三維地震勘探在蒙西某煤礦采空區查尋中的應用楊建軍

楊國敏　毛磊

摘 要：通過常規地震分析手段及特殊屬性體分析（如順層切片、方差體切片、瞬時振幅、瞬時頻率等）對三維數據體進行精細的地質解釋。在尋找煤層采空區方面做了有益的嘗試，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。

關鍵詞：三維地震勘探；采空區；雜亂反射；低頻相位滯后反射；方差體切片 引言

在煤礦開采過程中，經常遇到以前小煤窯開采形成的采空區。由于小煤窯開采的盲目性，造成了小煤窯采空區位置分布的不規則性和不確定性。小煤窯采空區對于煤礦開采的危害主要有：（1）存在大量的老窯水；（2）存在大量的有毒氣體。在巷道掘進中，如果未預先探測到小煤窯采空區，往往會由于事故突發而來不及采取必要的措施，導致發生煤礦透水或有害氣體中毒事故；（3）由于小煤窯的開采缺乏科學規劃，隨意性強，采煤率低，可能存在越界開采的情況，一旦存在越界開采，且未及時發現，不僅會給煤礦帶來巨大的財產損失，同時也會給礦區規劃和安全生產帶來極大的隱患。因此通過三維地震勘探，采用高疊加次數，高頻檢波器接收，精細資料處理，利用地震反射波的屬性，以及地震波動力學特征來認真分析解釋，可有效地解決礦區中小煤窯采空區的問題。

1 蒙西某煤礦煤層地震地質特征

內蒙古西部地區某煤礦所屬煤田為侏羅系陸相含煤建造，主要含煤地層是侏羅系中下統延安組（J1-2y）。其中主要可采煤層為侏羅系中下統延安組（J1-2y）中一層很穩定的較厚煤層；煤厚1.37～7.75m，平均5.60m，含有1～4層夾矸，夾矸厚0.02～0.66m。巖性為炭質泥巖、泥巖。煤層以厚煤層為主，厚度變化小，規律明顯，結構簡單，屬穩定型煤層。煤層與頂底板的波阻抗差異明顯，是較理想的地震彈性波反射界面，能獲得較明顯的反射波，其時間剖面反射波可連續追蹤對比。如圖1煤層反射波在時間剖面上的反映所示。

2 采空區地震地質特征

當地下煤體局部被采出后，在巖體內形成一個有一定規模的空間，使周圍的應力平穩狀態遭受破壞，產生局部的應力集中，采空區頂板在上覆巖層壓力的作用下，發生變形、斷裂、位移、冒落，形成的冒落帶、斷裂帶、變形彎曲帶，其影響范圍比原采空區要大。采空區與圍巖之間也形成波阻抗界面。當地震波遇到巖層采空區或破碎帶時，地震波速度明顯減小，地震波振幅大為降低。因此，上述波阻抗界面的存在及采空區塌陷破碎帶特有的波場特征，為應用地震反射波法在采空區的勘測提供了有利的地球物理勘探的前提和應用條件。礦區中以前小煤窯開采形成的采空區多以沒有塌陷的巷道和坑道的形式存在，地震波很難穿過，固此在采空區段形成空白或雜亂反射。如圖2煤層采空區在時間剖面上的反映所示。

3 實際資料的采集、分析和應用

本次三維地震勘探采用8線8炮束狀觀測系統，CDP網格5米×10米，覆蓋次數：20次。所獲原始數據在經過精細處理后，得到了信噪比和分辨率都較高的三維數據體成果資料。通過常規地震解釋和特殊地震屬性體解釋技術人員比較準確地圈定了采空區范圍。

常規地震解釋中通過對理論模型的研究，煤層與圍巖之間存在較大的物性差異，在地震時間剖面上可以形成很強的反射波。當煤層的物理特性發生變化時，如煤層采空缺失時，此地震反射波的連續性將會變差，能量也會相應變弱，甚至于出現雜亂反射或無反射。根據這一理論，可以解釋煤層采空區的范圍。如圖3煤層采空區在時間剖面上的反映所示。

