三维地震勘探在采空区探测中的应用-论文.pdf

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叶红军李运肖术宗勇三维地震勘探在采空区探测中的应用三维地震勘探在采空区探测中的应用叶红军，李运肖，术宗勇(河南省煤田地质局物探测量队，河南郑州450009)摘要：煤矿采空区常常成为影响矿井巷道布置和安全生产的重要因素，如何准确的探明采空位置，划定采空区的范围，为煤矿安全高效生产提供地质依据，是地质勘探工作者的一项重要任务。本文通过利用三维地震勘探的原理方法，利用地震资料对山西某矿区的采空区进行了解释，收到了较好效果。关键词：三维地震；采空区；地震反射波；时间剖面中图分类号：P631．4文献标识码：B文章编号：1671—749X(2014)03—0068—020．15m，为极不稳定不可采煤层；2煤层为井田内大0引言部可采稳定煤层，煤层厚0．30～2．00m，平均厚度勘探区位于山西省忻州市宁武煤田中部，地形1．08m，3煤层厚0—1．22m，平均厚度0．06m，为陡峻，地表大部分为新生界第四系黄土覆盖，部分地极不稳定不可采煤层。区有基岩出露，沟谷发育，总体地势中间高四周低，2煤层位于大同组的上部，厚0．30—2．00m，根据测量成果资料，相对高差344．28m。平均1．08m，上距云岗组底K砂岩平均35．77m。根据勘探区内及邻区钻孔揭露资料，结合地表结构简单，局部含一层夹矸，井田内施工24个钻孔出露情况，勘探区内已知地层由老到新依次为三叠仅XL402、XL602、XL1001、XL1201四个孔见到有厚系、侏罗系和第四系，并且各组段地层均有出露。度0．06m、0．05m、0．17m、0．20m泥岩夹矸。顶板针对勘探区特殊的地震地质条件及煤层赋存状一般为细砂岩、粉砂岩、泥岩或粉砂质泥岩；底板岩况，本次数据采集采用了八线八炮制束状观测系统。性一般为泥岩、粉砂质泥岩。井田内所有钻孔均见由于勘探区采空区范围多分布在煤层露头等煤层赋到该煤层，多为薄煤层，厚度变化较小，在井田内存较浅处，为了获得浅部地层地震地质信息，更好的XIA-02号孔煤层厚度最大，由此向四周煤层逐渐变控制采空区边界，在此类区域采用了小道距(10薄，井田内XL501号、XL601号、XL1401号钻孔处的m)、小炮矩(10m)、小药量(0．5kg)激发、有效多次煤层不可采。2煤层属稳定的大部可采煤层，煤层覆盖的的施工方法，取得了较好的效果。埋深为0～400m，井田内由东向西逐渐变深。1．2地质构造1煤性特征地质构造及地球物理特性勘探区位于宁静向斜中南部之南东翼，距向斜1．1煤性特征轴部约2km。宁静向斜轴向NE—SW，北端扬起，井田内含煤地层为侏罗系大同组第二段，该段北西翼属芦芽山，倾向SE，倾角15。～68。，自西向轴地层位于云岗组底部砂岩标志层之下。主要由灰色部，岩层倾角由陡变缓，南东翼属云中山，岩层倾向细粒～中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层组成。含煤北西，倾角8。～68。，由东向轴部，岩层倾角由陡变地层厚约160～220m，平均185m。含煤1—3层，缓。走向断层较发育，局部见小型复合褶曲。煤层总厚1．29m。1煤厚0—0．50m，平均厚度1．3地球物理特征勘探区内无潜水位，中部区域大部分为黄土覆收稿日期：2013—10—22盖，仅东、西两端地区有基岩出露。黄土覆盖区土层作者简介：叶红军(1982一)，男，河南荥阳人，2004年毕业于华北水利水电学院，工程师，工程硕士在读，现从事地震勘探技术工作。比较疏松，对地震波有较强的吸收衰减作用，不利于 第3期南晶晶浅析回采巷道U型棚的改进缩小，不能满足正常的生产需要。通过对支架破坏13529采煤工作面上巷自从应用该支架支护巷现象进行分析，得出巷道以两侧的水平应力为主，垂道以后，巷道变形得到了有效的控制，巷道顶底板移直应力为辅，支架承载的主应力是巷道两帮的侧向近量均小于100mm，两帮移近量也均小于150mm，压力。