高分辨三維地震技術在煤礦采區勘探中的應用和發展

崔北銅 田乾乾 黃天林

摘 要：高分辨三維地震技術的不斷發展，其在煤礦采空區的應用也越來越成熟，該文闡述了高分辨率三維地震勘探礦區是專為資源開發設計，礦區采用高分辨率三維地震勘探技術的實際應用以及所面臨的問題，并對高分辨三維地震技術的發展趨勢和發展方向做了闡述，指出高分辨率三維地震技術是必不可少的地球物理勘探方法。高分辨率三維地震技術的成功應用發展，為未來的煤炭開采項目提供有效的方法和技術，能夠使我國的的煤炭開采技術提高到一個新水平，為現代化礦井巷道的開發建設以及采區工作面布置提供了可靠的科學依據。

關鍵詞：三維地震技術 煤礦采區 寬方位角

中圖分類號：P631.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（c）-0070-01

目前，在煤炭開采中會遇到各種各樣非常復雜的地質問題，其中主要的地質斷層的主要問題有如下幾個方面：褶皺、巖溶水、采空區、接縫侵蝕區、含隔水層和陷落柱，以及導水裂隙等“地質環境”問題。在煤炭開采中就需要使用一定的技術對復雜的地質環境問題，進行探測，而高分辨率地震勘探技術在煤礦采空區解決上述問題方面發揮了重要的作用。

1 高分辨率三維地震技術

三維地震勘探技術作為煤目前炭勘探的主要技術手段，通過用三維地震勘探與鉆孔技術相配合使用，能夠更準確的探測到煤炭開采中的各種復雜地質環境，為煤礦開采確定井筒位置，巷道布局和工作面選擇方面提供了理論依據，能夠使鉆探密度降低，進而大大降低勘探成本。而三維地震勘探技術具有一定的局限性，越來越不能適用于煤礦開采的需要，這就給高分辨率三維地震技術的發展提供了機會。

2 高分辨率三維地震勘探礦區是專為資源開發設計

高分辨率三維地震勘探技術起源于三維地震勘探，但由于高分辨率三維地震勘探技術在地質勘探的時候，更注重數據的采集等，使得其和三維地震勘探技術在數據采集參數上的選擇和數據處理方式等，都有很多的不同，例如：高分辨率率三維地震技術就注重空間—時間采樣間隔更小、分辨率高、高信號信噪比、高保真度和準確歸位反射波四個方面，這就比要求高分辨率地震勘探技術人機交互方面比三維地震勘探技術更先進。利用高分辨率三維地震勘探來勘探地質構造，通過提高信噪比和分辨率，能夠有效改變原有數據采集誤差較大的問題，通過精確度更夠的數據量，以及三維可視化技術，能夠靈活地顯示在特定方向地質的輪廓線剖面圖件等。

3 礦區采用高分辨率三維地震勘探技術的實際應用

目前，在我國幾大礦區主要采用高分辨率三維地震勘探技術，達到提高了煤炭地震勘探環境的準確性。據不完全統計，截至2010年10月底，我國的煤礦采空區累計完成三維地震勘探項目150個，面積460平方千米，45萬的物理點，取得了豐富的地質成果。實際驗證結果顯示，采用高分辨率進行地質問題勘探，其吻合率達80%以上。

4 高分辨率三維地震技術在礦區的面臨的問題

目前，在我國煤礦區高分辨率三維地震勘探已處于勘探成熟期，但是三維地震勘探技術依然存在以下的的問題高分辨率三維地震勘探技術在礦區的應用仍面臨許多挑戰，從傳統影響地質的幅度、能量和波阻抗的指標，直接變換透視研究復雜的采礦環境結構，需要分析研究裂縫區域中的差別，以及地下水的分布。進而從地震數據中索取更多巖性信息，這對于采集，處理和解釋都提出新的問題。

5 高分辨率三維地震技術發展展望

筆者認為高分辨率三維地震技術，在解決面對數據收集等問題不能被限制在單波，數據接收問題使接收范圍更寬角，數據解釋也要突破多解。而技術的發展主要往以下幾個技術方向發展。

5.1 不限制與單波，往反射縱波寬方位角觀測技術發展

寬方位角采集在異性介質的條件下，采集數據更準確，寬方位角觀測，其反射波振幅隨偏移和方位角（AVOA），具有識別改變的方向多個裂縫的能力，以及更高的成像分辨率，更好的空間連續性，更有利于減輕相干噪聲衰減和多波干擾。因此，反射縱波寬方位角觀測技術的不斷發展，能夠為高分辨率地震勘探技術提供數據采集的基礎，只有更精確的數據，擦能夠提高收集效率，降低處理數據的成本。

5.2深部地質數據采集精度越來越高

深部地質數據對深度開采有著巨大的作用，原來觀測系統設計的最大偏移距小，其主要勘探對象多針對淺、中層，使得不利于深層勘探目標資料獲得，無論是SNR或分辨率都難以滿足地質深構造的解釋精度。對于深層采集，筆者認為，需要注意各種儀器的配合，通過寬頻帶、高覆蓋率和檢測器的優化組合，才能夠獲得更多深部地質數據。

5.3多波和多分量地震數據采集技術發展

多波指縱波、橫波、轉換波，而目前多組分檢波器通常只能接收到的兩個水平和一個垂直測量記錄橫波（S）和縱波（P），隨著技術的不斷發展，三組分垂直橫波地震勘探技術相結合，能偶帶來更多新的有用的信息，進而得以提高橫波，轉換波的有用信息，提高解決復雜的地質巖性分析的能力。

5.4 解釋和處理技術的不斷發展

由于云計算和大數據技術的不斷發展，計算機的處理速度和計算能力得到充分提高，能夠在處理的數據的時候，允許進行“疊前處理”和推遲到偏移后。例如：三維三分量地震數據處理需要使用轉換波校正井，三維轉換波抽道集，轉換波動校正技術。計算機計算能力的提高，大大降低了解釋和數據處理的工作量。

同時隨著人們能夠將采集到的大量的數據結合起來，利用計算機技術，將地質體的幾何形狀，拓撲結構和性能的定性和定量描述和通過層位標定，使地層、煤、儲、塊、陷阱和物業具有層狀結構的元素，并通過縮放以及不同的網格配置為煤儲層在不同的發展階段提供可視化的數據解釋。

6 結語

高分辨率三維地震技術是必不可少的地球物理勘探方法。它的發展和云計算技術，大數據信息技術，圖像處理技術和相關學科的發展緊密相關。它的成功應用發展，使我們的煤炭開采精確到一個新水平，為未來的煤炭開采項目提供有效的方法和技術，現代化礦井巷道的開發建設以及采區工作面布置提供了可靠的科學依據。

參考文獻

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