前言：本站為你精心整理了煤田采空區(qū)勘查中三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要：

本文通過實(shí)例說明，應(yīng)用三維地震勘探方法，只要合理選擇施工參數(shù)，精細(xì)資料處理解釋，充分發(fā)揮地震解釋軟件先進(jìn)強(qiáng)大功能優(yōu)勢(shì)，多方位、多角度、多方法準(zhǔn)確解釋采空區(qū)不但可行，更是最好選擇。

關(guān)鍵詞：

三維地震勘探；采空區(qū)

近年來煤礦發(fā)生的許多透水、巷道坍塌等事故都與采空區(qū)及其周邊應(yīng)力效應(yīng)有關(guān)。因此，及早發(fā)現(xiàn)和圈定采空區(qū)范圍，采取相應(yīng)措施，對(duì)保證煤炭安全生產(chǎn)，提高煤礦效率，有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1采空區(qū)的地球物理特性

采空區(qū)勘探一直是煤礦地質(zhì)勘探的亟待解決難題。采空區(qū)的地震反射波含有大量的信息資料，通過提取地震波在傳播時(shí)間、振幅、相位、頻率等方面的變化，可反演計(jì)算出相應(yīng)地層速度、密度及其他彈性參數(shù)，進(jìn)一步了解地層及煤層變化情況，如地層構(gòu)造、巖性變化、煤層厚度、分叉合并缺失等。通過研究標(biāo)準(zhǔn)反射波同相軸的消失、變強(qiáng)、強(qiáng)相位轉(zhuǎn)換及在采空區(qū)繞射波振幅的強(qiáng)弱變化等，并以此來確認(rèn)采空區(qū)存在及其范圍。因此，地震勘探具備解決采空區(qū)的地球物理特性的方法。

2實(shí)例分析

2.1勘探區(qū)地震條件

所述勘探區(qū)地貌為剝蝕中低山區(qū)，以低山丘陵為主。主要山梁及溝谷走向?yàn)楸北睎|向。地層由老到新有：奧陶系中統(tǒng)峰峰組，石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組，上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組、三疊系下統(tǒng)劉家溝組、第四系。煤層主要有3#、15#煤，3#煤位于山西組下部，煤層頂板厚50.58m左右。煤層厚度6.56m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無夾矸。偽頂為泥巖或砂質(zhì)泥巖，老頂為厚層狀砂巖。底板為泥巖、炭質(zhì)泥巖或砂巖，為全區(qū)穩(wěn)定可采的煤層，局部有采空區(qū)。15#煤位于太原組下部K2灰?guī)r之下，下距奧陶系界面約18.72m，煤層厚度2.43m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。發(fā)育0-1層夾矸。頂板為K2灰?guī)r，局部發(fā)育一薄層黑色泥巖，底板為泥巖或鋁土質(zhì)泥巖，為賦煤區(qū)穩(wěn)定可采的煤層。3#煤層埋深約為200m，15#煤層埋深約為250m。泥巖的波速一般為2600~3200m/s；砂巖的波速為3000~3700m/s；灰?guī)r的波速一般為4000~5000m/s；煤層的波速為2300m/s。各煤層與其頂、底板的波阻抗差異十分明顯。在采空區(qū)影響范圍外，能得到良好的反射波組?？梢娫搮^(qū)深層地震地質(zhì)條件良好。

2.2勘探方法

根據(jù)地質(zhì)任務(wù)與地形地貌、目的層深度和構(gòu)造情況，本次采用中間放炮、20次覆蓋的12線5炮制束狀觀測(cè)系統(tǒng)，采用576道接收，道距選擇為5m，CDP網(wǎng)格2.5×5m。由于區(qū)內(nèi)采空區(qū)分布較多，對(duì)三維地震采集影響較大，往往會(huì)造成反射波能量減弱、信噪比降低。因此，在資料采集過程中，遇到資料不好地段均做了補(bǔ)炮，并加大了井深、藥量，盡可能提高信噪比，提高采空區(qū)勘探的可靠性和準(zhǔn)確度。

