地质勘探中的断层勘探关键技术

现阶段我国能源开采过程中矿产资源仍占据至关重要地位，作为矿产资源开采作业的基础前提，地质勘探开展是否合理直接影响到后续矿产资源的实际开采效果。其中断层勘探技术的有效应用，可在全面掌握工程地质情况的基础上，为后续矿产开采提供科学支撑。正因此，探讨断层勘探技术在地质勘探作业中的有效应用，对促进我国矿产事业的长久性、安全性开展有着重要影响。

1 断层概述

1.1 断层定义分析

所谓断层，是指在应力作用下产生的压力值超过地下岩体或岩层的实际承载极限，在多方面因素的影响下形成不连续面，两侧岩块在不连续面分割的作用下产生破裂现象

。同时因平行破裂面的出现，致使岩体出现巨大位移。通常情况下，以性质不同为依照进行断层划分，具体包括走滑断层、倾滑断层。其中走滑断层的组成具体包括右旋与左旋断层，而倾滑断层的组成则涉及到逆断层与正断层，分析断层位移矢量的形成，与左滑断层倾滑断层的产生之间存在密切关联。

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1.2 断层判断方法

在地质条件勘探要求不同等方面的影响下，需采用不同方法来做到对断层的明确界定，目前常见断层判断方法包括：

（1）生产勘探法。为确保断层判断符合预期标准要求，需依据不同情况采取合适的生产勘探方法。如巷探方法适用于以明确界定断层性质，但无法掌握实际落差的情况

。而钻探法应用则适用于勘探期间相关人员无法做到对断层性质与落差的明确掌握。且巷道掘进需要以断层落差与性质的明确为前提的情况。

（2）间接法。现阶段地质勘查中间接法在断层判断中的应用十分常见：①规律类推法。该方法应用主要原理是在同种构造应力的影响下，小断层在小范围内与同生主断层存在性质相同的特点，所以在判断主断层性质时可通过小断层性质进行类推。②反射波法。在明确波动理论的前提下，通过发射信号波进行断层类别判断，在断层的影响下信号波会出现反射现象，相关人员可借助对反射波能量、相位、频率等特征的分析来明确判断断层性质

。③作图分析法。在充分利用矿图的前提下，若探测期间发现大断层可以矿图为载体进行断层的位置的明确标注。依据对断层实际情况的分析。通过在矿图内对比连接进行断层性质的判断。并结合相关参数数据来预测断层实际延伸与落差长度。④专家系统。通常情况下。专家系统构建涉及到对大量领域内专家经验及其知识的纳入。为此可在断层判断时充分利用专家系统。结合区丰富知识与先进经验来提升断层判断准确性。

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1.3 断层伴生现象

通常情况下，断层会以断层线为基准，在通过地区形成具有特殊性的地貌。常见现象包括断层三角面、错断山脊、断层崖、断层泉等，而擦痕、构造岩、阶步、等则为常见构造伴生现象。另外，在多方面因素的影响下，使得部分地区断层不存在较为明显的地表特征，只能通过深度钻探并结合数据分析方可明确断层性质与类别。

1.4 断层间物质力学特征分析

在复杂应力的影响下，断层间易出现物质破碎现象，不同物质的形成存在不同力学特征。如断层角砾岩主要是直径不小于2mm的碎块，碎裂岩则是直径处于0.01mm～2mm的碎块，断层泥的形成则是在物质破碎后与粘土质矿物成分混合形成的泥状物质。无论是碎裂岩还是断层角砾岩。相较于同类物质岩石而言，其容重明显更低。同时，在大张开位移的作用下，使得断层间物质孔隙比呈现出增大特点，所以相较于常规岩层含水率明显更高。但是当断层深度达到一定标准时，物质孔隙比与含水率并非存在显著提升趋势，若断层间物质处于胶结状态，其物质抗剪强度、抗拉力等均有明显提升。相较于常规岩体而言，碎裂岩断层泥等物质抗剪切强度相对较低，且多以流塑或松散状态存在于断层间。

