地震勘探技术在矿井采空区勘测中实践探究.doc

地震勘探技术在矿井采空区勘测中实践探究【摘要】本文以一个实例为基础，介绍了将地震 勘探方法应用到采空区勘测中的数据采集，对地质解释依据 进行分析，探讨地震勘探在采空区勘测中的有效性关键词】地震勘探；采空区；纵波反射自从上世纪末以来，我国矿业开采的秩序较为混乱，在 河北、河南、山西等北方地区普遍存在着采空区，这些采空 区的地理位置大多数不明确，还有一些位于城郊位置，很容 易引起坍塌，会严重影响居民的正常生活和城市规划工作 解决上述问题的前提条件就是要科学地探查井下空区的即 时状态和空间形状，为空区安全治理和资源回采提供准确的 设计依据结合某矿的实际工程地质条件，利用地下空间和 采空区三维激光系统(C-ALS)对矿山的部分空区进行探测, 了解其空区的形状、大小和位置，运用其自带的软件进行编 辑与成图从而确定空区在矿山平面图上的具体位置，为空 区的处理提供可靠的理论依据，从而确保作业工人和设备的 安全一、典型实例应用(1)采空区地质地震条件某矿采空区所处地段是低 山丘陵，且该场区位于山前丘陵地带，基本无植被生长，该 套地层南倾13° ,由南向北渐变浅地层从下到上依次是： 煤层，二1煤层和二3煤层，两每层之间充满了 19.2m的泥 砂岩互层；泥岩层，由南向北渐变浅，其厚度为40m；砂岩 层，主要是厚度约为31m的砂岩；砾岩层，以砾岩为主，其 总厚度大约是35m；表土层：主要是钙核层、粉土和粉质粘 土层，小部分区域有一些小卵石。

该区是低山丘陵，地形起 伏较大，地势较开阔，有一些村庄，虽然浅部地层的地震地 质条件相对较差，但根据前面所述的地层情况可以看出，不 同构造的地层，其密度不同，泥岩与煤层、砾岩与砂岩的界 面具备的波阻抗差异明显，地震波在不同的地层中传播速度 不同，当地震波遇到岩层破碎带或者采空区时，他的振幅会 降低同时期传播速度也会明显减小，具备了较好的反射条件 和地震勘查勘测的前提和营养条件2）野外数据的采集 本次数据采集工作，使用的是德国公司（DMT）生产的单个 检波器（60Hz）接收和数字地震仪（Summit）,叠加观测系 统（12次水平），本次工作所选取的采集参数是：道间距为3m,最大炮险距是43m〜55m，偏移距是8m〜20m，采用药量 450克和井深3米的浅井炸药激发方法，激发时采取多次垂 直叠加（M20次），以突出有效波并压制干扰波针对矿区 特有的上述地震地质情况，我们采用激发药量尽可能小等措 施，尽可能的压制地面波的干扰；为了获得较理想的单炮记 录，我们挖坑插放检波器并用土埋起来在一些无法清除掉 覆盖的石子的勘查区，在埋置检波器之前我们现在要在其需 要放置的部位刨坑，之后填满粘土，使检波器和地面能很好 的耦合，提高信息接收的一致性。

多数情况下，需要在夜间 进行野外数据的采集工作，尽量将交通车辆或者及其造成的 干扰降到最低，这些措施都能在一定程度上保证采集到高品 质、可靠性强的野外地震数据3)地震勘测数据的处理地震勘测数据的处理，是为了利用不同功能的地震处理模 块，来获得水平叠加偏移时间剖面图，从而能直观反映地质 信息和解释所处地质条件某矿按以下流程对收集到的地震 波进行了处理分析：资料输入f原始数据解编一动平衡一频 谱分析-*数值滤波f速度扫描f自动校正f剩余时差静校 正f水平叠加f波动方程偏移f反褶积f绘制叠加偏移时 间剖面4)采空区和塌陷区的地质解释图1所示内容分 别是接近为东西走向的平行测线3上面的一段水平叠加偏移 时间剖面图，他所代表的区域地势相对较平坦，对剖面的坡 长特征进行分析发现，剖面分辨率高、层次清晰，存在两个 相互平行、连续性好的波组Tl、T2 (60ms〜170ms)将上述内容与该地区实际地质情况进行比较，可以判断出该剖面实 际反映的是地下约165m深度处的地层两个连续波组T1、 T2在地震时间剖面出现的时间分别是60ms和165ms, T2波 组能量相对较强、间断性连续，代表的大约为120m深度的 煤层；T1波组能量强、连续，代表的大约是50m深度处的砂 岩层和砾岩层。

5）运用地震波解释采空区和塌陷区对水平叠加偏 移时间剖面图内地震波的特征进行分析，发现采空塌陷区缺 失T2 （煤层反射波）波，还表现为反射波的振幅弱、反射凌 乱以及塌陷边缘处的反射波出现同相轴错断，T1表现为波反 射频率低、连续相差、扭曲，正如图1中桩号为10-170处; 煤层采空区的地震波T1没有异常的表现，T2煤层反射波会 出现凌乱的、低频的弱反射以及该波的缺失经本次野外地 震勘测，根据图1中所示的T1和T2的波组反射特点和地质 解释，我们可以推断出该区有2个地下采空区和8个塌陷区, 这与我们实地钻探和考察后的结果是一致的，仅在深度问题 上存在一些出入，这可能与转换计算时深时存在的误差有 关二、结语近几年，地震勘探被广泛地应用到矿区的采空区勘测 中，利用地震勘测技术能基本上查清，矿区是单纯采空，还 是采空后还伴随有塌陷，这相较于其他勘探手段更为合适 但是我们的实际勘测工作还存在一些不足，需要我们进一步 改进，比如可以在一些具有代表性的坍塌区和未坍塌的采空 区进行勘测，并做速度侧求，这样在转换计算时深时避免误 差的出现，从而更准确的解释坍塌和采空区的实际深度参考文献[1] 张华，陈小宏，刘松•地震勘探技术在公路采空区调 查中的应用[J]・地下空间与工程学报-2011, v. 7； No. 4902： 371-374+412[2] 霍军鹏，周竹峰，王万合•三维地震勘探技术在煤矿 采空区探测中的应用[J].黑龙江科技信息.2012 (14)： 15〜 16。