地質構造綜合探測技術在榆樹坡礦的應用

狄應龍，賈繼平

(山西寧武榆樹坡煤業有限公司，山西 寧武 036000)

在煤礦開采過程中常因遇到未探明的地質異常體使開采難度加大，甚至引起災難性事故，因此在開采之前，探明地質構造展布情況，對煤礦的開采計劃、儲量估計、危害評價以及礦山管理等至關重要。目前，對于井下地質構造的超前探測方法主要有物探和鉆探。礦井物探方法作為一種長距離、快速無損探測方法，在隱伏地質構造超前預報中發揮著重要作用，常用的物探方法有三維地震勘探技術、槽波地震探測技術、瞬變電磁超前探測技術。鉆探是最直接有效的方法，但與物探手段相比較，鉆探工程用時長、效率低、探測范圍有限，很難全面反映區域范圍內的地質構造情況，但其可以直接探測地質構造的位置、大小等，通常作為驗證物探結果的常用手段。

榆樹坡礦1201小2工作面地質構造條件復雜，使得單一物探方法的處理和解釋困難，為了準確查明工作面內的隱伏構造，為工作面設計和回采提供可靠的地質資料，減少無效進尺，在三維地震解釋斷層DF10的基礎上，通過反射槽波探測技術，進一步修正解釋結果，并結合鉆探驗證，確定斷層的準確位置。

1 地質、構造概況

山西寧武榆樹坡井田位于寧武煤田軒崗礦區北部鄂爾多斯盆地東部邊緣，井田面積15 km2，地質儲量3.89億t，可采儲量1.43億t，主采2號、5號煤層，為石炭二疊系煤系地層。其中，2號煤層平均厚度4.5 m、5號煤層平均厚度15 m，均為穩定可采煤層。井田北部發育一條走向NE-SE的大斷層(F1、斷距130 m)，區外南部發育一條走向NEE～SWW的寧武大斷層(F4、斷距200 m)，受南北兩斷層的控制，井田內主要以NNE向的新華夏系構造為主，NE區域性斷裂與NW向橫向張性斷裂較發育，造成斷層規模較大，其性質多為壓扭斷層，其次為斜交斷層或垂直于向斜軸的斷層，一般規模較小，區域構造復雜。

2 三維地震解釋

為了能夠預先查明礦區內煤層的賦存形態和不同類型、不同規模的地質構造分布情況，榆樹坡公司對全井田分3次進行了三維地震勘探，并進行精細解釋。

1201小2工作面為2號煤第二個準備回采工作面，工作面走向長680 m，煤層平均厚度為4.5 m，該工作面以東發育三維地震勘探解釋斷層DF10，落差10 m.DF10斷層的地震縱剖面見圖1.由圖1發現,2號、5號煤層各自形成的反射波T2、T5能量強，連續性較好，信噪比較高，構造斷點較為清晰，剖面品質較好。

圖1 DF10在三維地震剖面的展示圖

3 反射槽波探測

該次槽波反射法探測主要是對1201小2工作面DF10斷層進行探測，工作面設置道間距10 m，炮間距10 m，共68個物理點。反射槽波探測布置情況見圖2.

圖2 反射槽波探測布置圖

通過反射槽波探測發現1201小2工作面內三維解釋DF10斷層往北進行了偏移(圖3)，槽波重新解釋為CF13，走向NE-SW，傾向SE，落差大于煤厚。

圖3 槽波解釋DF10斷層圖

4 鉆探與巷探驗證

為了驗證查明構造的準確位置，在工作面回風巷進行鉆探驗證，即從巷道開口處往里每隔100 m施工一個鉆孔，深度超過斷層位置，傾角按煤層傾角順層布置，共施工了5個鉆孔(圖4).其中，1號、4號和5號孔鉆探結果與斷層位置吻合，2號、3號孔鉆探結果與斷層位置較吻合。

圖4 鉆探驗證DF10斷層情況圖

為了進一步查明2號、3號鉆孔探測的異常情況，在2號和3號鉆孔中間施工一條探巷進行巷探，結果顯示CF13斷層真實存在，與槽波探測位置相符，斷層落差5 m.

5 結 論

1)利用三維地震結合反射槽波方法探測的DF10斷層，通過鉆探和巷探驗證，槽波探測修正結果較準確。

2)三維地震解釋存在一定的偏差，可利用井下槽波地震進行輔助探測，兩種物探方法因槽波地震是直接在煤層中激發與接收，準確率較三維地震高。

3)在構造發育較為復雜的地區，前期開展三維地震，圈定大的構造，其次進行井下槽波探測進一步探查較小構造，然后采用鉆探與巷探方法進一步驗證可以準確查明工作面內的隱伏構造，為礦井安全高效開采提供可靠的地質保障。