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摘 要：在煤炭开采过程中，小的断裂构造严重影响了综合机械化采煤机组的生产效率，甚至可以引发透水，瓦斯爆炸等事故，给煤矿的安全生产带来威胁。探明断层、裂隙等导水构造的发育情况，可以有效地指导煤矿的防治水害工作。采用高分辨率三维地震勘探，用于水文地质条件普查，查明开采层的地质构造、断层、陷落柱，确保煤矿安全生产。
关键词：煤矿构造 陷落柱 三维地震 水害
煤矿构造已经成为制约煤矿安全生产的重大隐患，研究煤矿构造探测技术显得尤为迫切。只要我们能够准确的探测到地质构造的位置分布情况，我们才能有的放矢，做好相应的安全防范措施，将灾害性地质事故扼杀于摇篮之中。由于围岩条件、空间结构、埋藏深度、地质形成年代、充填以及冒落情况都存在较大差异，而物探方法又是探测各地质体的物性参数，所以，每种物探方法在不同采空区中的探测的适宜性和效果都会存在一定的差别。不同地区由于岩层结构、岩石性质、构造情况、水文地质条件、开采方式、岩层的深度和厚度及倾角等的不同，煤层开采后的覆岩破坏情况有时差异会很大，形成的煤矿构造也不一样。因此作者通过采用三维地震勘探这一方法，查明地质构造、断层、陷落柱，对保证煤矿安全生产具有重要意义。
地质构造断层、陷落柱探测的研究现状
在我国，大多数煤炭煤矿资源都是以多组或多层结构赋存，对煤矿资源进行开采时，首先选择的是上组（层）煤，而经历多年开采后，上组（层）煤矿资源都在不同程度上面临着枯竭问题，因此，以后煤矿开采的重心将会落在下组（层）。上组（层）煤经历开采后都会存在一个采空区，在这些采空区内往往都有不同程度的积水，采空区以及积水都会给下组（层）煤的开采带來极大的安全隐患。例如：2005年8月7日发生的广东梅州兴宁大兴煤矿透水事故，这是属于典型的采空区积水引发的突水淹井事故，给国家财产和人民生命造成了极大的损失。事故原因是由于采矿引起煤层严重抽冒，继而破坏防水煤柱，致使老空水溃入矿坑酿成121人死亡的惨痛教训[1]。已有矿井突水统计资料表明：80%以上的突水事件与断裂构造有关，30%的工作面是由于出现新的断层面而被过早地废弃。针对断层突水问题，上世纪80～90年代，杨善安、钱鸣高、高延法等[2，3]针对早期针对断层的水文地质类型（如富水断层、导水断层、储水断层、无水断层、阻水断层等）、断层突水类型划分（如断层揭露型突水、断层采动型突水）、断层诱发突水的原因（如削弱底板隔水层阻抗变形的能力、缩短了煤层与底板含水层之间的距离、断层或断裂构造作为弱化的导水通道）、水对断层的作用（软化作用、水楔作用）、断层突水防治等方面展开调研。
在国内外，断裂构造始终是影响采矿业发展的大问题[7]。随着采煤机械化程度不断的提高，小的断裂构造严重影响了综合机械化采煤机组的生产效率。因此，要想使得机械采煤得到安全保障，传统的磁法、电法、钻探等勘探方法已经很难满足煤矿开采区精细勘探的要求，而三维地震在探测小褶曲等地质小构造这方面勘探技术逐渐成熟。在国内，我们对落差大于5m的断层已能较好地探测出来，而对于落差小于5m或者小于1/2煤层厚度的断层，我们都很难探测到，目前还处于研究和实验阶段。近些年，三维地震以其独特的优势，如：分辨率高、控制网密度、信息量大等优点，而得以广泛应用。在地质构造探测方面，三维地震能追踪各种地质现象的细微变化，这样就使得直径几十米甚至更小的陷落柱很容易被查明。为此，近几年国内从事煤田地震勘探的研究和生产单位相继开展了陷落柱探测专题应用研究[4]，如勾精为[5]、程增庆[6]等人通过物理模型研究陷落柱的特征及分辨率；杨德义等人通过数学模型对陷落柱断陷点绕射波的研究，提出了陷落柱的延迟绕射波的概念，说明延迟绕射波是陷落柱独特的区别于其它地质体的重要特征。此外，许多生产单位和研究单位也对三维地震进行了研究，研究三维地震在不同条件下而得到的成果，而所有这些成果都将对煤矿构造的探测起到了积极的作用。