特殊地震屬性體解釋中采用煤層順層切片及方差體切片技術也可圈定煤層采空區范圍。如圖4煤層采空區在煤層順層切片體上的反映及圖5煤層采空區在方差體切片上的反映所示。

地震勘探方法是以均勻介質為地質模型建立起來的一種勘探手段，地下存在的采空區以沒有塌陷的巷道和坑道的形式存在時，地震波傳播介質的連續性遭到破壞，地震反射波很難穿過，固此在采空區段形成空白或雜亂反射。事實上采空區并非絕對意義上的真空介質，在不同的地區，采空區均存在一定程度塌陷和積水的充填。特別是在人為回填的情況下，采空區內的疏散填充物和圍巖之間的物性差異更加明顯，反而可形成比正常地震波能量更強的地震反射波，只不過其地震波相位存在明顯的滯后，頻率明顯偏低，采空區下地層反射波相位也存在滯后。這是由于地震波在過采空區內疏散填充物時速度明顯降低的結果。采空區在地震時間剖面上的這兩種反映要加以區別對待。如圖6煤層采空區在時間剖面上的反映所示。

4 結束語

隨著煤田礦山勘查的深入，采空區等特殊地質體的查尋成為地震勘探的地質任務。這就要求進一步提高三維地震勘探的精度，以獲得較高信噪比的地震原始數據采集資料；在精細處理的基礎上，通過常規地震分析手段及特殊屬性體（如順層切片、方差體切片等）進行精細的地質解釋。本次三維地震勘探在尋找煤層采空區方面做了有益的嘗試，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。

參考文獻

[1]劉革，劉迪新，等.地震勘探方法在采空區上的應用[J].煤炭技術，2002，21 （9）.endprint

摘 要：通過常規地震分析手段及特殊屬性體分析（如順層切片、方差體切片、瞬時振幅、瞬時頻率等）對三維數據體進行精細的地質解釋。在尋找煤層采空區方面做了有益的嘗試，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。

關鍵詞：三維地震勘探；采空區；雜亂反射；低頻相位滯后反射；方差體切片 引言

在煤礦開采過程中，經常遇到以前小煤窯開采形成的采空區。由于小煤窯開采的盲目性，造成了小煤窯采空區位置分布的不規則性和不確定性。小煤窯采空區對于煤礦開采的危害主要有：（1）存在大量的老窯水；（2）存在大量的有毒氣體。在巷道掘進中，如果未預先探測到小煤窯采空區，往往會由于事故突發而來不及采取必要的措施，導致發生煤礦透水或有害氣體中毒事故；（3）由于小煤窯的開采缺乏科學規劃，隨意性強，采煤率低，可能存在越界開采的情況，一旦存在越界開采，且未及時發現，不僅會給煤礦帶來巨大的財產損失，同時也會給礦區規劃和安全生產帶來極大的隱患。因此通過三維地震勘探，采用高疊加次數，高頻檢波器接收，精細資料處理，利用地震反射波的屬性，以及地震波動力學特征來認真分析解釋，可有效地解決礦區中小煤窯采空區的問題。

1 蒙西某煤礦煤層地震地質特征

內蒙古西部地區某煤礦所屬煤田為侏羅系陸相含煤建造，主要含煤地層是侏羅系中下統延安組（J1-2y）。其中主要可采煤層為侏羅系中下統延安組（J1-2y）中一層很穩定的較厚煤層；煤厚1.37～7.75m，平均5.60m，含有1～4層夾矸，夾矸厚0.02～0.66m。巖性為炭質泥巖、泥巖。煤層以厚煤層為主，厚度變化小，規律明顯，結構簡單，屬穩定型煤層。煤層與頂底板的波阻抗差異明顯，是較理想的地震彈性波反射界面，能獲得較明顯的反射波，其時間剖面反射波可連續追蹤對比。如圖1煤層反射波在時間剖面上的反映所示。

2 采空區地震地質特征

當地下煤體局部被采出后，在巖體內形成一個有一定規模的空間，使周圍的應力平穩狀態遭受破壞，產生局部的應力集中，采空區頂板在上覆巖層壓力的作用下，發生變形、斷裂、位移、冒落，形成的冒落帶、斷裂帶、變形彎曲帶，其影響范圍比原采空區要大。采空區與圍巖之間也形成波阻抗界面。當地震波遇到巖層采空區或破碎帶時，地震波速度明顯減小，地震波振幅大為降低。因此，上述波阻抗界面的存在及采空區塌陷破碎帶特有的波場特征，為應用地震反射波法在采空區的勘測提供了有利的地球物理勘探的前提和應用條件。礦區中以前小煤窯開采形成的采空區多以沒有塌陷的巷道和坑道的形式存在，地震波很難穿過，固此在采空區段形成空白或雜亂反射。如圖2煤層采空區在時間剖面上的反映所示。