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1.5 矿体与断层关系分析

以铜矿开采为例，其矿床分布与早期断裂情况之间存在直接关联，在断裂作用下地下断层面会随着时间的推进而形成断层泥与擦痕，其中以逆向断层为主要基础。此时，小规模断在多因素的影响下形成断裂群，且断裂群无论其断层规模大小均会存在于铜矿矿床中，若断裂带形成于铜矿化区域内，则可形成较为显著的矿化富集现象。同时，铜矿矿化现象会随着断裂距离的增大而逐渐弱化。随着时间的推移，角砾层、断层泥等物质会逐渐形成于断裂带内部。通常情况下，灰绿色泥岩的透镜体会形成于紫红色泥岩中，而石英脉与构造泥则形成于透镜体内部，石英脉会在断裂层发育过程中逐渐形成，且随着断层中石英裂隙出现错动情况，于裂隙内形成黄铁矿或黄铜矿。在某种角度而言，断层断裂的程度与铜富集现象之间存在密切关联。

地质勘探作业断层问题普遍存在，为避免因断层勘探不到位而影响到综采设备效能的体现，需结合断层勘探技术的有效应用来促进矿山开采作业的顺利开展，但是多方面因素的影响下，使得实际断层勘探作业仍存在以下问题。

2 断层勘探存在问题分析

观察组47例中，基本痊愈25例，有效18例，无效3例，恶化1例，总有效率为91.49%；对照组47例中，基本痊愈21例，有效17例，无效7例，恶化2例，总有效率为80.85%，观察组明显优于对照组，两组比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。

（5）地质在地应力能量释放的影响下形成断层结构，并且在多因素的影响下使得岩体呈现出弹塑性状态，因结构交接效果不理想、内聚力较差等问题存在而增大出现流变、坍塌事故的概率。在此形势下，断层开探作业开展面临较大安全隐患。需在后续开采作业阶段重视对安全防护措施的强化应用，将断层影响控制在预期范围内，结合相关技术应用加强周围岩体固结效果。

（4）断层落差通常会随着断层勘探的深入而呈现出持续增大的态势，并在落差的影响下使得断层勘探开展难度增大。同时，矿产开采量受到断层落差的直接影响，既断层矿产开采量会随着断层落差的增大而逐渐减小。为此可视情况进行先进勘探技术引进，如借助弹性波或三维地震勘探技术来控制断层落差出现。

（3）需做到借助科学措施来提升断层带岩石的处理水平，在确保测量仪器得到充分保护的基础上，尽可能避免在开采期间出现运输机支架损坏现象，通过加大对机械设备的保护力度来促进断层勘探作业的顺利开展。

对于专利评估报告，根据《专利法》第六十一条第二款规定，专利侵权纠纷涉及实用新型专利或者外观设计专利的，人民法院或者管理专利工作的部门可以要求专利权人或者利害关系人出具由国务院专利行政部门对相关实用新型或者外观设计进行检索、分析和评价后作出的专利权评价报告，作为审理、处理专利侵权纠纷的证据。也就是说专利权评价报告是人民法院或者管理专利工作的部门判断是否中止审理、处理程序依据，是人民法院判断是否侵权依据，同时也是权利人应对专利侵权的必要准备，是专利侵权诉讼中的关键证据。

（2）在实际开采作业期间，断裂带极易在综采工作面的影响下形成二次发育现象，并增大出现工作面坍塌事故的概率。同时，液压支架在石英裂隙错动的影响下，其支护作用的发挥受到严重限制，甚至因支架崩溃而对造成人员生命危险。为避免支架崩溃、压垮影响到开采开展，需视情况制定开采应急预案，采取针对性措施来消除石英裂隙错动问题的出现。

（1）通常情况下，岩体应力的影响使得勘探地区出现断层问题，工作面在作业期间通过断层会出现冒顶事故的可能。为避免破碎情况对后续开采作业造成影响，需结合对实际断层勘探要求的分析，制定契合现场地质情况的保护措施，以确保后续开采作业不受冒顶事故的影响。

