利用三维地震资料探测煤层采空区

来源:用户上传      作者: 师红权 程增庆

　　【摘 要】煤层被采空后就形成了煤层采空区，煤层采空区的地震探测是利用地震波的动力学特征和运动学特征。地震波在煤层采空区的响应特征是：煤层波的中断、消失，下层反射波表现出下拉的现象，沿层属性分析表现为能量的变弱等。本文给出了一个实例说明三维地震资料探测煤层采空区的实用性和有效性。
　　【关键词】煤炭；三维地震；煤层；探测；采空区
　　0.引言
　　地震勘探自问世以来，在构造勘探上取得了巨大的成功，现在煤炭生产基本上均在采用三维地震勘探技术和其成果，在地震地质条件适合的地区，三维地震勘探技术基本上可以查明落差大于5m的断层。但是对于采空区的探测是三维地震勘探的一个优势，尤其是在老空区、采空区的探测中，显示了三维地震勘探的强大生命力和高精度。
　　煤炭主要赋存于中生界和中生界地层中，这种地层结构对地震波的传播是有利的。
　　1.采空区的地质地球物理特征
　　1.1采空区的地质特征
　　煤矿采煤工作面内的煤层回采后，煤层上覆地层失去下部煤层的支持就要形成采空区，煤层采空区就要产生岩石的冒落，产生我们所说三带：冒落带、导水裂隙带和岩石位移变形带，在三带区的上覆岩层随之下沉，地面常能看到采空区下沉的痕迹，地面下沉一般表现为椭圆形凹陷。
　　1.2采空区的地震地质模型特征
　　煤层采空区产生的三带，三带岩石产生垮落与松动后，岩石孔隙度增加致使地震波速度下降，在三带区与冒落带、导水裂隙带和岩石位移变形带形成对应的煤层速度变小区。在采空区上方形成一个速度下降区，在煤层下方是高速区。在煤层上下方地震波速度形成一个低中高的速度变化区。
　　1.3采空区的地震时间场特征
　　对于一个水平的地质模型，煤层采空区产生的三带致使地震波速度下降后，在冒落带、导水裂隙带和岩石位移变形带形成对应的煤地震反射时间增加就是地层速度变小所产生的结果。
　　1.4采空区的地震波场特征
　　采空区的地震波场特征认识是大同矿区煤炭三维地震所要解决的重要前提。采空区在时间场上表现为采空区的时间下拉，在地震振幅特征上表现为政府变弱或空白。在时间剖面上表现为采空区同相轴的中端、错断或消失，在水平切片上表现为振幅值的减弱、反相等。
　　2.煤层采空区实例研究
　　煤层采空区产生煤层上覆岩层的坍塌产生上覆地层垮落、破碎和弯曲变形，地震波在采空区上覆地层传播过程中的由于速度减小、岩石孔隙增加而致使地震波的传播能量损失，在采空区的地震波往往呈现为零乱反射，采空区反射波的同相轴中断、错断或消失是其主要特征，由于采空区的速度变低使得反射波时间场出现下拉和延迟现象，一般情况下由于采空的影响时间向下延迟5-15ms。这些特征就是我们识别和解释采空区的依据，在研究区一个工作面的四周煤层没有采空，工作面内的反射波出现凌乱反射，反射波同相轴出现中断。从垂直地震剖面上，煤系地层、煤层等产生的地震波组均出现上述变化特征：反射波同相轴的突然中断、小时、延迟等。图2为煤层反射波的沿层振幅属性切片，根据图1和2，同时利用前述采空特征对本区地质地质成果进行了综合解释：中部存在煤层一个煤层采空区，解释的依据是在地震时间剖面的同相轴突然中断，在沿层振幅属性切片存在连片的弱振幅分布特征。
　　3.结束语
　　本文通过煤炭采空区地震解释的实例研究显示的采空区反射特征及三维地震解释采空区的应用表明，三维地震资料解释煤炭采空区效果显著。实际解释利用多种数据体的研究表明，相对波阻抗的地震道积分剖面更加有利于解释采空区，以三维可视化解释技术为主的多属性分析技术可以提高解释成果的精度。结合测井资料和地震资料的地震反演数据体，进行地震多属性分析技术，是提高三维地震勘探构造解释精度的手段，充分利用三维数据体的地层信息结合与钻井资料、测井资料及巷道实见资料综合研究矿井地质资料可以进一步提高煤矿地质成果的精度，为煤矿开采提供高精度的地质成果，实现煤矿的高产高效及矿山的地质安全及安全生产。
　　【参考文献】
　　[1]罗春喜，程增庆等.利用地震道积分技术识别三维地震解释的陷阱[J].中国煤田地质，2007，1.
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