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(cè)巖性相同的情況下,擾動(dòng)誤差是擾動(dòng)上下段的垂直位移。如果采用胡同探測(cè)等方法沿?cái)鄬游恢媒沂緮鄬樱瑒t擾動(dòng)表面兩側(cè)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(dòng)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(fù)雜。2地質(zhì)雷達(dá)資料地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是當(dāng)前國際上最先進(jìn)的地球物理勘探手段之一,儀器便攜式,具有無損探測(cè)特點(diǎn),信號(hào)恢復(fù)技術(shù)為程序高次疊加和多波形處理等,適用于現(xiàn)場(chǎng)。當(dāng)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(dá)系統(tǒng)、國產(chǎn)LTD系列等。地質(zhì)雷達(dá)圖像解釋的基礎(chǔ)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(zhì)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(zhì)界面后的反射回波信號(hào),并直接將該信號(hào)數(shù)字化后由筆記本電腦收集記錄。每一測(cè)點(diǎn)視時(shí)窗大小僅需幾秒或十幾秒即可完成采集任務(wù),可以方便的實(shí)現(xiàn)連續(xù)采集和連續(xù)記錄,易于圖像解釋。地質(zhì)雷達(dá)記錄到的電磁波雙程走時(shí)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(zhì)的電性差異和物性差異是衡量地質(zhì)雷達(dá)適用與否的重要標(biāo)準(zhǔn),介質(zhì)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(diǎn)看,電磁波在正常衰減過程中因遇到較強(qiáng)的反射界面時(shí)其波幅會(huì)驟然增加,同相軸明顯,之后恢復(fù)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(dá)接受到這些界面的反射回波信號(hào)時(shí)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(jìn)行資料解釋。3斷層差錯(cuò)探測(cè)的應(yīng)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(nèi),只要能獲得地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)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(nèi)的充填物成分復(fù)雜且厚度有限,不實(shí)際揭露而僅靠雷達(dá)探測(cè)不可能搞清楚充填物的詳細(xì)情況。根據(jù)落差的定義,采用地質(zhì)雷達(dá)方法直接探測(cè)得到斷層落差同樣是不可行的。地下工程中的常見介質(zhì)一般為土、煤、頁巖、泥巖、砂巖和灰?guī)r等,具有較低的電導(dǎo)率,電磁波的能量衰減比較慢,應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)可以滿足工程中一定深度內(nèi)探測(cè)精度的要求。本文所定義的標(biāo)志層是指與相鄰巖層性質(zhì)差別較大、具有一定厚度的巖層,即標(biāo)志層上下界面的兩側(cè)介質(zhì)電性質(zhì)差異較大,易于地質(zhì)雷達(dá)分辨。利用地質(zhì)雷達(dá)無損探測(cè)、方便快捷的特點(diǎn),一條斷層的落差可以通過探尋其上下盤的標(biāo)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(duì)每一條斷層落差的探測(cè)分析結(jié)論綜合得到。即通過地質(zhì)雷達(dá)的間接探測(cè)分析得到斷層帶總落差是可行的。4利用地震探測(cè)技術(shù)研究了該段總落差地質(zhì)雷達(dá)的間接勘探4.1地質(zhì)條件分析張山子煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜,煤系地層中斷層等地質(zhì)構(gòu)造非常發(fā)育。為了找煤,掘進(jìn)了大量探煤巷,效果并不明顯,該礦某探煤巷區(qū)域當(dāng)時(shí)的地質(zhì)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(gè)符合地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)條件的標(biāo)志層,適宜用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)。若判定斷層帶的總落差,結(jié)合鉆探資料提供的煤層標(biāo)高,可以準(zhǔn)確得到煤層過斷層帶后的去向,指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。4.2底板探測(cè)方向在煤4探巷中設(shè)6個(gè)測(cè)站:①79-18鉆孔附近4m向底板探測(cè);②導(dǎo)2點(diǎn)附近12m向底板探測(cè);③探巷水平段開始6.8m向底板探測(cè);④探巷水平段中間4m分別向頂、底板探測(cè);⑤車場(chǎng)附近20m向底板探測(cè);⑥探巷水平段末6m分別向頂、底板探測(cè)。4.3雷達(dá)圖像及解釋結(jié)果根據(jù)測(cè)站布置情況,選用加拿大PulseEKKO100型地質(zhì)雷達(dá),配置50MHz天線進(jìn)行探測(cè)。數(shù)據(jù)采集時(shí)選擇天線間距1.0m,探測(cè)點(diǎn)間距1.0m,電磁波的傳播速度取經(jīng)擬合平均值0.12m/ns,時(shí)窗開至1000ns;數(shù)據(jù)處理時(shí)進(jìn)行5道平均和3點(diǎn)平均濾波,進(jìn)行64次迭加并施以適當(dāng)增益,最后經(jīng)20%低通時(shí)間濾波共得到8幅雷達(dá)記錄剖面圖。根據(jù)前述地質(zhì)雷達(dá)圖像的解釋原則,主要是跟蹤電磁波同相軸的連續(xù)性,標(biāo)明了各測(cè)站內(nèi)標(biāo)志層的明確深度位置。雷達(dá)圖像及其解釋結(jié)果見圖2,根據(jù)諸多斷層上下盤中煤4和三灰標(biāo)志層位置的綜合分析,得到該斷層帶總落差為15.0m。礦方對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了有意識(shí)的掘進(jìn),在地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)結(jié)論的指導(dǎo)下實(shí)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(dá)探測(cè)解釋結(jié)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(zhì)雷達(dá)間接探測(cè)所得的斷層帶總落差(15.0m)與之相比較,誤差為5.6%。5復(fù)雜斷層帶的雷達(dá)分析方法(1)標(biāo)志層界面兩側(cè)介質(zhì)的電性差異和物性差異是決定地質(zhì)雷達(dá)適用與否的主要標(biāo)準(zhǔn)。(2)運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)方