2.3資料處理解釋

本次地震數(shù)據(jù)處理實(shí)行目標(biāo)處理，以高保真、高信噪比、高分辨率為原則，嚴(yán)格加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控措施，精選處理參數(shù)，精細(xì)處理，并重點(diǎn)加強(qiáng)了以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：（1）采用了初至折射靜校正、自動(dòng)剩余靜校正逐步細(xì)化的靜校正方法。在綠山初至折射靜校正的逐炮拾取階段，為了保證所拾取的初至折射波，均來自于全區(qū)能連續(xù)追蹤的同一層，建立了精確的近地表模型。在準(zhǔn)確求取了綠山所得靜校正量后，分離長(zhǎng)波長(zhǎng)分量及短波長(zhǎng)分量，應(yīng)用短波長(zhǎng)分量，解決鄰道間的巨烈跳躍現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上求取剩余靜校正量，求自動(dòng)剩余靜校正量時(shí)，應(yīng)用較好的標(biāo)志層（煤層反射波），使其達(dá)到效果理想而且保真。（2）注重疊前單炮記錄凈化，在反褶積處理之前盡量將面波、聲波等各種干擾波濾除干凈。（3）為提高地震資料的分辨率，選擇多道統(tǒng)計(jì)反褶積方法來歸一化地震子波，改善了不同記錄道之間波形特征不一致、能量差異過大的現(xiàn)象。（4）處理過程中充分利用各種資料做好速度分析工作，確保了最終剖面上波組特征明顯、地質(zhì)現(xiàn)象清楚、斷層斷點(diǎn)歸位合理、斷面清晰。（5）廣泛收集區(qū)內(nèi)鉆探、測(cè)井資料，進(jìn)行人工合成地震記錄，與成果剖面進(jìn)行對(duì)比分析。最終完成2.5×2.5×0.5ms為單元的三維數(shù)據(jù)體成果。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過特殊處理產(chǎn)生的各種屬性數(shù)據(jù)體。本次地震資料解釋利用GeoFrame4.4解釋軟件包，在SunBlade2000工作站上采用人機(jī)聯(lián)作完成，解釋過程中充分利用了工作站優(yōu)勢(shì)，從多方位、多角度，并利用多種方法對(duì)區(qū)內(nèi)采空區(qū)進(jìn)行了識(shí)別與準(zhǔn)確定位。全區(qū)解釋了煤層存在采空區(qū)5處，形態(tài)、規(guī)模大小及塌陷程度各異，后經(jīng)鉆孔驗(yàn)證、實(shí)地踏勘及采掘驗(yàn)證，位置及規(guī)模等均準(zhǔn)確無誤。本區(qū)煤層采空區(qū)，地震時(shí)間剖面上表現(xiàn)為T3波同相軸中斷，對(duì)應(yīng)區(qū)域煤層反射波能量變?nèi)酰ㄐ萎惓?，輔助相位排列雜亂、無規(guī)律、斷斷續(xù)續(xù)。塌陷嚴(yán)重區(qū)繞射波強(qiáng)，而且有的從淺部甚至地表開始就有強(qiáng)繞射。下圖為不同塌陷的兩個(gè)采空區(qū)時(shí)間剖面，圖1為規(guī)模小、煤層頂板基本完整小采空區(qū)，時(shí)間剖面繞射波不太發(fā)育，煤層有缺失。圖2為大片采空，塌陷厲害，地表有裂縫，時(shí)間剖面表現(xiàn)為自淺部開始有繞射波極發(fā)育。圖中，弧長(zhǎng)屬性主要反映地震波波形特征，本區(qū)采空區(qū)表現(xiàn)為采空范圍內(nèi)裂縫分布無規(guī)律，形成多個(gè)波阻抗反射面，多種波混疊，波形復(fù)雜無規(guī)律。在振幅圖上，本區(qū)采空區(qū)內(nèi)反射波能量減弱、衰減強(qiáng)烈，穿過空氣裂縫發(fā)生波的散射，振幅降低，而正常區(qū)大面積振幅值比較穩(wěn)定。在頻率屬性圖中，反映地震反射波頻率特征的有瞬時(shí)頻率、優(yōu)勢(shì)頻率與頻帶寬度3種地震屬性。瞬時(shí)頻率屬性能揭示地層細(xì)節(jié)，本區(qū)采空區(qū)，反映瞬時(shí)頻率跳躍變化較大。在相位屬性圖上，能反映出不同地震道反射波排列雜亂特點(diǎn)，本區(qū)采空區(qū)引起了地震道反射波的不同延時(shí)。

3應(yīng)用效果及待解決的課題

煤礦采空區(qū)尤其是以往私挖亂采無資料的小煤窯，給煤礦安全生產(chǎn)帶來巨大隱患，給后期工民建、橋梁等建設(shè)也帶來許多安全隱患。許多物探研究者曾用過許多種方法解決采空區(qū)勘探，但許多方法應(yīng)用都不理想。如目前常用的是瞬變電磁法，只能圈定其大致范圍，對(duì)具體深度和范圍勘探就不敢斷言。其存在的問題：（1）施工工藝復(fù)雜，地震無論從施工、資料處理解釋，專業(yè)性都比較強(qiáng)。因此，人才的培養(yǎng)需要一個(gè)很長(zhǎng)的篩選、成熟過程；（2）時(shí)間周期長(zhǎng)，如火工品審批及工農(nóng)關(guān)系協(xié)調(diào)均有許多不可控因素；（3）三維地震勘探人員、設(shè)備投入大，地震破壞造成的賠償大，價(jià)格比較昂貴。在目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，筆者深刻體會(huì)到，許多采空區(qū)勘探項(xiàng)目往往是由于價(jià)格高，使得業(yè)主改選了其他如瞬變電磁方法等?？梢?，價(jià)格昂貴是制約三維地震項(xiàng)目開展的一個(gè)難題。業(yè)界有人針對(duì)這個(gè)問題曾提出過改用電火花代替炸藥震源，但沒有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，相信假以時(shí)日，這些問題會(huì)得到解決。

4結(jié)論

三維地震能高精度地確定煤田采空區(qū)位置深度，并能在一定程度上評(píng)價(jià)塌陷程度，是一個(gè)不可替代的最佳方法。相信三維地震方法，通過不斷完善，會(huì)越來越成熟，一定會(huì)在煤田采空區(qū)勘探中的發(fā)揮越來越重要的作用。

【參考書目】

［1］何樵登,熊維綱.應(yīng)用地球物理教程—地震勘探[M].北京:地質(zhì)出版社,1990.

［2］王振東.淺層地震勘探應(yīng)用技術(shù)[M].北京:地質(zhì)出版社,.1994.

［3］董敏煜.地震勘探[M].北京：石油大學(xué)出版社,2000.

作者:彭紅衛(wèi) 單位:山西省地球物理化學(xué)勘查院