煤田地震勘探技术的应用研究

武 程

(山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西 太原 030006)



煤田地震勘探技术的应用研究

武 程

(山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西 太原 030006)

以煤田地震勘探技术的相关经验为基础，介绍了煤田地震勘探技术的基本概念、发展现状与应用情况，并着重探讨了该勘探技术的未来发展趋势，有利于煤田地震勘探技术水平的不断提高。

煤田地震勘探，物探技术，发展趋势

我国是一个煤炭大国，煤炭储量十分丰富。大部分赋煤地区煤层较厚，倾角变化不大，地质情况较好，这些都十分有利于我国煤炭开采。但是，大多数矿井建设阶段面临的一个问题就是不能充分分析井田精查地质勘探资料，未能根据这些资料合理布置采区，不能准确把握煤层厚度变化情况及顶、底板地质条件，对工作面的预测和探测工作不够全面，这些都造成我国矿井总体效率较低。因此，我国煤田地震勘探技术的应用还有很大的发展空间。

1 煤田地震勘探技术基本概念

地震勘探技术以岩石的弹性差异为物理基础。当在地面施加的人工地震波在地下传播时，会遇到各种性质不一致的岩层分界面，进而发生折射与反射等物理运动，这时在地表的检波器会接收到各种与地震波经过的地下岩层性质有关的地震波信号，根据对这些地震波的分析判断，可以推测出各岩层的形态与性质。由此可见，地震勘探技术的勘探程度相对于其他地球物理勘探技术有着明显优势。煤田地震勘探技术是一种应用较为广泛的煤田地质勘探方法，这种技术已经逐步应用到煤田地质勘探的各个阶段，对于煤田地质勘探工作具有重要意义。

2 煤田地震勘探技术发展现状

现如今，煤田地震勘探技术发展十分迅速，主要以数字化为主要标志。煤田地质勘探工作中充分利用二维和三维地震勘探技术，可以有效解决例如煤层埋藏深度、煤层起伏变化情况、断层分布情况以及可能危及矿井正常生产的地质灾害等煤田地质勘探工作。近些年来，由于物探技术水平的大幅提高，煤田地震勘探技术也在不断改进和发展。特别是随着计算机技术以及电子技术取得飞速发展，煤田地震勘探技术已经发展到如今的三维甚至四维、多分量程度，为我国煤田地质勘探工作做出了卓越贡献。

随着科学技术的发展，煤田地震勘探相关技术也有了质的飞跃，其中主要体现在地震相解释以及分析技术、波阻抗反演技术、三维可视化技术、神经网络数字化处理技术等，这些理论和技术都在一定程度上为煤田地震勘探技术的发展奠定了坚实基础。煤田地震勘探技术的一个重要部分就是后期数据处理，发展了许多诸如Geocluster，Seimic等著名软件系统，以适应煤田地震勘探后期数据处理工作。总而言之，由于科学技术的发展以及相关学科的不断深入研究，煤田地震勘探技术水平也在逐步提高。

3 煤田地震勘探技术的应用

近年来，随着煤田地震勘探技术的发展，煤田地质勘探已经逐步走向地质复杂地区，特别是对于采区三维地震勘探技术的不断发展，使得井田地震勘探工作取得巨大成就。煤田地震勘探技术的应用主要集中在以下几个方面。

3.1 查明煤层的形态

应用煤田地震勘探技术可以有效探明目的层的具体形态，依据实施地震勘探工作区域地形及地质条件复杂程度，勘探精度可以达到85%～95%，能够清楚查明幅度高于5 m的小型褶曲，勘探深度误差可以达到2%之内。

3.2 勘探煤层中小断层结构

煤田地震勘探技术的主要工作还是查明煤系地层复杂地质构造，三维地震勘探技术主要应用面积观测方法，利用这种技术可以真实反映剖面各个断层的变化及走向，并且在确定断层走向与断层落差精度方面取得了突破性进展。

3.3 划定陷落柱与采空区范围

地震勘探陷落柱的主要原理是：当地震反射波经过陷落柱时，反射波由高速层面进入低速层面，使得反射时间发生延迟，从而较为准确判断陷落柱位置与塌陷深度。由于地震勘探技术发展程度还不够完善，所以煤田地震勘探技术划定陷落柱范围主要集中在落差25 m以上的陷落柱，精确度可以达到80%以上。采空区范围的确定对于煤田地质勘探工作具有重要意义，只有准确划定采空区范围才能保证煤矿开采的安全顺利进行。采空区物理环境十分复杂，因此形成的波阻抗相差不大，还可以形成煤层反射波阻，因而在时间剖面上很难被工程技术人员识别。准确划定采空区位置仍将是煤田地震勘探技术需要继续探索研究的内容。