3 實際資料的采集、分析和應用

本次三維地震勘探采用8線8炮束狀觀測系統，CDP網格5米×10米，覆蓋次數：20次。所獲原始數據在經過精細處理后，得到了信噪比和分辨率都較高的三維數據體成果資料。通過常規地震解釋和特殊地震屬性體解釋技術人員比較準確地圈定了采空區范圍。

常規地震解釋中通過對理論模型的研究，煤層與圍巖之間存在較大的物性差異，在地震時間剖面上可以形成很強的反射波。當煤層的物理特性發生變化時，如煤層采空缺失時，此地震反射波的連續性將會變差，能量也會相應變弱，甚至于出現雜亂反射或無反射。根據這一理論，可以解釋煤層采空區的范圍。如圖3煤層采空區在時間剖面上的反映所示。

特殊地震屬性體解釋中采用煤層順層切片及方差體切片技術也可圈定煤層采空區范圍。如圖4煤層采空區在煤層順層切片體上的反映及圖5煤層采空區在方差體切片上的反映所示。

地震勘探方法是以均勻介質為地質模型建立起來的一種勘探手段，地下存在的采空區以沒有塌陷的巷道和坑道的形式存在時，地震波傳播介質的連續性遭到破壞，地震反射波很難穿過，固此在采空區段形成空白或雜亂反射。事實上采空區并非絕對意義上的真空介質，在不同的地區，采空區均存在一定程度塌陷和積水的充填。特別是在人為回填的情況下，采空區內的疏散填充物和圍巖之間的物性差異更加明顯，反而可形成比正常地震波能量更強的地震反射波，只不過其地震波相位存在明顯的滯后，頻率明顯偏低，采空區下地層反射波相位也存在滯后。這是由于地震波在過采空區內疏散填充物時速度明顯降低的結果。采空區在地震時間剖面上的這兩種反映要加以區別對待。如圖6煤層采空區在時間剖面上的反映所示。

4 結束語

隨著煤田礦山勘查的深入，采空區等特殊地質體的查尋成為地震勘探的地質任務。這就要求進一步提高三維地震勘探的精度，以獲得較高信噪比的地震原始數據采集資料；在精細處理的基礎上，通過常規地震分析手段及特殊屬性體（如順層切片、方差體切片等）進行精細的地質解釋。本次三維地震勘探在尋找煤層采空區方面做了有益的嘗試，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。

參考文獻

[1]劉革，劉迪新，等.地震勘探方法在采空區上的應用[J].煤炭技術，2002，21 （9）.endprint

摘 要：通過常規地震分析手段及特殊屬性體分析（如順層切片、方差體切片、瞬時振幅、瞬時頻率等）對三維數據體進行精細的地質解釋。在尋找煤層采空區方面做了有益的嘗試，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。

關鍵詞：三維地震勘探；采空區；雜亂反射；低頻相位滯后反射；方差體切片 引言

在煤礦開采過程中，經常遇到以前小煤窯開采形成的采空區。由于小煤窯開采的盲目性，造成了小煤窯采空區位置分布的不規則性和不確定性。小煤窯采空區對于煤礦開采的危害主要有：（1）存在大量的老窯水；（2）存在大量的有毒氣體。在巷道掘進中，如果未預先探測到小煤窯采空區，往往會由于事故突發而來不及采取必要的措施，導致發生煤礦透水或有害氣體中毒事故；（3）由于小煤窯的開采缺乏科學規劃，隨意性強，采煤率低，可能存在越界開采的情況，一旦存在越界開采，且未及時發現，不僅會給煤礦帶來巨大的財產損失，同時也會給礦區規劃和安全生產帶來極大的隱患。因此通過三維地震勘探，采用高疊加次數，高頻檢波器接收，精細資料處理，利用地震反射波的屬性，以及地震波動力學特征來認真分析解釋，可有效地解決礦區中小煤窯采空區的問題。

