綜合物探技術(shù)在高原礦山的應(yīng)用研究

苗高飛　姬超

摘? ? 要：采用槽波地震投射法和反射法，并結(jié)合無線電坑透技術(shù)對大煤溝煤礦井下工作面進(jìn)行物探，查明井下工作面情況，以指導(dǎo)井下工作面的回采和改造工作。

關(guān)鍵詞：槽波地震? 無線電坑透技術(shù)? 大煤溝煤礦

一、大煤溝煤礦概況

大煤溝煤礦位于青海省大柴旦行委大柴旦鎮(zhèn)鏡內(nèi)，面積3.7507km2，交通方便。構(gòu)造位于柴北緣褶皺拗陷帶中段的魚卡～紅山斷陷二級構(gòu)造單元內(nèi)，紅山向斜南翼，地層走向近東西向。區(qū)內(nèi)出露地層有侏羅系、古近系和第四系。前震旦系為煤系基底地層。主要含煤地層為中下侏羅統(tǒng)大煤溝組，含主要可采煤層兩層，煤層平均總厚度20.57m，結(jié)構(gòu)簡單～較簡單，穩(wěn)定，全區(qū)可采。原煤灰分Ad13.69～16.76%，揮發(fā)分（Vdaf）35.03～35.77%，硫分（St.d）0.19～0.32%，發(fā)熱量（Qnet，v，d）平均26.13MJ/kg，均屬不粘煤類，可作動(dòng)力用煤。綜合評定的礦井地質(zhì)類型為中等。其中，構(gòu)造復(fù)雜程度為中等，水文地質(zhì)條件中等，含水層含水微弱。工程地質(zhì)條件中等，煤層頂?shù)装遘泿r發(fā)育，穩(wěn)定性差，易發(fā)生冒頂和底鼓。煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，煤層易自燃，瓦斯含量低。

二、測區(qū)概況

目標(biāo)測區(qū)為F211070工作面，F(xiàn)211070工作面位于大煤溝煤礦礦井一水平東翼中部，南鄰F211050采空區(qū)，北鄰F211090設(shè)計(jì)工作面，西鄰井筒保護(hù)煤柱，東鄰井田邊界。工作面設(shè)計(jì)長度平均764 m、寬約213 m，可采儲(chǔ)量約125萬t，標(biāo)高+3220～+3385m，采深約277m。工作面所采煤層為侏羅系下統(tǒng)大煤溝組F2煤層，煤層厚度4.2～10.7m，平均煤厚6m;煤層傾向S;傾角約17°;煤層結(jié)構(gòu)簡單。F2煤層偽頂為灰色泥巖、鋁土質(zhì)泥巖，厚0.3～4.5m;直接頂為砂巖，夾泥巖、細(xì)礫巖。直接底為泥巖、細(xì)砂巖。F2煤層在F1煤層下部，兩層煤夾層為泥巖，厚約2.5m。F2煤層厚度15～20m，平均煤厚18m。F2煤層直接底板為碳質(zhì)泥巖，厚約2m。工作面對應(yīng)地表為山地，地形復(fù)雜，沖溝發(fā)育，無水體和村莊，標(biāo)高為+3564m～+3600 m。F211070工作面上巷中部揭露一條逆斷層，傾角74°，落差21.5米。地質(zhì)條件較復(fù)雜。

三、槽波勘探設(shè)計(jì)與施工

（一）槽波勘探設(shè)計(jì)

1 炮孔設(shè)計(jì)

本次槽波地震勘探采用的激發(fā)震源為炸藥類型，藥量300g，使用1段雷管引爆。在F211070工作面上巷下幫設(shè)計(jì)炮孔41個(gè)，孔距10m;工作面下巷上幫設(shè)計(jì)炮孔10個(gè)，孔距40m;風(fēng)井靠近F211070工作面一側(cè)設(shè)計(jì)炮孔8個(gè)，孔距20m。

2 檢波器孔

采集儀器為SUMMIT II Ex型防爆槽波地震儀，其檢波器有“X、Y”2個(gè)分量，瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍≥120 dB，能夠高保真地記錄槽波信號(hào)。在F211070工作面下巷上幫設(shè)計(jì)施工檢波器孔共20個(gè)，孔距10m;風(fēng)井靠近F211070工作面一側(cè)設(shè)計(jì)施工檢波器孔共4個(gè)，孔距40m。

（二）槽波勘探施工情況

本次槽波勘探工程設(shè)計(jì)炮點(diǎn)59個(gè)，檢波點(diǎn)24個(gè)，實(shí)際施工炮點(diǎn)51個(gè)，檢波點(diǎn)22個(gè)。其中，9#炮孔未施工，26#、 35#炮孔為廢炮，37#～41#炮因設(shè)備電池用盡未能采集有效數(shù)據(jù);檢波點(diǎn)1#、20#因設(shè)備故障未能采集有效數(shù)據(jù)。另外，18#～21#炮孔位于F1煤層;22#～26#炮孔為巖孔，位于F2煤層頂板。

四、無線電坑透設(shè)計(jì)與施工

（一）無線電坑透設(shè)計(jì)

本次無線電波透視勘探采用透射CT交繪法（定點(diǎn)法）進(jìn)行施工，由于F211070工作面寬度超過200m，先采用0.5MHz進(jìn)行穿透試驗(yàn)，接收數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，后改用0.3MHz進(jìn)行穿透試驗(yàn)，可以較穩(wěn)定地接收到數(shù)據(jù)，電磁場強(qiáng)度一般>20dB。上巷設(shè)計(jì)測點(diǎn)40個(gè)，下巷設(shè)計(jì)測點(diǎn)40個(gè)。設(shè)計(jì)發(fā)射點(diǎn)距為50m，接收點(diǎn)距為10m，每個(gè)發(fā)射點(diǎn)對應(yīng)接收點(diǎn)數(shù)為5～15個(gè)，一般為11個(gè)。F211070工作面發(fā)射點(diǎn)共計(jì)18個(gè)。

（二）無線電坑透施工情況

無線電波坑透勘探按50m間距，實(shí)際完成18個(gè)發(fā)射點(diǎn)。由于F211070工作面煤厚相對穩(wěn)定，接收到的坑透電磁波信號(hào)較好。

五、結(jié)論

綜合F211070工作面槽波與坑透勘探成果，結(jié)合已揭露地質(zhì)資料，綜合物探成果如下：在測區(qū)范圍內(nèi)存在兩條斷層。上巷揭露的落差21.5m斷層向下巷延伸，并趨于尖滅，延伸長度214 m（平面投影距離），如圖1所示。有一條小斷層與上述斷層伴生，兩條斷層延展方向近平行。

作者簡介：苗高飛（1985-），男，漢族，助理工程師， 現(xiàn)在義海公司大煤溝露天礦負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)和地質(zhì)測量相關(guān)工作。