李 璐

（晉能集團(tuán)臨汾有限公司，山西 臨汾 041000）

1 槽波地震勘探

槽波地震勘探是利用槽波來(lái)探測(cè)井下低速夾層及地質(zhì)構(gòu)造異常體的一種地震方法，是探測(cè)煤層不連續(xù)性的物理方法，也稱(chēng)為層內(nèi)勘探法。槽波地震勘探對(duì)探查工作面斷層、采空區(qū)、陷落柱和煤層變薄區(qū)等構(gòu)造異常體在勘查精度和距離上明顯優(yōu)于井下坑道透視等探測(cè)方法，目前較常用的槽波地震勘探方法為透射法和發(fā)射法。

2 槽波透射法與反射法的原理和操作

2.1 槽波透射法

槽波透射法是采用從順槽一端的震源透過(guò)回采工作面?zhèn)鬟_(dá)至另一端順槽檢波點(diǎn)的直達(dá)槽波信號(hào)，根據(jù)槽波的強(qiáng)弱來(lái)判斷在相應(yīng)的回采工作面內(nèi)有無(wú)構(gòu)造異常。

2.2 槽波反射法

槽波反射法是在同一巷道內(nèi)布設(shè)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)，當(dāng)槽波信號(hào)在煤層傳播中遇到不連續(xù)體表明遇到了地震波的波阻抗，就會(huì)產(chǎn)生反射槽波信號(hào)，通過(guò)觀察回采工作面反射槽波信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)判斷構(gòu)造異常體的位置。

3 同富新煤業(yè)10203工作面槽波地震勘探

3.1 工作面概況

同富新煤業(yè)有限公司位于鄉(xiāng)寧縣東21km 處的管頭鎮(zhèn)萬(wàn)上村一帶，行政區(qū)劃屬管頭鎮(zhèn)管轄。10203工作面為走向布置，回風(fēng)順槽走向長(zhǎng)度1900m，運(yùn)輸順槽走向長(zhǎng)度1730m，工作面傾向長(zhǎng)度246m。10203 工作面地表為山坡形態(tài)，工作面整體位于上坡及山溝的中上部，山頂位于回風(fēng)順槽一側(cè)。工作面地表標(biāo)高為1275~1530m，工作面頂板標(biāo)高1220~1230m?；夭晒ぷ髅嫫骄裆顬?20m，工作面最淺埋深為45m，位于回風(fēng)順槽開(kāi)口處，最深埋深為270m，位于回風(fēng)順槽中部位置。礦井主采10號(hào)煤層，煤層最小厚度1.5m，最大厚度2.8m，平均約2.23m，煤層傾角0~10°，平均為5°。

根據(jù)地面三維地震勘探資料，在10203 工作面內(nèi)部可能存在陷落柱和斷層，可能會(huì)對(duì)工作面回采造成一定影響。同時(shí)為查清10203 工作面切眼以外F58 斷層延伸及展布，同富新煤業(yè)決定對(duì)10203 工作面及切眼以北區(qū)域進(jìn)行槽波地震勘探，以期采取經(jīng)濟(jì)有效的手段精確控制F58 號(hào)斷層、查明10203工作面內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造異常體，提高工作面回采率，保障安全開(kāi)采。

3.2 工程實(shí)踐

本次槽波地震探測(cè)沿10203 運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽及切眼布置炮點(diǎn)和檢波器。在充分研究同富新煤業(yè)相關(guān)地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，以急需解決的地質(zhì)任務(wù)為前提，通過(guò)槽波地震勘探數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算測(cè)試，確定此次工作安排。

10203 工作面透射槽波探測(cè)和F58 斷層反射槽波探測(cè)均采用10m 接收道距，共布設(shè)檢波點(diǎn)446 個(gè)，其中10203 工作面透射377 個(gè)，F(xiàn)58 斷層反射69 個(gè)。

（2）炮點(diǎn)布置

10203 工作面透射槽波探測(cè)和F58 斷層反射槽波探測(cè)均采用20m 炮間距，共布設(shè)炮點(diǎn)233 個(gè)，其中10203 工作面透射199 個(gè)，F(xiàn)58 斷層反射34 個(gè)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)施工布置

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，將檢波器對(duì)接至順槽錨桿露頭上，垂直于煤壁，儀器和檢波器位置按照施工設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布設(shè)，每個(gè)炮孔深為3.5m，填充藥量為0.35kg。布設(shè)完成后，由爆破人員負(fù)責(zé)放炮，當(dāng)所有激發(fā)點(diǎn)放炮完畢后，收集井下數(shù)據(jù)，結(jié)束現(xiàn)場(chǎng)施工。

