三維地震勘探技術煤礦采空區探測

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1地質概況及地震地質條件

山東某煤礦為隱伏式煤田，鉆探揭露的地層自下而上分別為古生界奧陶系、石炭系、二迭系，中生界侏羅系及新生界第三系、第四系。煤系為石炭系上統太原組和二迭系下統山西組，其中山西組3煤層平均厚5.35m，是區內的主采煤層。礦井表層多為粘土和砂互層沉積，厚度變化大，結構較復雜。潛水位較淺，一般離地表3~5m左右。當選擇合適的激發層位時，能獲得較好地震勘探目的層反射波。山西組煤層沉積穩定，厚度大，頂底板圍巖間波阻抗差異大，能夠形成能量強、連續性較好、信噪比較好的反射波，因此，勘探地震地質條件較好。

2數據采集

在施工前進行了針對性的試驗，最終采用規則束狀8線8炮、20m道距、480道接收，24次疊加、中間激發觀測系統。檢波器采用DTJ-60型，3串等時靈敏度組合。采用單井TNT成型高爆速炸藥震源，井深13m，藥量1.5kg，取得了較高質量的原始記錄。所獲得的單炮記錄煤層反射波清晰、且單炮記錄面波干擾較小，有效波能量較強，分辨率較高，信噪比較高，為后期資料處理和解釋提供了可靠的依據。

3資料處理

資料處理以高分辨率、高信噪比、高保真處理為目的，重點抓住了速度分析、靜校正、偏移等重點環節，同時做好濾波、真振幅恢復、地表一致性反褶積等處理工作。處理過程中盡可能不做修飾性處理，使獲得的地震資料真實地反映客觀實際情況。為提高成像精度，還采用了疊前高精度疊加、組合反褶積、疊后拓寬頻帶等高分辨率處理手段，獲得了高質量的三維數據體。處理后的主要目的層3煤層反射波能量強、連續性較好、信噪比較高，對小構造異常顯示清晰，真實反映了地下地質構造形態。

4采空區解釋

勘探區采空區在地震時間剖面上的反映。從時間剖面上可以看出煤層反射波在采空區邊界突然斷裂，反映清晰，表現特征與斷層相似，但落差變化快且平面上形成環狀，故將此特征解釋為采空區。采空區面積約為0.088km2，形似菜刀形狀，解釋過程中還可通過對地震屬性的提取來分析地下地質體異常信息情況，從而達到尋找采空區的目的。地震屬性體解釋中主要采用均方根振幅屬性沿層切片及方差體切片等技術，圈定了煤層采空區范圍級形態。均方根振幅屬性切片主要是沿反射波相位，用振幅均方根屬性值進行計算統計，將反射波的沿層振幅的強弱變化反映出來。反射波振幅變化與界面反射條件有關，即使是小的斷層錯動，也會使反射波在相位和振幅上發生變化。因此，沿斷層發育的條帶或其他地質異常體也往往是反射波能量變化較大的區域。煤層采空區在均方根振幅屬性沿層切上的反映。方差體切片技術是三維地震數據體經相干方差分析，非相干值更加凸現。同一個連續界面反射波相鄰CDP道集是相干的，當界面出現錯動或其他異常現象時，反射波的相位等可有變化，這些變化呈現非相干性。因此，非相干“異常”值出現的地方往往與地質界面物性變化有關，當非相干異常呈現線性或區域分布且與地質規律相符時，便是斷層發育或異常區域的反映。

5結論

三維地震勘探后所圈定的采空區的范圍及形態，后經礦方證實與地震資料解釋吻合很好。在采空區解釋過程中，根據反射波組特征并充分利用地震波屬性提取技術，可更直觀地了解地下構造信息。本次三維地震勘探在尋探測采空區范圍及賦存形態方面取得了較好的效果，為煤礦的建設和開采起到了一定的指導作用。

作者：王馨茹 李雪梅 王曉雯 單位：江蘇煤炭物測隊