高分辨率地震技术在煤田构造勘查中的应用

李永祥

[摘要]查明煤田地质构造是矿山开发的前提，对于保障矿山安全生产具有重要意义。介绍了高分辨率地震技术原理，从地震波激发、接收及观测系统三方面对地震勘探实施进行了研究。根据地震勘探结果，可以方便的进行断层、陷落柱、褶曲解译。高分辨率地震是煤田地质勘探的主要手段，在节约勘查成本缩短勘查周期的同时提高了勘查精度。

[关键词]高分辨率地震 煤田地质 构造 勘探

[中图分类号] P612 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-251-1

在煤矿开采时，如果对构造的勘探程度不足，极有可能造成煤柱留设不合理，引发水害等，不利于煤矿矿井的安全生产和可持续发展。探明煤矿的地质构造情况是煤矿开发利用的前提。随着地震勘探技术的发展，高分辨率地震在煤田构造勘查中得到了广泛的应用，已经成为保障煤矿建设、生产、安全的重要技术方法。利用高分辨率地震技术，结合构造精细解译，探明了某煤矿的断层、褶曲、陷落柱的分布情况。

1高分辨率地震技术

1.1高分辨率地震技术介绍

地震技术即在地面人为措施激发地震波，通过研究地震波在地层、煤层中的传播特征，反演查明地下地质构造的方法，属于物探技术的范畴。目前地震勘探已经在采煤工作面布设、井筒、巷道建设工程中得到了广泛的应用，可以方便的解译煤田断层、褶曲、陷落柱等构造。

1.2地震勘探的实施

1.2.1地震波的激发

地表的地形地貌对地震影响较大。需要根据地表的不同条件，采取最合适的成孔技术，保证激发井满足地震勘探设计要求。根据以往的地震勘探经验，地震激发老地层最好，古近系、新近系地层次之，第四系砂层、砾石层及黄土层较差。初至折射校正要求能量强、反应清楚，选择单炮初至波激发层位需要满足以下条件，即“避干就湿，避碎就整，避陡就缓，避高就低，避土就岩”。激发采用高爆速成型炸药。潜水位较浅时采用单井激发，激发井深度在潜水面下3-5m；无潜水位或者较深时，选择在速度较高或潮湿的地层中激发；在基岩出露区域可以使用浅井组合激发的方法。

1.2.2地震波的接收

根据以往的试验情况，地震激发的P波频率较低，高频率的检波器不适合本区地震地质条件。故在地震勘探中选用60Hz检波器，且为多个检波器沿测线线性组合接收。

1.2.3观测系统

地震勘探时，浅表层的地震地质条件较差，面波、声波等干扰使获取的数据的信噪比降低，成果质量下降。可以通过叠加（多达24-48次覆盖）来保证最终成果的质量和可靠性。

2地震勘探资料的处理

2.1地震勘探中断层的解译

断层对煤矿设计、开采及安全具有重要的影响，探明断层的走向、倾角、断距是地震探勘的重要目的之一。根据以往经验，断层解释的关键在于断点的确定及组合。可以采用小断层的地震属性识别技术，根据叠前、叠后数据经过数学变换导出地震波的几何形态、动力学特征和统计等特征的特殊测量值。图1为某工作面2煤层振幅沿层切片，较好的反映了2煤层反射波振幅值的强弱变化，从中能够初步了解断层的发育及分布情况。图2是该区域断层分布图，可以清楚的反映断层的分布情况。

2.2地震勘探中陷落柱的解译

地震反射波在穿过陷落柱时，由高速层进入低速层发生了时间延迟，从而在地震时间剖面上能推断出陷落柱的几何形态和塌陷深度。在岩溶较发育的矿区，为了矿山生产安全，防止煤矿突水，陷落柱的解译非常重要。由于大的陷落柱的落差及范围较大，解译时相对容易。目前长轴大于等于25m的陷落柱，准确率可达到80%。较小的陷落柱解译比较困难，可以采用剖面对比、地震属性识别、相干技术联合解译小规模陷落柱。

2.3褶曲的解译

勘探区的新生界较平缓，反射波同相轴可以较 可靠地反映地层褶曲形态，在时间剖面上反射波同相轴的隆起即是背斜，凹陷即为向斜。分析T3波的起伏情况，可获得褶曲的基本形态。回转波的形成受反射界面 曲率、埋深条件的制约，当界面满足反射波回转条件时，常有回转波出现。

3结论

在煤田地质构造勘探中，使用以高分辨率地震为主要手段的综合物探方法，合理的进行工作量设计，综合运用各种勘探手段，优化技术设计方案，基本查明了煤田的地质构造情况。采用剖面对比、地震属性识别、相干技术查明了区内小断层及煤层赋存范围甚至煤层厚度变化趋势等。目前，高分辨率地震是煤田地质勘探的主要手段，在节约勘查成本缩短勘查周期的同时提高了勘查精度，为煤矿的设计、施工及生产提供了可靠的地质依据。

参考文献

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