瑞利波探测仪在吕家坨矿地质构造超前探测中的应用

开滦能源化工股份有限公司 吕家坨矿业分公司 黄再树

瑞利波探测仪在吕家坨矿地质构造超前探测中的应用

开滦能源化工股份有限公司 吕家坨矿业分公司 黄再树

吕家坨矿所属井田内构造较复杂，次生构造极为发育，长期以来都严重影响着矿井的安全生产。而当前井田复杂构造区域内资源丰富，但是由于地质资料缺乏尤其是小构造发育情况不详，给矿井采掘生产衔接工作带来了很大的困难，对机械化回采工作面安全高效回采造成了不利影响。如何有效探测采掘前方隐伏地质构造，并及时准确地做出地质灾害预测和预报，是当前煤矿生产过程中尚未完全攻克的技术难题。本文，笔者针对吕家坨矿利用“YTR（D）瑞利波探测仪”在井下工作面进行构造探测的实践进行分析，该项探测通过施工验证，取得了超前地质预报的良好效果，为吕家坨矿安全高效开采提供了技术保障。

超前探测仪器“YTR（D）瑞利波探测仪”为瑞利波便携式设备，可在井下进行微观地质构造勘查。先后在－800水平的四采区、－950水平五采区完成了探测任务，取得了超前地质预报80 cm的突破性探测效果。YTR（D）瑞利波探测仪可用于井下全方位探测（可以用于生产掘进头前方，也可以用于井巷道侧帮、采面以及煤层顶底板探测等），其特点是探测距离大，施工方便、快捷，在井下探测时只需3 ～ 4人即可进行作业。

一、吕家坨采面使用YTR（D）瑞利波探测仪的原理

由于施工现场条件限制，该施工道与道之间的间距布置约100 cm，震源激发点距第一个传感器约100cm，测探模式瑞利波布置如图1所示。

图1 测探模式瑞利波布置

二、吕家坨煤矿井下瑞利波探测施工

1.探测地点。吕家坨矿5470Y采面相关参数见表1。

表1 5470采面相关参数

2.探测目的。探测yf5逆断层的走向、延展长度、位置。

3.探测模式。采用水平超前测深模式。

4.布置方式。采用图1布置方式。

5.采样频率。采样频率为4 000 Hz。

6.记录长度。记录长度为1 024。

7.叠加次数。叠加次数为5炮。

三、探测结果

1.数据分析。根据5470Y工作面的井下探测施工并提取数据，将探测数据利用分析软件进行了分析，数据分析过程为：数据导入→数据处理→数据分析→得出结果。根据瑞利波探测仪设备的特征，所测数据若未经过后期修改，所得结果为最真实准确的，因此，每个测点均测取了多组数据。原始数据如图2所示，最终分析结果如图3所示。

根据数据分析结果得出，4个探测点的波形图和信号异常区显示，分析yf5逆断层由轨道巷向皮带巷大致以180°方向延展。探测显示异常区信号向皮带巷方向逐渐减弱，分析断层落差向皮带巷方向逐渐减小。在实际回采中采面8组揭露的逆断层产状和延展方向，分析与yf5逆断层为一条断层，且落差向轨道巷方向逐渐增大。

2.探测结果验证。该工作面回采过程中，自从采面下口揭露yf5逆断层后，逐步对超前探测区域的地质构造进行了施工揭露，也对瑞利波探测提供的结论进行了实际验证。探测结果对照见表2。

表2 探测结果对照

四、结论

1.对5470Y工作面进行了多组探测，其中每组数据均有异常区的显示，后经回采工程验证，其中有3个点与断层位置相符，其他点主要为岩层顶板破碎或者裂隙发育等，对实际生产影响不明显；通过结果可以看出，实际存在的地质变化异常探测精度可达80%以上，显示的异常区域经揭露该煤层顶板破碎情况比较严重。

2.探测出的异常区域经实际工程揭露，异常区域位置误差均控制在8 m 以内，对实际施工中相应地质变化无影响。

3.进采后验证yf5逆断层由轨道巷向皮带巷延展，落差向皮带巷方向逐渐减小至皮带巷歼灭，在该采面延展长度为197 m。