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中国矿业大学
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煤矿深部开采地震勘探技术
崔若飞
中国矿业大学
二零零九年七月
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目录
概述
地震勘探的基本原理
二维地震勘探
三维地震勘探
岩性地震勘探
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1 概述
在现代化高产高效矿井的建设和生产过程中,综采工作面的合理布置、综采机组高产高效的发挥、矿工以至整个矿井的安全,依赖于矿井地质条件的查明程度。
主要地质任务包括:
(1) 查明落差5m左右的断层及幅度5m左右的褶曲;
(2) 查清陷落柱、老窑及采空区的空间分布形态;
(3) 解决煤层分叉与合并、煤层厚度变化、火成岩侵入、煤层顶底板水文地质条件及力学性质等一系列地质问题。
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现行的高产高效矿井地质条件保障是以物探技术为先导,钻探、巷探等基础地质手段加以配合,同时依托计算机技术实现生产地质工作的动态管理。其工作模式可分为三个层面:
(1) 井田范围主要可采煤层开采地质条件评价,查明煤层构造是主要工作,主要勘查手段为二维地震勘探、电法勘探与钻孔。
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(2) 采区采前地质条件勘查,主要工作是查明采区范围内的小构造,包括落差5m左右的断层、陷落柱、老窑及采空区的空间分布形态,根据采区衔接的要求,应提前布置实施。在地表条件允许的前提下,三维高分辨率地震勘探技术是首选方法。
(3) 综采工作面地质条件超前探测,在综采设备安装或开采前,查明工作面内一切地质异常现象,为工作面持续开采提供地质保障是主要工作。
2 地震勘探的基本原理
地震波的传播特征
地震波分为体波和面波,体波在弹性介质的内部传播,面波沿着弹性介质的某些界面传播,见图1 。
纵波(P波)——质点振动方向和波传播方向相同。
横波(S波)——质点振动方向和波传播方向相垂直。质点振动在水平平面中的横波分量称为水平横波(SH波),质点振动在垂直平面中的横波分量称为垂直横波(SV波)。
瑞雷面波(R波)——质点在通过传播方向的铅垂面内沿椭圆轨迹逆转运动。
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图1 地震波的传播示意图
a—纵波;b—水平横波;c—垂直横波;d—瑞雷面波
地震波在传播过程中遇到两种地层分界面时,就会产生反射波。在地面上用仪器把各个地层分界面的反射波到达时间记录下来,利用地震波传播速度,便可以计算出地层分界面的埋藏深度。图2是地震勘探示意图。
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陷落柱在地震剖面上的反映
图2 地震勘探示意图
地震勘探的地震地质条件
决定一个地区能否开展及如何进行地震勘探工作的客观条件,统称为地震地质条件,它分为表层条件和深部条件两部分。表层地震地质条件是指地表附近的地质和地貌的特点,它主要影响地震勘探的施工效率、激发与接收条件。深部地震地质条件是指地震界面与地质界面的对应关系,以及地质构造的复杂程度。
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