地质构造综合探测技术在榆树坡矿的应用

狄应龙，贾继平

(山西宁武榆树坡煤业有限公司，山西 宁武 036000)

在煤矿开采过程中常因遇到未探明的地质异常体使开采难度加大，甚至引起灾难性事故，因此在开采之前，探明地质构造展布情况，对煤矿的开采计划、储量估计、危害评价以及矿山管理等至关重要。目前，对于井下地质构造的超前探测方法主要有物探和钻探。矿井物探方法作为一种长距离、快速无损探测方法，在隐伏地质构造超前预报中发挥着重要作用，常用的物探方法有三维地震勘探技术、槽波地震探测技术、瞬变电磁超前探测技术。钻探是最直接有效的方法，但与物探手段相比较，钻探工程用时长、效率低、探测范围有限，很难全面反映区域范围内的地质构造情况，但其可以直接探测地质构造的位置、大小等，通常作为验证物探结果的常用手段。

榆树坡矿1201小2工作面地质构造条件复杂，使得单一物探方法的处理和解释困难，为了准确查明工作面内的隐伏构造，为工作面设计和回采提供可靠的地质资料，减少无效进尺，在三维地震解释断层DF10的基础上，通过反射槽波探测技术，进一步修正解释结果，并结合钻探验证，确定断层的准确位置。

1 地质、构造概况

山西宁武榆树坡井田位于宁武煤田轩岗矿区北部鄂尔多斯盆地东部边缘，井田面积15 km2，地质储量3.89亿t，可采储量1.43亿t，主采2号、5号煤层，为石炭二叠系煤系地层。其中，2号煤层平均厚度4.5 m、5号煤层平均厚度15 m，均为稳定可采煤层。井田北部发育一条走向NE-SE的大断层(F1、断距130 m)，区外南部发育一条走向NEE～SWW的宁武大断层(F4、断距200 m)，受南北两断层的控制，井田内主要以NNE向的新华夏系构造为主，NE区域性断裂与NW向横向张性断裂较发育，造成断层规模较大，其性质多为压扭断层，其次为斜交断层或垂直于向斜轴的断层，一般规模较小，区域构造复杂。

2 三维地震解释

为了能够预先查明矿区内煤层的赋存形态和不同类型、不同规模的地质构造分布情况，榆树坡公司对全井田分3次进行了三维地震勘探，并进行精细解释。

1201小2工作面为2号煤第二个准备回采工作面，工作面走向长680 m，煤层平均厚度为4.5 m，该工作面以东发育三维地震勘探解释断层DF10，落差10 m.DF10断层的地震纵剖面见图1.由图1发现,2号、5号煤层各自形成的反射波T2、T5能量强，连续性较好，信噪比较高，构造断点较为清晰，剖面品质较好。

图1 DF10在三维地震剖面的展示图

3 反射槽波探测

该次槽波反射法探测主要是对1201小2工作面DF10断层进行探测，工作面设置道间距10 m，炮间距10 m，共68个物理点。反射槽波探测布置情况见图2.

图2 反射槽波探测布置图

通过反射槽波探测发现1201小2工作面内三维解释DF10断层往北进行了偏移(图3)，槽波重新解释为CF13，走向NE-SW，倾向SE，落差大于煤厚。

图3 槽波解释DF10断层图

4 钻探与巷探验证

为了验证查明构造的准确位置，在工作面回风巷进行钻探验证，即从巷道开口处往里每隔100 m施工一个钻孔，深度超过断层位置，倾角按煤层倾角顺层布置，共施工了5个钻孔(图4).其中，1号、4号和5号孔钻探结果与断层位置吻合，2号、3号孔钻探结果与断层位置较吻合。

图4 钻探验证DF10断层情况图

为了进一步查明2号、3号钻孔探测的异常情况，在2号和3号钻孔中间施工一条探巷进行巷探，结果显示CF13断层真实存在，与槽波探测位置相符，断层落差5 m.

5 结 论

1)利用三维地震结合反射槽波方法探测的DF10断层，通过钻探和巷探验证，槽波探测修正结果较准确。

2)三维地震解释存在一定的偏差，可利用井下槽波地震进行辅助探测，两种物探方法因槽波地震是直接在煤层中激发与接收，准确率较三维地震高。

3)在构造发育较为复杂的地区，前期开展三维地震，圈定大的构造，其次进行井下槽波探测进一步探查较小构造，然后采用钻探与巷探方法进一步验证可以准确查明工作面内的隐伏构造，为矿井安全高效开采提供可靠的地质保障。