SSP是地震散射理论为基础的精细地质勘察技术，采用地表观测方式，用于煤矿采空区的探测。本例中，SSP在复杂地形地质条件下查清了埋深120m范围内煤层与采空区的分布，探测成果开挖后得到了验证。

工程概况及技术难度分析

贵州某水塘隧道为高瓦斯隧道，其中出口段地表边坡坡度大，横向起伏变化剧烈，在隧道施工范围内既有采空区多处，分布错综复杂。施工中多处遇到高瓦斯地层、采空区、洞身断层破碎带及涌突水等现象，区域地质条件复杂，施工难度大。

水塘隧道煤矿采空区的勘探，采用北京同度开发的SSP地震散射剖面勘查系统，包括地震仪、检波器、信号线缆，及资料处理软件系统。

SSP技术的工程应用实例及结果分析

勘查沿水塘隧道出口段地表布置，24个检波器，间距3m，激发点距6m，采用锤击震源。共布置7个排列，编号p1到p7，组成2条纵向剖面和3条横向剖面。2条纵向剖面沿左右隧道轴线布置，排列p1和p2首尾相接，沿左侧隧道轴线布置； 排列p5沿右侧隧道轴线布置。3条横向剖面，垂直隧道走向，控制两隧道中间地区。由左到右分别为排列p3、p4和p6+p7。各剖面位置见图1，测线编号、长度等数据如表1。

表1 测线布置位置与参数表

采用SSP软件系统对资料进行处理，理论基础是反射+散射混合模型，数据对象包括反射波和散射波。主要处理过程包括：观测系统坐标编辑、数据预处理、空间方向滤波、围岩波速分析、地质体偏移成像、剖面三维拼接、综合地质解释等环节。其中关键技术包括方向滤波、速度扫描和地质体偏移成像三个步骤。

采空区的勘查结果与解释

地震散射资料的处理得到散射强度分布图像，它反应了地质结构和采空区的分布。3个横剖面和2个纵剖面的勘探结果展示在剖面图2与筛状图3中。图中横坐标代表水平里程，纵坐标代表深度，不同的颜色代表不同的波速界面。

勘测结果表明，区内存在三个低速层，对应三个煤系地层，埋深从10m到80m。受构造影响，煤层横向连续性差，断续分布。这一结果与前期的地质勘查结果一致。区内共发现13个采空区，其中有5个采空区与隧道相交，可能对施工和安全产生影响，导致坍塌、涌水和瓦斯突出等地质灾害。

图3 地震散射剖面三维筛状图

测试地质解释及开挖验证

（1）两条纵剖面的勘测结果

左侧隧道P1-P2剖面图中显示存在三个低速层，产状顺坡倾斜，推测为煤层及采空区，该采空区与隧道相交的煤层位置在ZK108+728～ZK108+748里程，采空区在ZK108+748～ZK108+798，ZK108+798～ZK108+818里程。这一结论得到隧道开挖的证实，当隧道开挖到ZK108+758～ZK108+788段拱顶揭露煤渣、废弃枕木等，为采空塌陷区；开挖至ZK108+797～ZK108+800段掌子面范围内穿越采空区。

右侧隧道P5剖面图中显示里程YK108+818～YK108+858段隧道位置上方存在采空区、松动层，其中YZK108+818～YK108+838段隧道穿越煤层。隧道开挖中揭露YK108+818～YK108+858范围内发育中厚煤层，大角度超前钻探验证隧道上方存在采空区；YK108+814～YK108+818段开挖中发生冒顶，涌水量大。上述探测结果得到了开挖证实。

（2）三条横剖面勘探结果

P3为左侧横剖面，在山体最上方，偏移图像内未发现煤层与采空区。实际开挖施工中未受采空区影响，正常通过。

P4测线显示在YK108+798处隧道右斜上方，距隧道顶板约5米。实际开挖施工中YK108+814～YK108+818受到采空区影响，形成冒顶，涌水量大。探测结果基本准确。

P5测线显示在YK108+818～YK108+858段，隧道顶板上方存在既有采空区，其中YZK108+818～YK108+838段隧道穿越煤层软弱区。实际开挖施工中YK108+818～YK108+858段，掌子面范围内发育中厚层煤，大角度超前钻探验证拱顶上方存在采空区，预报基本准确。

P6-P7测线显示在ZK108+832处穿越采空区等软弱区域。实际开挖施工中ZK108+827～ZK108+832段，拱顶处见煤渣，结构局部失稳险形成冒顶，该段预报基本准确。