煤礦小斷層正演模型敏感屬性優(yōu)選

車建英

(中國煤炭地質(zhì)總局地球物理勘探研究院，河北 涿州072750)

1 概述

煤田小斷層的探測(cè)一直是煤礦開采關(guān)注的熱點(diǎn)之一，也是當(dāng)前智能精準(zhǔn)開采急需解決的關(guān)鍵點(diǎn)之一。由于煤層地質(zhì)條件的差異，小斷層規(guī)模小，隱蔽性強(qiáng)，小斷層的識(shí)別準(zhǔn)確度依然沒有把握。當(dāng)前，利用物探技術(shù)探測(cè)小斷層的方法很多，但對(duì)于5m以下的斷層，沒有一套可靠的方法來指導(dǎo)預(yù)測(cè)。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)煤礦的精準(zhǔn)開采就缺少可靠的手段，因此本文通過小斷層發(fā)育的復(fù)雜性及在地震響應(yīng)特征的特殊性。

2 煤礦小斷層正演模型參數(shù)

為了更好的認(rèn)識(shí)小斷層的本質(zhì)特征，建立了與煤礦實(shí)際開采類似的正演模型。其中，煤層頂析為泥巖，底析為砂巖，煤層厚度3.5m，從左到右斷層落差分別為3m、2m、5m，對(duì)應(yīng)橫向位置不受地震橫向分辨力的影響。正演地質(zhì)模型如圖1 示。

圖1 小斷層正演地質(zhì)模型示意圖

模型參數(shù)如表1 所示。

表1 正演模型地層參數(shù)

3 敏感屬性優(yōu)選

通過對(duì)正演模型提取振幅類、頻率類屬性，優(yōu)選出小斷層的敏感屬性。對(duì)目標(biāo)層位提取以下屬性：

3.1 主振幅屬性分析。通過對(duì)煤層的主振幅分析可知，圖2-（a）中1、2、3 部位煤層反射波在頻率域的振幅值比其它部位煤層反射波在頻率域的振幅具有衰減減弱的特征。

圖2 模型正演煤層反射波相干系數(shù)分析成果

3.2 頻帶寬度屬性分析。通過對(duì)煤層頻帶寬度進(jìn)行分析，圖2-（b）中1、2、3 部位煤層反射波在比其它部位煤層反射波有異常響應(yīng)。斷層構(gòu)造會(huì)造成反射波頻帶寬度變化，2m 得微小斷層機(jī)會(huì)沒有異常響應(yīng)，3m 的斷層屬性幅值怪異，波動(dòng)大，干擾嚴(yán)重，而5m 的斷層收到的影響小。

3.3 吸收系數(shù)屬性分析。通過對(duì)煤層該屬性進(jìn)行分析，圖2-（c）中1、2、3 部位煤層反射波的吸收系數(shù)幅值有波動(dòng)差異。可以看出，2m 的微小斷層的波動(dòng)較小，3m 的斷層波動(dòng)劇烈，5m 的斷層在吸收系數(shù)的屬性下，顯示為2 個(gè)斷層。因此，分析得出吸收系數(shù)屬性對(duì)于小斷層甚至微小斷層的識(shí)別能力較弱，異常響應(yīng)不清晰，波動(dòng)很大。如果在實(shí)際資料中，加上隨機(jī)噪聲的干擾，識(shí)別能力還會(huì)進(jìn)一步減弱，所以對(duì)于小斷層識(shí)別的屬性提取中，一般不考慮。

3.4 主頻能量屬性分析。通過對(duì)煤層主頻能量屬性進(jìn)行分析，圖2-（d）中1、2、3 部位煤層反射波在主頻能量值值比其它部位煤層反射波在主頻能量值具有衰減減弱的特征。圖2-（d）與主振幅屬性圖大致一樣，都屬于頻率域?qū)傩裕贸鰜淼漠惓ｍ憫?yīng)形態(tài)也一樣。

3.5 相干系數(shù)屬性分析。相干系數(shù)在之前的正演模擬中一直被用于優(yōu)質(zhì)屬性拿來比較，它對(duì)于斷層構(gòu)造比較敏感，能識(shí)別出小斷層甚至微小斷層（無噪聲情況下），詳見圖2-（e）。

3.6 中心頻率屬性分析。中心頻率屬性也屬于頻率域?qū)傩裕菍?duì)于小斷層識(shí)別這方面，要比主頻率屬性更好，它對(duì)5m 和3m 的斷層有反映，對(duì)2m 的微小斷層只有扭曲反映。而且異常響應(yīng)形態(tài)不規(guī)律，在3m 斷層處發(fā)生強(qiáng)烈的抖動(dòng)，不考慮用于小斷層識(shí)別的屬性優(yōu)選。詳見圖2-（f）。