3 地质勘探中断层勘探技术具体应用

3.1 利用物探技术增设测量点

断层勘探中传统钻探法的应用无法保证其测量结果的准确性、客观性，为进一步提升断层勘探的准确性与合理性，可依托于物探技术的应用，通过测量点增设来提升勘测结果的精准性，避免因勘探结果不准确而影响到开采作业的顺利进行。将物探技术合理应用于断层勘探作业中，可帮助人员明确掌握地下断层结构、地下洞、不明物体等的情况，结合对相关勘探数据的采集与整理，以测量点的明确为前提进行地质界面的科学绘制，进而实现对断层情况的客观体现。另外，相较于其他勘探技术应用，物探技术在成本控制、操作便捷性等方面存在显著优势。纵观现阶段断层勘探中物探技术应用，具体包括：

1.2.2 对3T3-L1前脂肪细胞活力的影响 将3T3-L1前脂肪细胞置于完全培养基中培养(90%的DMEM高糖培养基，10%胎牛血清)，放置于培养箱中培养至对数生长期，消化，计数，接种于96孔板(接种密度为5×103/孔)或24孔板中(接种密度为1×104/孔)。

（2）地震映像法。该技术应用是基于最佳偏移距技术发展而来，相较于其他勘探技术应用，地震映像法在数据采集效率、矫正处理等方面存在显著优势。但是在实际测量期间，容易受到其他干扰因素的影响，且勘探深度在技术限制的影响下难以实现持续深入，所以在单一目标地上勘探作业中，该技术应用效果较为显著。该勘探技术应用原理类似于反射波法，测量期间岩石弹性分界面在波阻抗差异的影响下产生不同反射波，通过数据采集与分析形成地震映像坡面，可以在直观体现断层结构形态的基础上，实现对波阻抗界面的实时化、连续化体现。

（1）高密度电法。作为常规电法勘探技术的延伸发展，高密度电法在断层勘探中的应用可取得较为理想的成效，通过对专门仪器设备的合理应用，依托于电性差异的分析来进一步明确断层具体特质情况。相较于其他勘探技术应用，高密度电法在观测精密度、数据采集量、勘探效率等方面存在显著优势。以一次补极为前提，可实现在断层勘探期间进行纵向横向情况的全面勘探，可在全面体现岩土体电性变化的基础上，通过对纵向电性变化信息的提供来进一步提升对地下断层的掌握程度。在实际断层勘探期间，以岩土体变形差异为基准，通过电场施加影响，借助相关仪器进行传导电流分布情况的掌握，在明确地下不同电阻率的前提下依据导电性差异及其地质体赋存情况的分析来具体判断断层特点。

3.2 弹性波技术应用

该技术应用主要是以弹性波在面对不同介质时存在不同传递特性的原理，通过弹性波特征分析来实现对物体界面的客观揭示。相较于其他技术应用，弹性波技术在准确性客观性的方面优势较为显著，能够做到对地下介质特征的精准分析与判断，并依托于电磁波技术来实现对断层地质条件的全面分析。需注意，为保证弹性波技术应用可发挥最大功能与作用，需在勘探操作期间要求相关人员严格遵循其规定标准。同时，在利用弹性波勘探断层前可依据其难度来合理划分勘探任务，避免因弹性波技术应用不合理而影响到对勘探结果精准性的把控。另外，要求相关人员加强对弹性的技术应用的认知与掌握，做到依据介质动力学、运动学特征的分析来科学判断断层情况，并强调在勘探期间严格遵循其适用性原则，实现借助弹性波技术来进一步提升地质勘探开展质量。

3.3 三维地震探测技术应用

现阶段断层勘探作业中三维地震勘探技术的应用较为常见，其主要原理是利用反射波特征来确定地下地质体物性差异及其埋深等，通过动力学、运动学特征分析对非均匀地质体进行特征与特点的客观体现。其中反射波地震勘探技术在隐伏断层探测中的应用可取得较为理想成效，在实际勘探期间地层界面与基岩起伏可利用高分辨率特性进行变化形态的全面体现，同时勘探期间存在的干扰问题可借助覆盖技术实现有效压制与消除，并通过信噪比的提升促进地质勘探精准性的提升。断层勘探期间，通过对反射波组特征的充分分析，在明确体现断层界面的基础上，为后续开采作业提供更为精准的断层地质参数。相较于二维地震勘探技术应用，三维地震勘探能够在获取剖面图信息的基础上，依托于三维技术应用进行断层数据模型的构建，以更为直观清晰的方式来清晰体现地下目标实际情况，进而为后续煤矿生产建设工作提供科学参考。分析三维地震勘探关键技术的应用，具体包括：

