齐黎黎
中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院（河北涿州072750）
摘要：不连沟井田位于准格尔煤田最北部，井田大部带压且井田内部陷落柱发育，较为复杂的水文地质条件给煤矿的高效回采造成较大安全隐患。本文以鄂尔多斯某煤矿F6206工作面为例，详细论述了槽波及音频透视法综合物探方法在带压工作面的实际应用情况，通过与回采揭露的地质构造发育状况进行对比发现综合物探手段的应用对有效提高探查精度具有极为重要的作用。
关键词：综合物探；槽波；音频透视；防治水；带压工作面
我国华北型煤田经常出现奥灰突水事故，包括世界历史上突水量最大的范各庄陷落柱突水，死亡人数最多的突水事故—淄博北大井突水，以及2010年的骆驼山煤矿奥灰突水事故，均造成了严重的人员伤亡和经济损失。因此，做好带压开采矿井采掘过程中的防治水工作显得尤为重要。
一、某煤矿F6206工作面简介
鄂尔多斯某煤矿F6206工作面走向长度为2160.9m，倾向长度为240.3m，该工作面6#煤层底板标高大部低于奥灰岩含水层水位，6#煤的开采已经进入带压区，6#煤层与其平均间距50m左右，因此，底板奥灰水水害防治是6#煤开采时矿井防治水工作的重中之重。为查明F6206工作面矿井水文地质条件，评价F6206工作面开采受水害威胁程度，查明F6206工作面断层、陷落柱等导水通道，为F6206工作面水害安全评价、带压开采设计与施工方案制定，提供科学的依据，采用槽波及音频透视技术对该工作面进行探查。
二、综合物探技术
1.方法原理
（1）槽波技术原理。槽波地震勘探是矿井地球物理勘探中最受各国关注：，最有发展前途的方法之一。它具有探测距离大、精度高，抗电干扰能力强，波形特征较易识别以及最终成果直观的优点。在地质剖面中，煤层是一个典型的低速夹层，在物理上构成一个“波导”。煤层中激发的部分能量由于顶底界面的多次全反射被禁锢在煤层及邻近的岩石(简称煤槽)中（图1）槽波地震勘探就是利用在煤层中激发和传播的导波，以探查煤层不连续性的一种地球物理方法。
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图1 槽波形成示意图
（2）音频透视基本原理。从大的范畴来说，矿井音频电透视法仍属矿井直流电法。因其施工方法、资料处理技术差异及主要针对性（探测采煤工作面内部顶底板岩层含水性）等原因而形成矿井音频电透视法分支。无线电音频透视法主要应用于井下，通过改变供电频率，可对工作面顶板以上或底板以下区域进行多达四个不同深度层面的富水性探测，最大探测深度可达100m。与只能探测巷道剖面的其它方法相比，探测范围大、立体性强、信息更丰富，优势更明显。无线电音频透视采用“单极—偶极”法，即在采煤工作面一巷道内供电另一巷道内接收，供电点为单极电源（A），接收为双电极（M，N）间的电位差（M，N分别在巷道的两邦）。一般每隔50M布一供电点，接收点为10M一点，对应每一供电点，在另一巷道内成扇形接收。然后，将供电和接收交换巷道，采用相同方法测量。
2.槽波及音频透视施工参数
（1）槽波勘探技术。本次槽波勘探采用透视法施工，以10m的炮间距，10m的检波点距在F6206工作面共布设炮点480个，检波点434个，数据采集采用西安院存储式无缆遥测地震仪（YTZ-3），采样间隔0.25ms，记录长度2s，每炮炸药量为200g，每个炮点激发，所有接收点均接收数据（图2）。
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图2 槽波勘探实际施工布置示意图
（2）音频透视技术。音频透视探测以50m的发射点距，10m的接收点距进行数据采集。音频透视装置采用轴向单极-偶极装置（图3），测量电极MN垂直巷道布置。针对每个发射点，在回采工作面另一巷道与之对称点附近一定区段进行扇形扫描接收（图4），每个发射点对应接收21个数据。无穷远极B放置在5～8倍采长距离处，本次勘探最小AB距离＞1200m。为了探测工作面底板下80m范围内这一层段的水文异常体情况，矿井音频电透视施工时采用了F=15Hz频点进行观测。
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图3 音频透视实际施工布置示意图
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图4 音频透视施工方法图
3.物探探查成果
（1）音频透视探测成果。本次音频透视探测采用CT成像方法进行反演解释。图5为反演处理后得到的音频透视电导率等值线图，图中蓝色区域代表了电导率相对较高的区域即有可能的导水通道或富水区。从图中我们可以看出工作面底板下方0～80m富水异常范围主要集中于A、B及C号三处区域，其中以中部B及东部C号异常范围为主。
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图5 音频透视底板下方0～80m区段富水性成果图
（2）槽波探测成果。我们对槽波原始数据进行记录拼接、文头编辑、道数据编辑、二次采样、噪声剔除、频谱分析、初至识取等处理，然后采用特征值反演方法，对单炮记录上槽波进行识别和能量计算，根据每道地震记录上槽波的有：，无及能量大小来赋予不同的特征值。通过网格划分计算出工作面内不同网格内槽波的传播情况，从而分析工作面内构造发育的情况。我们通过上述处理反演流程得到图6所示的槽波勘探特征值等值线图，图中红-黄区域表示透过槽波的能量高穿透区，蓝色区域表示透过槽波的低穿透区，即为异常区域。从图6中我们可以较为直观的发现，槽波的低穿透区同样分布于音频透视异常相应位置，a、b、c号槽波低穿透区与A、B、C号异常区位置相对应。
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图6 槽波勘探成果图
我们在综合分析槽波及音频透视综合探测成果，并结合已知地质资料后对上述异常区后有如下发现：1）A(a)号异常区对应位置巷道揭露有落差2.7m左右的断层，且断层面富水性较强，据此推测该处异常区疑是断层向底板延伸且含水所致；2）B(b）号异常区内槽波异常幅值较强，且异常呈条带状，巷道在该区段起伏较大且顶板破碎，推测该处异常区极有可能为隐伏的断层含水所致；3）C(c）号异常区处在巷道掘进时揭露一条落差15m左右的断层，且断层出水量最大达40m3/h，根据出水水质化验情况，可初步判断沟通灰岩水，结合上述资料推测该异常区疑是导通奥灰水的断层发育所致。
我们通过对比槽波与音频透视两种物探方法可知：音频透视异常范围相对较大，在与槽波异常重叠的范围之外极有可能为底板奥灰岩溶发育区域；与槽波异常重叠区域则为构造裂隙含水区，而含水构造极有可能成为导通奥灰水的活通道。同时我们通过与巷道掘进揭露的实际地质资料对比发现，综合物探成果与地质情况吻合度较好，可为工作面的回采提供较为可靠的地质资料。
三、结论
单一的物探方法不论是在异常范围的圈定上还是解决地质问题的范畴上均会受到限制。从本次F6206工作面的综合勘探成功实践可知，采用两种物探手段相结合的手段对准确圈定异常范围、精准划定地质异常性质具有极为重要的作用。
参考文献：
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【作者简介】齐黎黎（1987.01-），女，汉族，河北涿州市人，本科学历，中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院技术专员，主要研究方向：电法勘探。