三维地震勘探技术煤矿采空区探测

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1地质概况及地震地质条件

山东某煤矿为隐伏式煤田，钻探揭露的地层自下而上分别为古生界奥陶系、石炭系、二迭系，中生界侏罗系及新生界第三系、第四系。煤系为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组，其中山西组3煤层平均厚5.35m，是区内的主采煤层。矿井表层多为粘土和砂互层沉积，厚度变化大，结构较复杂。潜水位较浅，一般离地表3~5m左右。当选择合适的激发层位时，能获得较好地震勘探目的层反射波。山西组煤层沉积稳定，厚度大，顶底板围岩间波阻抗差异大，能够形成能量强、连续性较好、信噪比较好的反射波，因此，勘探地震地质条件较好。

2数据采集

在施工前进行了针对性的试验，最终采用规则束状8线8炮、20m道距、480道接收，24次叠加、中间激发观测系统。检波器采用DTJ-60型，3串等时灵敏度组合。采用单井TNT成型高爆速炸药震源，井深13m，药量1.5kg，取得了较高质量的原始记录。所获得的单炮记录煤层反射波清晰、且单炮记录面波干扰较小，有效波能量较强，分辨率较高，信噪比较高，为后期资料处理和解释提供了可靠的依据。

3资料处理

资料处理以高分辨率、高信噪比、高保真处理为目的，重点抓住了速度分析、静校正、偏移等重点环节，同时做好滤波、真振幅恢复、地表一致性反褶积等处理工作。处理过程中尽可能不做修饰性处理，使获得的地震资料真实地反映客观实际情况。为提高成像精度，还采用了叠前高精度叠加、组合反褶积、叠后拓宽频带等高分辨率处理手段，获得了高质量的三维数据体。处理后的主要目的层3煤层反射波能量强、连续性较好、信噪比较高，对小构造异常显示清晰，真实反映了地下地质构造形态。

4采空区解释

勘探区采空区在地震时间剖面上的反映。从时间剖面上可以看出煤层反射波在采空区边界突然断裂，反映清晰，表现特征与断层相似，但落差变化快且平面上形成环状，故将此特征解释为采空区。采空区面积约为0.088km2，形似菜刀形状，解释过程中还可通过对地震属性的提取来分析地下地质体异常信息情况，从而达到寻找采空区的目的。地震属性体解释中主要采用均方根振幅属性沿层切片及方差体切片等技术，圈定了煤层采空区范围级形态。均方根振幅属性切片主要是沿反射波相位，用振幅均方根属性值进行计算统计，将反射波的沿层振幅的强弱变化反映出来。反射波振幅变化与界面反射条件有关，即使是小的断层错动，也会使反射波在相位和振幅上发生变化。因此，沿断层发育的条带或其他地质异常体也往往是反射波能量变化较大的区域。煤层采空区在均方根振幅属性沿层切上的反映。方差体切片技术是三维地震数据体经相干方差分析，非相干值更加凸现。同一个连续界面反射波相邻CDP道集是相干的，当界面出现错动或其他异常现象时，反射波的相位等可有变化，这些变化呈现非相干性。因此，非相干“异常”值出现的地方往往与地质界面物性变化有关，当非相干异常呈现线性或区域分布且与地质规律相符时，便是断层发育或异常区域的反映。

5结论

三维地震勘探后所圈定的采空区的范围及形态，后经矿方证实与地震资料解释吻合很好。在采空区解释过程中，根据反射波组特征并充分利用地震波属性提取技术，可更直观地了解地下构造信息。本次三维地震勘探在寻探测采空区范围及赋存形态方面取得了较好的效果，为煤矿的建设和开采起到了一定的指导作用。

作者：王馨茹 李雪梅 王晓雯 单位：江苏煤炭物测队