3.4 判断煤层厚度变化及煤层所含煤矸石特性

在判断煤层厚度变化时，需要根据特定数量钻孔的已知煤厚准确标定比例系数，由此便可以依据煤田地震勘探资料定量判断煤层厚度。在判断煤层厚度变化的众多煤田地震勘探技术中，谱矩法计算方法可以得到较为准确的结果，误差较小。煤层中矸石带相对于煤层而言是一个高速层，能够与煤层形成差异较为明显的波阻抗，更容易被识别，但是却不能被分辨出来。

4 煤田地震勘探技术对矿井建设和生产的实际意义

煤田地震勘探技术提高了煤田地质勘探精确度，为建设高产高效矿井奠定了坚实基础，对于指导矿井安全生产和优化矿井设计具有重大现实意义，通过判断各种地质构造位置及范围可以为矿井建设施工提供指导意见，从而有效减少矿井建设的盲目性。

煤田地震勘探技术可以准确查明主采煤层厚度变化情况、准确划定采空区范围、判断地质构造类型及其性质、确定奥灰水顶界面位置，因此，煤田地震勘探技术可对矿井建设中可能遇到的水害等复杂问题做出有效预测。

5 煤田地震勘探技术发展趋势

据预测，直到2050年，我国煤炭占一次能源的比重还将达到半数左右，因此，我国长期依赖煤炭作为主要能源的情况不会发生太大变化，为了我国煤炭能够稳定供应，煤炭工业势必走向可持续发展之路。随着煤田地震勘探技术的不断发展，煤炭开采企业对于物探工作提出了更高要求，在一定程度上促进了我国煤田地震勘探技术的推广与应用。今后，我国煤田地震勘探技术发展趋势主要有以下几点。

5.1 煤田地震勘探设备逐步走向数字化

地震勘探技术发展了将近半个世纪，地震勘探设备由最初的光点仪发展到之后的模拟仪，最终发展到现在的数字地震仪。随着计算机技术以及电子元件的不断发展，煤田地震勘探设备数字化程度将会不断加强。今后，我国煤田地震勘探设备及相关数据处理软件将会向着高数字化方向继续前行。

5.2 对于煤田地震勘探技术的资金投入将会大幅增加

只有进行切实可行的高精度、多分量地震勘探工作，才能在煤田地震勘探方面取得突破性进展，而进行这项工作的前提就是具有先进的仪器设备。拥有了先进的仪器，我们还需要加强对于煤田地震勘探技术相关人才的培养工作，这些都将需要我们加强经济投入，而这对于矿井甚至我国物探工作来说所带来的利益却是不可估量的，可以说这是一项一本万利的工程。

5.3 强化煤田地震勘探工作中岩性分析解释的工作

目前的煤田地震勘探工作大多还是停留在定性基础上，而这远不能满足我国煤矿开采的要求，在今后的煤田地震勘探工作中，我们要努力提高勘探精度，从定性逐步向定量发展，精确判断煤层特点与性质各种地质情况等。只有这样才能为我国矿井建设提出准确可靠的指导性意见。

6 结语

随着信息化与计算机技术的飞速发展，我们正在逐步走向“数字地球”。这也就是说今后地球上的各种资料都可以以数字形式进行记录，人们将会更加直观准确地认识地球。这对于煤田地震勘探技术的最主要影响就是数字化数字仪，通过数字处理各种地震勘探问题，使得煤田地震勘探工作更加便捷更加可靠，从而为矿井的安全顺利施工提供可靠的地质保障。相信不久的将来，我们的煤田地震勘探技术将会更加成熟，更加准确。

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Application research on coalfield seismic survey technology

Wu Cheng

(ShanxiAcademyofCoalHydrogeologySurvey,Taiyuan030006,China)

Taking relevant coalfield survey technology experience, the paper introduces basic concept, development status and application of coalfield seismic survey technology, and mainly explores its future development trend, which will be some help for continuously improving coalfield seismic survey technology level.

coalfield seismic survey, geophysical prospecting technique, development trend

1009-6825(2015)01-0089-03

2014-10-30

武 程(1984- )，男，助理工程师

TD163

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