3.3 探測(cè)成果分析

根據(jù)10203 工作面槽波地震勘探成像結(jié)果，同時(shí)結(jié)合工作面地質(zhì)揭露情況對(duì)工作面探測(cè)區(qū)域進(jìn)行解釋。通過(guò)分析得出：工作面斷層1 條，煤層變薄區(qū)4 個(gè)，異常區(qū)2 個(gè)，最終構(gòu)造解釋?zhuān)罁?jù)反射槽波CDM 成像結(jié)果對(duì)10203 工作面東北部的F58 斷層的走向進(jìn)行了解釋。深色區(qū)域說(shuō)明槽波能夠穿透工作面，表示工作面存在的地質(zhì)構(gòu)造較少；淺色區(qū)域說(shuō)明槽波未能穿透工作面，表示可能存在地質(zhì)構(gòu)造。如圖1 所示為10203 工作面、F58 斷層（10203工作面東北部）槽波地震探測(cè)成果圖。

圖1 10203 工作面、F58 斷層（10203 工作面東北部）槽波地震探測(cè)成果圖

3.3.1 斷層

工作面內(nèi)共解釋斷層1 條，命名為CF1 斷層。該斷層走向SN，落差約1 ～2m，位于10203 工作面運(yùn)輸順槽J24 測(cè)點(diǎn)附近的工作面內(nèi)部，距離10203 運(yùn)輸順槽50m。該斷層在工作面內(nèi)延伸長(zhǎng)度約50m，在CT 成像反映明顯，為較可靠斷層。如圖2 所示為CF1 斷層（中部）、YC2 異常區(qū)（左中）及煤層變薄區(qū)Ⅲ（左上）、Ⅳ（右下）在CT 成像圖上的顯示。

油氣資產(chǎn)的折耗是指油氣資產(chǎn)隨著當(dāng)期開(kāi)發(fā)進(jìn)展而逐漸轉(zhuǎn)移到所開(kāi)采產(chǎn)品（油氣）成本中的價(jià)值。計(jì)算每期的折耗率，當(dāng)期產(chǎn)量是分子，而當(dāng)期產(chǎn)量加期末剩余經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量是分母。只有不斷做大分母，才能降低折耗率，實(shí)現(xiàn)油氣田持續(xù)高效開(kāi)發(fā)。而西達(dá)里亞油田面臨的危機(jī)，正是由于“分母”太小，導(dǎo)致資產(chǎn)折耗負(fù)擔(dān)過(guò)重。

圖2 CF1 斷層（中部）、YC2 異常區(qū)（左中）及煤層變薄區(qū)Ⅲ（左上）、Ⅳ（右下）在CT 成像圖上的顯示

3.3.2 煤層變薄區(qū)

根據(jù)開(kāi)拓巷道揭露的煤層厚度，整個(gè)探測(cè)區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)煤層厚度在2m 左右，煤層厚度較為穩(wěn)定。通過(guò)CT 成像結(jié)果顯示，工作面內(nèi)存在4 處煤層厚度變薄區(qū)域，命名為煤層變薄區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。

煤層變薄區(qū)Ⅰ位于回風(fēng)順槽H10-H12 測(cè)點(diǎn)附近，煤層變薄至1~1.5m，煤層變薄范圍約6000m2。如圖3 所示為煤層變薄區(qū)Ⅰ（中上部）。

煤層變薄區(qū)Ⅱ位于運(yùn)輸順槽J14-J18測(cè)點(diǎn)附近，煤層變薄至1~1.5m，煤層變薄范圍約10000m2。如圖1 所示為煤層變薄區(qū)Ⅱ（中下部）。

煤層變薄區(qū)Ⅲ位于回風(fēng)順槽H24 測(cè)點(diǎn)附近，煤層變薄至1~1.5m，煤層變薄范圍約4000m2，如圖2所示。

煤層變薄區(qū)Ⅳ位于運(yùn)輸順槽J27-J29測(cè)點(diǎn)附近，煤層變薄至1~1.5m，煤層變薄范圍約4000m2，如圖2 所示。

圖3 煤層變薄區(qū)Ⅰ（中上部）在CT 成像圖上的顯示

3.3.3 異常區(qū)

通過(guò)CT 成像結(jié)果顯示，工作面內(nèi)存在2 個(gè)異常區(qū)。

（1）YC1：異常區(qū)1 位于回風(fēng)順槽H16 ～H18測(cè)點(diǎn)之間的工作面內(nèi)部，距離回風(fēng)順槽約50m，異常區(qū)范圍為95m×70m。根據(jù)槽波CT 成像結(jié)果，該異常有可能是陷落柱、煤層變薄或者煤層頂?shù)装迤扑榈鹊刭|(zhì)原因造成。如圖1 所示為YC1 異常區(qū)（中部）在CT 成像圖上的顯示。

