采空区下三维地震勘探及解释方法研究

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　　摘要 利用三维地震勘探技术探测煤田采空区的位置和范围已取得了很好的效果,但是对于采空区下组煤的探测,还处于探索研究阶段。本文经铁法煤业(集团)晓南矿采空区三维地震实际探测,总结了采空区下组煤地震反射波特征,分析了影响下组煤探测效果的主要因素,采取“高覆盖次数、深井大药量激发、中低频检波器接收”等手段,获得了具有较高信噪比的下组煤层地震信息。
　　关键词 采空区;下煤组;三维地震勘探;方法研究
　　中图分类号P618.130 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)25-0104-02
　　
　　0 引言
　　煤炭一直是我国工业发展的基础能源。在已开采的煤矿中,由于前期勘探手段、设备条件、采掘技术、开采成本等因素的限制,大部分只进行了上部煤组的开采,而对下部储量丰富的煤炭资源只能忽略掉或望洋兴叹,这对我国有限的煤炭资源是一种巨大的浪费。随着近年来我国国民经济的快速发展,对煤炭需求量的增加,开采采空区下煤层已刻不容缓。东北煤田地质局物探测量队与铁法煤业(集团)晓南煤矿紧密配合,对采空区下的煤层赋存情况及地质构造情况展开研究,总结出一套采空区下找煤的高精度三维地震勘探方法。
　　1 勘探区概况
　　1.1 地质背景
　　晓南井田位于铁法煤田的南部,煤系地层为晚侏罗系,含煤地层分为上下二段,下含煤段在本井田内普遍发育,厚度为105m ~280m,含煤7层,为11~17煤,主要可采为12~17煤;上含煤段厚度105m~280m,含煤7层。其中4、7煤层全井田发育,厚度也较大,为主要可采煤层。
　　1.2 勘探区开采及地层结构变化情况简介
　　目前,晓南矿4、7煤层已经全部开采完毕,现正在布设14煤层开采工作面。本井田采煤方法均为倾斜加走向长壁式全部冒落及金属网假顶综采,采空区回填不好;地表全部沉陷,致使上覆地层冒落、塌陷,造成地层松动,表层泥裂严重。
　　2 技术措施
　　2.1 采集难点及对策
　　2.1.1 提高资料信噪比、分辨率的技术措施
　　难点:勘探区深、浅层地震地质条件复杂,外界环境干扰严重,如何提高本区主要目的层的地震波反射主频、拓宽有效波频带,提高资料信噪比和分辨率难度很大。
　　对策:优化观测系统设计,论证激发接收因素。采用宽方位、小面元、超多道、高叠加次数的观测系统,以确保得到复杂构造层的地质信息;确定优良的激发、接收因素,确保激发能量和频带,同时采用30或60Hz检波器,保护低频接收信号,拓宽有效波频带。
　　2.1.2 压制或削弱复杂干扰的技术措施
　　难点:采空区上覆地层塌陷、泥裂复杂的地表地震条件,给地震信息造成了繁杂的干扰,如何削除干扰,改善原始资料质量成了又一大难点。
　　对策:优选激发点,选择至密激发层位,增大药量,并对爆炸井进行填埋,以提高激发能量,压制低频干扰和面波;发挥检波器面积组合效应,对检波器挖坑埋置,压制杂乱干扰。
　　2.1.3 解决塌陷区静校正问题的技术措施
　　难点:本区地表塌陷剧烈,表层泥裂、松散,横向速度变化快,表层速度模型复杂,静校正问题突出。
　　对策:对勘探区内原生态区、塌陷区、泥裂区等不同地表类型,进行相适应的地质建模工作;进行精细表层结构调查,建立近地表地质模型,为资料处理提供可靠的静校正数据。
　　2.2 观测系统的设计
　　选择观测系统时,在保证有足够的纵、横向覆盖次数的前提下,尽量使纵、横向覆盖次数接近,以减少非纵误差,提高识别小断层的能力。本次三维地震勘探设计为CMP网格5*5, 80次覆盖。
　　2.3 资料处理措施
　　采用高覆盖次数,对提高信噪比十分有利,同时对高保真也十分有利,因此资料处理以提高分辨率处理为核心,选用高分辨率处理流程及参数,针对本区地震地质条件及地质任务,通过层析静校正、精细速度分析、广角闪射叠加、叠前偏等特殊处理手段,依据频谱分析,提高分辨率。
　　3 资料解释
　　3.1 二次解释法
　　资料解释分两次进行,第一次处理获得数据体采空区特征明显,畸变较大,目的层反射波不突出,对第一次处理成果粗网格控制解释,标定下组煤对应的反射波,标明采空区范围,指导第二次资料处理,对第二次处理数据体进行最终成果解释。
　　3.2 动三维解释
　　第二次处理成果减少采空区畸变影响,增加反射波的连续性,但采空区反射波时移仍然存在。动三维解释是环境状态归一化状态恢复过程,其中采空区下部地层反射波向下时移,造成构造假象,解释中需要动态校正把两种状态归为一类,本次解释采用原始状态恢复法。
　　3.3 双反射波联合解释
　　反映下组煤层位地质情况反射波有两个相位(在采空区为两个,原始区重合),一个是目的层本身相位,称为属性相位;另一个为校正相位,称为构造相位,解释时分别用两种相位进行地质属性提取和构造解释,见图1 。
　　4 结论
　　关于采空区下煤组地质构造探测,是煤矿生产过程中迫切需要解决的技术难题之一,根据本矿区三维地震勘探实践,采用高覆盖次数、大药量、深井激发、中低频检波器接收、变观及特种资料处理等手段,获得较高信噪比的下组煤层地震反射信息,说明三维地震方法探测采空区下组煤是可行的。
　　
　　参考文献
　　[1]唐建益,方正.煤矿采区实用地震勘探技术[M].北京:煤 炭工业出版社,1988.
　　[2]程建远,张广忠,李林元,等.老窑采区地震探测技术及 其应用[J].中国煤田地质,2003,15(5);50-53.

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