cè)時(shí)，電磁波能量多衰減在頂?shù)装鍘r層中，造成異常構(gòu)造分辨率大幅降低[2]。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)施工

本次施工使用WKT-E型坑透儀，采用頻率0.5MHz的天線進(jìn)行接收，利用定點(diǎn)觀測(cè)方法，可以發(fā)射點(diǎn)距50m，接收點(diǎn)距10m，每個(gè)發(fā)射點(diǎn)接收11個(gè)數(shù)據(jù)，在兩順槽共布置發(fā)射點(diǎn)10個(gè)，接收點(diǎn)總計(jì)110個(gè)。

3 瑞雷波法探測(cè)原理

3.1 原理

瑞利波探測(cè)法是礦井地質(zhì)經(jīng)常采用的掘進(jìn)工作面超前勘探方法之一，該方法主要通過采集人工激發(fā)的瑞利波所攜帶的地質(zhì)信息來分析探測(cè)前方構(gòu)造發(fā)育情況，主要是利用瑞利波的兩個(gè)特性：一是波在分層介質(zhì)中傳播時(shí)的頻散特性；二是波的傳播速度與介質(zhì)的物理力學(xué)特性密切相關(guān)[3]。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工

根據(jù)坑透探測(cè)成果，橫坐標(biāo)50m～100m、100m～200m范圍圈定2處陰影異常（A、B），選擇于橫坐標(biāo)70m、120m位置各采集1組瑞雷波分層曲線，為保證探測(cè)精度采集5條曲線用于對(duì)比。

4 成果分析

4.1 坑透探測(cè)成果分析

分析圖1發(fā)現(xiàn)圖中陰影區(qū)域主要呈條帶狀分布，橫坐標(biāo)40m～100m，縱坐標(biāo)0～50m范圍、橫坐標(biāo)100m～200m，縱坐標(biāo)30m～100m范圍（圖中虛線圈定A、B異常區(qū)）存在明顯條帶陰影異常，結(jié)合實(shí)際揭露情況分析，A異常處未揭露斷層，存在煤層傾角變化，推測(cè)為褶曲構(gòu)造影響所致，B異常對(duì)應(yīng)切眼位置揭露斷層，推測(cè)為斷層延展范圍。

圖1 工作面相對(duì)衰減成像圖

4.2 瑞雷波探測(cè)成果分析

圖2 瑞雷波分層曲線圖

分析圖2發(fā)現(xiàn)，（a）圖縱坐標(biāo)30m位置（圖中虛線劃定位置）無(wú)明顯分層界面，（b）圖縱坐標(biāo)30m位置存在較明顯分層界面，故推測(cè)圖1坑透探測(cè)成果圖中A異常為假異常，要求在橫坐標(biāo)70m、120m位置沿煤層方向向工作面內(nèi)垂直施工2個(gè)鉆孔。

4.3 鉆探成果分析

結(jié)合圖1、圖2及鉆孔資料分析，70m位置鉆孔施工50m距離未見異常，120m位置鉆孔至31m遇斷層[4]。故圖1中B異常為斷層延展范圍，根據(jù)此成果建議礦在圖1橫坐標(biāo)100m位置重新開切眼對(duì)工作面進(jìn)行改造，結(jié)果新切眼未揭露斷層，探測(cè)成果與實(shí)際情況很好吻合。

5 結(jié)論

本文通過分析兩種物探方法探測(cè)成果結(jié)合鉆探成果資料，準(zhǔn)確圈定薄煤層中斷層延展范圍，為煤礦工作面回采提供技術(shù)支持。