（2）YC2：異常區(qū)2 位于回風(fēng)順槽H24 ～H26測(cè)點(diǎn)之間的工作面內(nèi)部，距離回風(fēng)順槽約60m，異常范圍為55m×35m。根據(jù)槽波CT 成像結(jié)果，該異常有可能是陷落柱、煤層變薄或者煤層頂?shù)装迤扑榈鹊刭|(zhì)原因造成。如圖4 所示為YC2 異常區(qū)（中部）在CT 成像圖上的顯示。

圖4 YC2 異常區(qū)（中部）在CT 成像圖上的顯示

3.3.4 F58 斷層反射

從F58 斷層反射槽波單炮記錄可見(jiàn)明顯的反射槽波記錄，反射槽波CDM 成像結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)的異常。通過(guò)綜合分析對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行解釋?zhuān)?0203 工作面切眼以外北側(cè)存在F58 斷層，單線點(diǎn)線段即為反射槽波解釋的F58 斷層走向，雙線段為地面三維地震解釋斷層走向。F58 斷層距離回風(fēng)順槽約150m，該斷層在H26 測(cè)點(diǎn)向切眼方向范圍內(nèi)走向與地面三維地震解釋斷層相同，但在H26 測(cè)點(diǎn)向外的225m 范圍內(nèi)，斷層走向呈近NE 向。如圖5所示為F58 斷層（中部）在CDM 成像圖上的顯示。

3.3.5 主要勘探成果

同富新煤業(yè)10203 工作面、F58 斷層槽波地震探測(cè)項(xiàng)目共采集有效數(shù)據(jù)233 炮，共布設(shè)檢波器446 道，測(cè)線總長(zhǎng)度4450m。所采集的原始數(shù)據(jù)質(zhì)量較高，所得數(shù)據(jù)全部合格。采用槽波CACT 成像方法分析處理，對(duì)探測(cè)區(qū)域的構(gòu)造情況進(jìn)行了充分的解釋。

圖5 F58 斷層（中部）在CDM 成像圖上的顯示

本次槽波地震勘探研究項(xiàng)目地質(zhì)成果：

（1）10203 工作面內(nèi)共解釋煤層變薄區(qū)4 個(gè)，煤層變薄至1~1.5m。其中回風(fēng)順槽附近2 個(gè)，面積分別為6000m2、4000m2，運(yùn)輸順槽附近2 個(gè)，面積分別為10000m2、4000m2。

（2）10203 工作面內(nèi)解釋斷層1 條為CF1。該斷層走向SN，落差約1~2m，位于10203 運(yùn)輸順槽J24 測(cè)點(diǎn)附近的工作面內(nèi)部，該斷層在工作面內(nèi)延伸長(zhǎng)度約50m。

（3）10203 工作面北側(cè)解釋異常區(qū)2 個(gè)，可能是陷落柱、煤層變薄或者煤層頂板破碎等地質(zhì)原因造成。YC1 異常區(qū)范圍為95m×70m，YC2 異常區(qū)范圍為55m×35m。

（4）F58 斷層距離回風(fēng)順槽約150m，該斷層在H26 測(cè)點(diǎn)向切眼方向范圍內(nèi)走向與地面三維地震解釋斷層相同，但在H26 測(cè)點(diǎn)向外的225m 范圍內(nèi)，斷層走向呈近NE 向。

4 結(jié)論

在井下槽波地震勘探工作前，應(yīng)充分了解勘探工作面實(shí)際情況，制定出合理的施工方案。施工時(shí)，根據(jù)回采工作面的現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)檢波點(diǎn)、炮點(diǎn)位置和數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在井下所有激發(fā)點(diǎn)放炮完畢后，對(duì)井下資料數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。槽波地震勘探數(shù)據(jù)處理是通過(guò)槽波能量的透射和發(fā)射CACT 成像技術(shù)進(jìn)行的，同時(shí)結(jié)合巷道實(shí)際揭露情況，對(duì)槽波CT 成像結(jié)果進(jìn)行綜合分析，最終對(duì)勘探區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造異常得出較為定性的解釋。通過(guò)回采過(guò)程中對(duì)此次槽波地震勘探成果進(jìn)行驗(yàn)證，得出結(jié)果基本吻合，證明槽波地震勘探技術(shù)是一種探查斷層、煤層變薄區(qū)、陷落柱等地質(zhì)異常情況的有效手段。