3.3.1 地震数据采集技术

依托于三维地震勘探技术应用，可为后续煤矿开采提供全面且客观的地震数据信息量。其信息采集内容涉及到高频信号、激发带宽、压制噪声、高频信号受到表层衰减影响等。在实际断层勘探期间结合具体要求进行采集工程技术优化，依托于数字检波器、万道地震仪设备应用，进行单点接收、多记录道数、全方位信息、单点激发、大动态范围、小面缘网络等的三维地震采集，以确保数据采集符合高分辨率、高保真等要求，并为后续岩性判断、构造解释、矿层演示等工作开展提供资料支撑。

3.3.2 地震资料处理技术

合理将三维地震勘探技术应用于地质断层勘探作业中，依托于资料处理技术应用来进一步提升资料信息的保真度与分辨率，并降低干扰因素对断层勘探的影响。针对所采集的断层数据资料，需在处理阶段进行静较正量计算、叠前时间偏移、表层结构分析、叠前深度偏移、吸收衰减计算、地表一致性振幅补偿等方面。同时，断层数据处理期间还涉及到对高阶动矫正技术、静矫正技术、Dmo精细动矫正技术等的应用。在实际断层勘探期间，其信号频带处理涉及到子波整形处理、逐级压缩子波、时频域有色谱矫正等技术的应用。

3.3.3 三维地震解释技术

三维地震勘探技术应用目的是为后续综采工作开展提供数据支撑，而其中解释技术应用则是断层勘探的最终效果呈现，为实现对勘探数据价值及其作用的最大程度挖掘，三维地震数据解释涉及到对属性分析储层建模、精细解释构造建模、三维可视化综合建模等技术的应用，并结合人机联作解释系统的应用来进一步促进断层数据价值的体现。同时，依托于数据库模型应用，借助自动跟踪、变颜色、时间切片、图形缩放、任意垂直剖面等功能应用，以确保三维地震数据解释符合预期效果与精度要求。

3.4 槽波地震勘探技术应用

断层勘探中槽波地震勘探技术应用，其原理主要是在激发震荡波动的基础上，通过对震荡情况的观测与分析来确定断层具体情况，依托于该技术开展地层测量能够做到对变薄带、小断层等位置的明确界定，并通过数据分析来判断采空区是否存在异常。相较于其他断层勘探技术应用，该技术在抗干扰性、探测距离、波形识别度等方面存在显著优势，成为当前煤矿断层勘探中常用技术之一。需注意，为确保槽波勘探技术可发挥出应有作用，需在准备阶段以工作面轨道、运输巷为载体进行检波点和炮点的明确界定，同时结合实际情况的分析，采取相关措施来降低背景噪声、震源能量弱对槽波勘探技术应用准确性的影响。

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4 结语

综上所述，断层勘探技术应用是否和矿产资源开发成效之间存在密切关联。为避免因断层勘探不到位、不科学而影响到后续开采顺畅性，需在充分掌握勘探技术应用必要性的基础上，结合对断层特点性质的分析，做好断层勘探准备工作，依据相关要求与规定合理选择断层勘探技术，并要求人员在勘探期间严格遵循其技术标准与规范，实现以高水平断层勘探作业来支撑后续矿产综采的安全性、高效性开展。

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[2]高玉超,邓重青,李继路．槽波超前勘探技术在巷道前方探测断层的应用[J]．山东煤炭科技,2020(4)：3．

[3]张万鹏,姚小帅,金明方．基于地震槽波透反射联合勘探的断层探测技术研究[J]．山东煤炭科技,2020．