淺析斷層帶總方差的判定

淺析斷層帶總方差的判定

1垂直流槽面為兩側巖性相同的情況下,擾動誤差是擾動上下段的垂直位移。如果采用胡同探測等方法沿斷層位置揭示斷層，則擾動表面兩側的巖性相同，或者同一巖石的厚度較大，因此無法正確確定擾動的損失。若通過已知的地下空間垂直向斷層上下盤鉆探,必定成本較高、效率低下,而且將破壞圍巖的整體穩(wěn)定性。如果是走向發(fā)育基本一致的一組斷層(斷層帶),情況將更為復雜。2地質雷達資料地質雷達技術是當前國際上最先進的地球物理勘探手段之一,儀器便攜式,具有無損探測特點,信號恢復技術為程序高次疊加和多波形處理等,適用于現(xiàn)場。當前主要有美國SIR系列、日本GEORADAR系列、加拿大PulseEKKO系列、瑞典RAMAC鉆孔雷達系統(tǒng)、國產(chǎn)LTD系列等。地質雷達圖像解釋的基礎是研究電磁波的傳播特性,通過找尋反射界面來判斷得出目的體的幾何形狀和物理特征。其板式天線緊貼目的體表面,通過發(fā)射天線向介質中發(fā)射高頻、寬頻帶電磁波,接收天線接收電磁波遇到介質界面后的反射回波信號,并直接將該信號數(shù)字化后由筆記本電腦收集記錄。每一測點視時窗大小僅需幾秒或十幾秒即可完成采集任務,可以方便的實現(xiàn)連續(xù)采集和連續(xù)記錄,易于圖像解釋。地質雷達記錄到的電磁波雙程走時及電磁波的波幅、同相軸等波形資料反映了反射界面或目的體的深度位置及幾何形態(tài)。介質的電性差異和物性差異是衡量地質雷達適用與否的重要標準,介質間的物性差異越大,二者間的界面越易于分辨。從反射波的連續(xù)性特點看,電磁波在正常衰減過程中因遇到較強的反射界面時其波幅會驟然增加,同相軸明顯,之后恢復正常變化規(guī)律。若目的體中存在有許多雜亂無章的界面,雷達接受到這些界面的反射回波信號時波幅小、波形雜亂無章,通過分析同相軸的不連續(xù)性可容易的進行資料解釋。3斷層差錯探測的應用原則一條斷層的特征參數(shù)主要包括斷層位置、走向、傾向、傾角、落差及充填物情況等,落差是其重要特征參數(shù)。在一定深度范圍內,只要能獲得地質雷達探測剖面,則斷層的位置、走向、傾向和傾角可直接得到。由于斷層面內的充填物成分復雜且厚度有限,不實際揭露而僅靠雷達探測不可能搞清楚充填物的詳細情況。根據(jù)落差的定義,采用地質雷達方法直接探測得到斷層落差同樣是不可行的。地下工程中的常見介質一般為土、煤、頁巖、泥巖、砂巖和灰?guī)r等,具有較低的電導率,電磁波的能量衰減比較慢,應用地質雷達可以滿足工程中一定深度內探測精度的要求。本文所定義的標志層是指與相鄰巖層性質差別較大、具有一定厚度的巖層,即標志層上下界面的兩側介質電性質差異較大,易于地質雷達分辨。利用地質雷達無損探測、方便快捷的特點,一條斷層的落差可以通過探尋其上下盤的標志層位置后分析得出,走向發(fā)育基本一致的斷層帶的總落差,可以按照對每一條斷層落差的探測分析結論綜合得到。即通過地質雷達的間接探測分析得到斷層帶總落差是可行的。4利用地震探測技術研究了該段總落差地質雷達的間接勘探4.1地質條件分析張山子煤礦地質條件復雜,煤系地層中斷層等地質構造非常發(fā)育。為了找煤,掘進了大量探煤巷,效果并不明顯,該礦某探煤巷區(qū)域當時的地質條件如圖1所示。據(jù)已知資料,探煤巷的頂?shù)装逯写嬖诿?和三灰兩個符合地質雷達探測條件的標志層,適宜用地質雷達進行探測。若判定斷層帶的總落差,結合鉆探資料提供的煤層標高,可以準確得到煤層過斷層帶后的去向,指導實際生產(chǎn)。4.2底板探測方向在煤4探巷中設6個測站:①79-18鉆孔附近4m向底板探測;②導2點附近12m向底板探測;③探巷水平段開始6.8m向底板探測;④探巷水平段中間4m分別向頂、底板探測;⑤車場附近20m向底板探測;⑥探巷水平段末6m分別向頂、底板探測。4.3雷達圖像及解釋結果根據(jù)測站布置情況,選用加拿大PulseEKKO100型地質雷達,配置50MHz天線進行探測。數(shù)據(jù)采集時選擇天線間距1.0m,探測點間距1.0m,電磁波的傳播速度取經(jīng)擬合平均值0.12m/ns,時窗開至1000ns;數(shù)據(jù)處理時進行5道平均和3點平均濾波,進行64次迭加并施以適當增益,最后經(jīng)20%低通時間濾波共得到8幅雷達記錄剖面圖。根據(jù)前述地質雷達圖像的解釋原則,主要是跟蹤電磁波同相軸的連續(xù)性,標明了各測站內標志層的明確深度位置。雷達圖像及其解釋結果見圖2,根據(jù)諸多斷層上下盤中煤4和三灰標志層位置的綜合分析,得到該斷層帶總落差為15.0m。礦方對該區(qū)域進行了有意識的掘進,在地質雷達探測結論的指導下實際揭露了這組斷層,并最終找到了煤層,斷層帶揭露情況如圖3。據(jù)鉆探及巷探資料分析的煤4和三灰層位與雷達探測解釋結果的比較見表1。鉆探及巷探資料分析所得的斷層帶總落差為14.2m,地質雷達間接探測所得的斷層帶總落差(15.0m)與之相比較,誤差為5.6%。5復雜斷層帶的雷達分析方法(1)標志層界面兩側介質的電性差異和物性差異是決定地質雷達適用與否的主要標準。(2)運用地質雷達方