基于上述认识，对三维地震在煤矿构造探测中的应用总结如下：
①煤矿构造探测是煤矿生产实践中急需解决的问题。开展三维地震在煤矿构造探测中的研究，对各地球物理方法本身的技术进步以及在实际应用中均具有重要意义；
②从地质条件和物性基础出发，三维地震方法探测构造断层、陷落柱是可行的，对其反射波特征进行了分析，总结地震数据采集工作中资料处理的主要技术措施；
③通过对实际采空区的地震资料分析和研究，归纳、总结了煤矿构造、断层、陷落柱在地震时间剖面上的反映特征和识别标志。
参考文献
[1]贺金全，曾金亮.老窑采空区的地震探测与研究.中国煤田地质，2004，16（1）：44～47.
[2]杨大明.我国煤矿安全生产的现状、特点与对策措施[J].北京：科技导报， 2003，1（7）：6一8
[3]黎良杰，钱鸣高，张建军.采场底板突水的计算预测〔M].北京：煤炭工业出版社，1995
[4] 杨德义等，陷落柱的绕射波，石油物探，2002.6.
[5] 勾精为等，三维地震探测陷落柱的可行性研究，计算机在地学中的应用，国际会议论文集，1994.
[6] 程增庆等，三维地震横向分辨的研究，石油地球物理勘探，19965（1）P59-64.
[7] Zonge Engineering and Research Organization，Inc. Introduce to TEM. Practical Geophysics II[M]，Northwest Mining Association.1992
作者简介：曾建纲，1990-1，男，汉族，江西省抚州市人，东华理工大学，江西省南昌市，硕士，地球探测与信息技术。
关键词：煤矿构造 陷落柱 三维地震 水害
煤矿构造已经成为制约煤矿安全生产的重大隐患，研究煤矿构造探测技术显得尤为迫切。只要我们能够准确的探测到地质构造的位置分布情况，我们才能有的放矢，做好相应的安全防范措施，将灾害性地质事故扼杀于摇篮之中。由于围岩条件、空间结构、埋藏深度、地质形成年代、充填以及冒落情况都存在较大差异，而物探方法又是探测各地质体的物性参数，所以，每种物探方法在不同采空区中的探测的适宜性和效果都会存在一定的差别。不同地区由于岩层结构、岩石性质、构造情况、水文地质条件、开采方式、岩层的深度和厚度及倾角等的不同，煤层开采后的覆岩破坏情况有时差异会很大，形成的煤矿构造也不一样。因此作者通过采用三维地震勘探这一方法，查明地质构造、断层、陷落柱，对保证煤矿安全生产具有重要意义。
地质构造断层、陷落柱探测的研究现状
在我国，大多数煤炭煤矿资源都是以多组或多层结构赋存，对煤矿资源进行开采时，首先选择的是上组（层）煤，而经历多年开采后，上组（层）煤矿资源都在不同程度上面临着枯竭问题，因此，以后煤矿开采的重心将会落在下组（层）。上组（层）煤经历开采后都会存在一个采空区，在这些采空区内往往都有不同程度的积水，采空区以及积水都会给下组（层）煤的开采带來极大的安全隐患。例如：2005年8月7日发生的广东梅州兴宁大兴煤矿透水事故，这是属于典型的采空区积水引发的突水淹井事故，给国家财产和人民生命造成了极大的损失。事故原因是由于采矿引起煤层严重抽冒，继而破坏防水煤柱，致使老空水溃入矿坑酿成121人死亡的惨痛教训[1]。