三維地震勘探屬性解釋法在采空區探測中的應用

王 軍

(山西省煤炭地質物探測繪院，山西 晉中 030600)

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三維地震勘探屬性解釋法在采空區探測中的應用

王 軍

(山西省煤炭地質物探測繪院，山西 晉中 030600)

分析了采空區的地震響應特征，根據某勘探區的地質條件，從野外數據采集、數據處理、資料解釋等方面，闡述了三維地震勘探屬性解釋法在采空區探測中的應用，指出該方法可以更加準確、直觀的圈定勘探區的采空區范圍。

采空區，三維地震勘探，煤層，反射波

0 引言

采空區主要是指煤礦開采煤層后形成的遺留空間，多以充水、充氣、上覆基巖塌落填充等形式存在。采空區的存在一方面會影響正常的采煤作業，另一方面也會對安全生產帶來嚴重威脅。由于我國采煤歷史較長，且中小煤礦采煤工藝粗放、落后，造成了相當面積的采空區和相當數量煤炭資源的浪費。為了有效利用煤炭資源，我國開始了對產能較低，工藝落后的中小煤礦的兼并、整合，查明這些小煤礦粗放開采、不合理開采造成的采空區對兼并整合礦的正常、安全生產有著重大的意義。

常規的地震解釋法是利用時間剖面上煤層反射波的波組特征進行異常區域解釋，主要缺點是受解釋者主觀影響較大，容易遺漏小構造，且不夠直觀。地震屬性解釋法是通過數學方法將地震數據的幾何學、動力學、運動學以及統計特征有效度量，并且在一個面上將這些值表現出來，將異常值區域進行圈閉完成了地質異常體的解釋。因此屬性解釋法盡可能減少了解釋者對解釋成果的主觀影響，因此解釋成果更加準確、客觀、真實、直觀的反映煤層發育情況。

1 采空區的地震響應

煤層有著較好的地震響應，地震勘探就是利用煤層的這一物性特點，對煤層構造及產狀進行探測。煤層的地震響應主要表現為地震波的傳播時間、振幅、相位、頻率等物理特性。當煤層發生變化時，煤層反射波的物理特性也就發生了變化。采空區作為煤層中的異常地質體，一般多以充水、充氣、上覆基巖塌落填充等形式存在，相比周圍完整煤層，其物理特性發生變化，反射波穿過時，地震波的物理特征也隨之發生變化，具體表現為頻率雜亂無章，時間延遲，振幅變弱等，同相軸紊亂或者消失。屬性解釋法就是提取地震波中關于采空區的敏感屬性，將其特征放大，最終完成采空區的解釋。

2 實例分析

2.1 勘探區地震地質條件

勘探區地處太行山東部黃土高原，屬中低采空區山區，地表經長期風化剝蝕，溝谷縱橫，地形較復雜。本區最高點海拔為1 548.8 m，最低點海拔為1 278 m，最大相對高差270.8 m，高差較大。所以本區相比其他勘探區，地形復雜，表層地震地質條件復雜。本區地表出露有基巖、黃土及河漫灘，所以本區的淺層地震地質條件也較為復雜。

據區域地質資料可知，本區主要煤層15號煤層平均厚度約6.2 m，并且整個勘探區較為穩定，15號煤層的頂底板為泥巖、砂質泥巖或砂巖，理學性質與煤層有很大差別，所以煤層與頂底板之間會形成顯著的波阻抗差異，因此在進行地勘勘探的時候，15號煤層會形成連續追蹤且波組條件較好的煤層反射波，該組發射波命名為T15。所以本區的深層地震地質條件依據煤層氣勘查規范為復雜。T15波是本次三維地震勘探的目的波，所有的地質解釋都是基于該反射波進行的。綜合表層、淺層及深層的地震地質條件，本區為地震地質條件復雜的地震勘探區。

2.2 野外數據采集

野外數據采集質量的高低是后期采空區解釋的先決條件，因此要盡量做到激發巖性的統一及CDP網格均勻。地震勘探觀測系統的設計要考慮到地質任務、勘探區的地形特點、目的煤層的賦存狀況及構造發育情況，據此，本次地震勘探設了中間放炮、8線8炮的束狀觀測系統，測線方向與地層走向垂直,為東西向,CDP網格5 m×10 m(縱5橫10)，最大覆蓋次數20次。