1 蒙西某煤礦煤層地震地質特征

內蒙古西部地區某煤礦所屬煤田為侏羅系陸相含煤建造，主要含煤地層是侏羅系中下統延安組（J1-2y）。其中主要可采煤層為侏羅系中下統延安組（J1-2y）中一層很穩定的較厚煤層；煤厚1.37～7.75m，平均5.60m，含有1～4層夾矸，夾矸厚0.02～0.66m。巖性為炭質泥巖、泥巖。煤層以厚煤層為主，厚度變化小，規律明顯，結構簡單，屬穩定型煤層。煤層與頂底板的波阻抗差異明顯，是較理想的地震彈性波反射界面，能獲得較明顯的反射波，其時間剖面反射波可連續追蹤對比。如圖1煤層反射波在時間剖面上的反映所示。

2 采空區地震地質特征

當地下煤體局部被采出后，在巖體內形成一個有一定規模的空間，使周圍的應力平穩狀態遭受破壞，產生局部的應力集中，采空區頂板在上覆巖層壓力的作用下，發生變形、斷裂、位移、冒落，形成的冒落帶、斷裂帶、變形彎曲帶，其影響范圍比原采空區要大。采空區與圍巖之間也形成波阻抗界面。當地震波遇到巖層采空區或破碎帶時，地震波速度明顯減小，地震波振幅大為降低。因此，上述波阻抗界面的存在及采空區塌陷破碎帶特有的波場特征，為應用地震反射波法在采空區的勘測提供了有利的地球物理勘探的前提和應用條件。礦區中以前小煤窯開采形成的采空區多以沒有塌陷的巷道和坑道的形式存在，地震波很難穿過，固此在采空區段形成空白或雜亂反射。如圖2煤層采空區在時間剖面上的反映所示。

3 實際資料的采集、分析和應用

本次三維地震勘探采用8線8炮束狀觀測系統，CDP網格5米×10米，覆蓋次數：20次。所獲原始數據在經過精細處理后，得到了信噪比和分辨率都較高的三維數據體成果資料。通過常規地震解釋和特殊地震屬性體解釋技術人員比較準確地圈定了采空區范圍。

常規地震解釋中通過對理論模型的研究，煤層與圍巖之間存在較大的物性差異，在地震時間剖面上可以形成很強的反射波。當煤層的物理特性發生變化時，如煤層采空缺失時，此地震反射波的連續性將會變差，能量也會相應變弱，甚至于出現雜亂反射或無反射。根據這一理論，可以解釋煤層采空區的范圍。如圖3煤層采空區在時間剖面上的反映所示。

特殊地震屬性體解釋中采用煤層順層切片及方差體切片技術也可圈定煤層采空區范圍。如圖4煤層采空區在煤層順層切片體上的反映及圖5煤層采空區在方差體切片上的反映所示。

地震勘探方法是以均勻介質為地質模型建立起來的一種勘探手段，地下存在的采空區以沒有塌陷的巷道和坑道的形式存在時，地震波傳播介質的連續性遭到破壞，地震反射波很難穿過，固此在采空區段形成空白或雜亂反射。事實上采空區并非絕對意義上的真空介質，在不同的地區，采空區均存在一定程度塌陷和積水的充填。特別是在人為回填的情況下，采空區內的疏散填充物和圍巖之間的物性差異更加明顯，反而可形成比正常地震波能量更強的地震反射波，只不過其地震波相位存在明顯的滯后，頻率明顯偏低，采空區下地層反射波相位也存在滯后。這是由于地震波在過采空區內疏散填充物時速度明顯降低的結果。采空區在地震時間剖面上的這兩種反映要加以區別對待。如圖6煤層采空區在時間剖面上的反映所示。

4 結束語

隨著煤田礦山勘查的深入，采空區等特殊地質體的查尋成為地震勘探的地質任務。這就要求進一步提高三維地震勘探的精度，以獲得較高信噪比的地震原始數據采集資料；在精細處理的基礎上，通過常規地震分析手段及特殊屬性體（如順層切片、方差體切片等）進行精細的地質解釋。本次三維地震勘探在尋找煤層采空區方面做了有益的嘗試，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。

參考文獻

[1]劉革，劉迪新，等.地震勘探方法在采空區上的應用[J].煤炭技術，2002，21 （9）.endprint