已有矿井突水统计资料表明：80%以上的突水事件与断裂构造有关，30%的工作面是由于出现新的断层面而被过早地废弃。针对断层突水问题，上世纪80～90年代，杨善安、钱鸣高、高延法等[2，3]针对早期针对断层的水文地质类型（如富水断层、导水断层、储水断层、无水断层、阻水断层等）、断层突水类型划分（如断层揭露型突水、断层采动型突水）、断层诱发突水的原因（如削弱底板隔水层阻抗变形的能力、缩短了煤层与底板含水层之间的距离、断层或断裂构造作为弱化的导水通道）、水对断层的作用（软化作用、水楔作用）、断层突水防治等方面展开调研。
在国内外，断裂构造始终是影响采矿业发展的大问题[7]。随着采煤机械化程度不断的提高，小的断裂构造严重影响了综合机械化采煤机组的生产效率。因此，要想使得机械采煤得到安全保障，传统的磁法、电法、钻探等勘探方法已经很难满足煤矿开采区精细勘探的要求，而三维地震在探测小褶曲等地质小构造这方面勘探技术逐渐成熟。在国内，我们对落差大于5m的断层已能较好地探测出来，而对于落差小于5m或者小于1/2煤层厚度的断层，我们都很难探测到，目前还处于研究和实验阶段。近些年，三维地震以其独特的优势，如：分辨率高、控制网密度、信息量大等优点，而得以广泛应用。在地质构造探测方面，三维地震能追踪各种地质现象的细微变化，这样就使得直径几十米甚至更小的陷落柱很容易被查明。为此，近几年国内从事煤田地震勘探的研究和生产单位相继开展了陷落柱探测专题应用研究[4]，如勾精为[5]、程增庆[6]等人通过物理模型研究陷落柱的特征及分辨率；杨德义等人通过数学模型对陷落柱断陷点绕射波的研究，提出了陷落柱的延迟绕射波的概念，说明延迟绕射波是陷落柱独特的区别于其它地质体的重要特征。此外，许多生产单位和研究单位也对三维地震进行了研究，研究三维地震在不同条件下而得到的成果，而所有这些成果都将对煤矿构造的探测起到了积极的作用。
基于上述认识，对三维地震在煤矿构造探测中的应用总结如下：
①煤矿构造探测是煤矿生产实践中急需解决的问题。开展三维地震在煤矿构造探测中的研究，对各地球物理方法本身的技术进步以及在实际应用中均具有重要意义；
②从地质条件和物性基础出发，三维地震方法探测构造断层、陷落柱是可行的，对其反射波特征进行了分析，总结地震数据采集工作中资料处理的主要技术措施；
③通过对实际采空区的地震资料分析和研究，归纳、总结了煤矿构造、断层、陷落柱在地震时间剖面上的反映特征和识别标志。
参考文献
[1]贺金全，曾金亮.老窑采空区的地震探测与研究.中国煤田地质，2004，16（1）：44～47.
[2]杨大明.我国煤矿安全生产的现状、特点与对策措施[J].北京：科技导报， 2003，1（7）：6一8
[3]黎良杰，钱鸣高，张建军.采场底板突水的计算预测〔M].北京：煤炭工业出版社，1995
[4] 杨德义等，陷落柱的绕射波，石油物探，2002.6.
[5] 勾精为等，三维地震探测陷落柱的可行性研究，计算机在地学中的应用，国际会议论文集，1994.
[6] 程增庆等，三维地震横向分辨的研究，石油地球物理勘探，19965（1）P59-64.
[7] Zonge Engineering and Research Organization，Inc. Introduce to TEM. Practical Geophysics II[M]，Northwest Mining Association.1992
作者简介：曾建纲，1990-1，男，汉族，江西省抚州市人，东华理工大学，江西省南昌市，硕士，地球探测与信息技术。