煤矿小断层正演模型敏感属性优选

车建英

(中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院，河北 涿州072750)

1 概述

煤田小断层的探测一直是煤矿开采关注的热点之一，也是当前智能精准开采急需解决的关键点之一。由于煤层地质条件的差异，小断层规模小，隐蔽性强，小断层的识别准确度依然没有把握。当前，利用物探技术探测小断层的方法很多，但对于5m以下的断层，没有一套可靠的方法来指导预测。这对于实现煤矿的精准开采就缺少可靠的手段，因此本文通过小断层发育的复杂性及在地震响应特征的特殊性。

2 煤矿小断层正演模型参数

为了更好的认识小断层的本质特征，建立了与煤矿实际开采类似的正演模型。其中，煤层顶析为泥岩，底析为砂岩，煤层厚度3.5m，从左到右断层落差分别为3m、2m、5m，对应横向位置不受地震横向分辨力的影响。正演地质模型如图1 示。

图1 小断层正演地质模型示意图

模型参数如表1 所示。

表1 正演模型地层参数

3 敏感属性优选

通过对正演模型提取振幅类、频率类属性，优选出小断层的敏感属性。对目标层位提取以下属性：

3.1 主振幅属性分析。通过对煤层的主振幅分析可知，图2-（a）中1、2、3 部位煤层反射波在频率域的振幅值比其它部位煤层反射波在频率域的振幅具有衰减减弱的特征。

图2 模型正演煤层反射波相干系数分析成果

3.2 频带宽度属性分析。通过对煤层频带宽度进行分析，图2-（b）中1、2、3 部位煤层反射波在比其它部位煤层反射波有异常响应。断层构造会造成反射波频带宽度变化，2m 得微小断层机会没有异常响应，3m 的断层属性幅值怪异，波动大，干扰严重，而5m 的断层收到的影响小。

3.3 吸收系数属性分析。通过对煤层该属性进行分析，图2-（c）中1、2、3 部位煤层反射波的吸收系数幅值有波动差异。可以看出，2m 的微小断层的波动较小，3m 的断层波动剧烈，5m 的断层在吸收系数的属性下，显示为2 个断层。因此，分析得出吸收系数属性对于小断层甚至微小断层的识别能力较弱，异常响应不清晰，波动很大。如果在实际资料中，加上随机噪声的干扰，识别能力还会进一步减弱，所以对于小断层识别的属性提取中，一般不考虑。

3.4 主频能量属性分析。通过对煤层主频能量属性进行分析，图2-（d）中1、2、3 部位煤层反射波在主频能量值值比其它部位煤层反射波在主频能量值具有衰减减弱的特征。图2-（d）与主振幅属性图大致一样，都属于频率域属性，得出来的异常响应形态也一样。

3.5 相干系数属性分析。相干系数在之前的正演模拟中一直被用于优质属性拿来比较，它对于断层构造比较敏感，能识别出小断层甚至微小断层（无噪声情况下），详见图2-（e）。

3.6 中心频率属性分析。中心频率属性也属于频率域属性，但是对于小断层识别这方面，要比主频率属性更好，它对5m 和3m 的断层有反映，对2m 的微小断层只有扭曲反映。而且异常响应形态不规律，在3m 断层处发生强烈的抖动，不考虑用于小断层识别的属性优选。详见图2-（f）。