2.3 數據處理

分辨率高、信噪比高的數據體是采空區準確解釋的基礎條件，所以必須做好靜校正、反褶積、疊加、去噪、速度偏移等處理環節。

在充分分析了本區的地形特點及野外數據的采集狀況后，認為本區資料處理應在以下幾點加大力度：1)空間屬性建立，保證炮檢點關系的準確；2)靜校正，消除因地形帶來的時差對數據疊加造成的影響；3)反褶積，展寬數據主頻寬度，提高數據的分辨率；4)速度分析，保證地震資料的同相疊加；5)三維地表一致性剩余靜校正TDSAT，消除剩余校正量對CMP道集疊加的影響；6)保幅疊加，使地震波的頻率、相位、振幅等波要素更加準確，從而使地震波能夠更真實反映煤層的賦存情況；7)疊后去噪，消除隨機噪聲，從而使地震剖面更加真實自然；8)偏移，使反射道能正確的歸位，消除地層傾角對地震波的影響，從而使地震波能夠更加真實的揭露地下煤層的構造位置。

2.4 資料解釋

資料解釋的過程就是將地震成果轉變為地質成果的過程。這一過程的實現采用的一種方法是通過在時間剖面上識別地質異常體在煤層反射波的反映特征來實現，另一種方法就是文中說的屬性解釋法。

采空區在地震時間剖面上表現為反射波組中斷，層位不能連續追蹤;反射波頻率發生變化，頻率降低；能量衰減，波形不穩定，發生扭曲甚至是畸變(見圖1)。

利用屬性進行解釋采空區，第一步是要進行屬性的優選，地震屬性可分為層面屬性、層間屬性及體屬性，各類別屬性又包含著若干屬性，通過與已揭露采空區進行對比，優選出對采空區敏感度最高的屬性是采空區屬性解釋中最關鍵也是最基礎的環節。

通過對比發現振幅及頻率屬性對采空區的敏感度最高，是解釋采空區最合適的兩種地震屬性。

采空區內由于反射波能量減弱，所以振幅值會降低，而正常區域振幅值會比較穩定，在屬性切片上會表現為屬性異常值的圈閉(見圖2)。

頻率屬性是另外一種對采空區敏感度高的屬性。采空區內或有水或有氣體或有坍塌物，因此采空區發反射波的頻率會出現異常、不穩定，在頻率屬性切片上，采空區表現為頻率值雜亂無章、無一定規律的異常圈閉，而正常區域頻率值則較穩定(見圖3)。

通過振幅及頻率屬性參考采空在時間剖面上的表現特征，很快圈定該勘探區有一較大的采空區。并且經過實際驗證，范圍大小也符合實際揭露情況。

3 結語

1)在煤層被采空區，煤層的地球物理特征的變化，這種物性差異是采用地震方法探測采空區的物性基礎。2)屬性解釋法相比傳統地震解釋法更加準確、直觀。3)在各種屬性中振幅屬性及頻率屬性更適合解釋采空區。

[1] 宗志剛.地震勘探方法在探測煤礦采空區中的應用研究[M].北京：中國地質大學，2006.

[2] 王永剛,樂友喜,張軍華.地震屬性分析技術[M].青島:中國石油大學出版社,2007.

[3] 申有義,劉海平.地震屬性方法在煤礦采空區解釋上的應用[A].煤礦采空區地球物理勘查技術暨第五屆工程物探疑難問題研討會論文集[C].2012.

On application of three-dimension seismic attribute analysis in exploration of goaf areas

Wang Jun

(ShanxiProvinceCoalGeologyGeophysicalProspectingandSurveyingandMappingInstitute,Jinzhong030600,China)

The paper analyzes the seismic response features of the goaf, illustrates the application of the three-dimension seismic attribute analysis in exploration of goaf areas from the field data acquisition, data process, and document interpretation according to the geological conditions for some survey areas, and points out the method is more accurate to identify the goaf scopes of the survey areas.

goaf area, three-dimension seismic survey, coal stratum, reflected wave

1009-6825(2016)26-0093-02

2016-07-08

王 軍(1980- )，男，工程師

P631.4

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