13529采煤工作面回采巷道围岩压力较大支架变形后巷道断面足以满足生产的需要，不用再时，巷道两帮向里臌出，侧压力先作用锚网上，后作扩修巷道，同时降低了u型棚复用修复造成的人用在支架棚腿上，支架棚腿受到挤压逐渐向巷道中力、物力和财力的浪费。间发生位移变形，并向巷道空间内弯曲，巷道两帮位3结语移量逐渐增大。13529采煤工作面回采巷道掘进过程中，巷道2带扎角三心拱形可缩性支架处于高应力区，巷道围岩松动范围较大，造成巷道围2．1带扎角三心拱形可缩性支架设计岩长期处于流变状态，巷道两帮缩进量比较严重。通过对支架破坏的分析，得出直腿棚应用失败在这特定的条件下，采用带扎脚三心拱形可缩性支的主要原因有：①采用直腿棚支护，水平应力是硬支架支护巷道，克服了围岩变形严重的技术难题，该支护，不可以让压以达到缓解压力的作用；②掘进中，架承载能力大，特别是抗侧压能力较大；有效防止巷受采动影响，围岩压力不稳定，水平压力需要释放空道两侧臌出，预留两侧棚腿缩进富余量，从而增大了间。设计了带扎角三心拱可缩性支架，棚腿呈向巷该支架的支护适应性；避免巷道被破坏后再行修复道两侧。基本参数如下：棚腿扎角由原来的90。改造成的人力、物力和财力的巨大浪费。带扎脚三心为86。，棚腿底部宽度加大，三心拱略有变化，其他拱形可缩性支架在13529采煤工作面回采巷道掘进支护参数同上。支护中的成功应用，为类似地质条件下回采巷道掘该种支架使用于围岩压力较大的情况，承载能进支护提供了经验。力和抗侧压能力较大。参考文献：2．2支护原理及其使用效果[1]巷道金属支架系列[M]．北京：煤炭工业出版带扎脚三心拱形可缩性支架支护的原理：①因社，1997．支架有一定的可缩性，在受到围岩应力作用时，把部[2]国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察分侧向压力转化为垂直压力，起到让压作用；②带扎局．煤矿安全规程[M]．北京：煤炭工业出版脚棚腿的设计可使支架在抵抗侧应力时产生一个预社，2011．应力，支架变形首先需要克服这个预应力，从而增大[3]缪协兴，曹胜根．矿山压力与顶板管理[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2005．支架的抗侧压能力，减小支架变形；③该支架棚腿[4]张军亮，毕海涛，王庆武，李晓飞，陈永胜．曲腿三两侧留有空隙，给予侧向压力释放空间，防止支架有心拱U型钢可缩性支架在孤岛工作面回采巷道局部破坏引起整体破坏，进一步提高支架抗压能力，中的应用[J]．现代矿业，2010．从而增大了该支架的支护适应性。(上接第69页)Application0f3Dseismicexplorationinthesurveyofmined-outareaYEHong-jun，LIYun-xiao，SHUZong—yong(GeophysicalProspectingTeam，ttenanCoalfieldGeologyBureau，Zhengzhou450009，China)Abstract：Themined—outareasareoftenthemainfactorsthatafectingmineroadwaylayoutandproductionsafety．Itisanimportanttaskofgeologicalexplorationworkersthathowtoaccuratelydeterminethelocationandscopeofmined—outareaandprovidinggeologicalbasisforminesafetyproductionofcoa1．Basedonthe3Dseismicexplorationprinciple，thepaperexplainedtheseismicdataofminemined—outareaandhasreceivedgoodefects．Keywords：3Dseismic；mined—outarea；seismicreflectionwave；timesection