试析三维地震技术在探测煤矿地质构造中的应用

陈超

摘  要：如今社会的正常运转离不开煤矿资源，这是因为煤矿资源与工业生产活动有着密切的联系，开展煤矿资源开采活动需详细掌握区域地质条件。基于此，文章探讨探测煤矿地质构造任务的基本情况，并讨论探测方法及技术措施的使用，深入思考三维地震技术在探测煤矿地质构造中的具体应用情况。从地质地震条件、地形条件、解释地震地质、解释煤层区等方面入手进行总结，以供参考。

关键词：煤矿地质;岩石硬度;网格加密

中图分类号：P631.4        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）21-0171-02

Abstract： Nowadays， the normal operation of society is inseparable from coal mine resources， because there is a close relationship between coal mine resources and industrial production activities， and it is necessary to grasp the regional geological conditions in detail to carry out coal mining activities. Based on this， this paper discusses the basic situation of the task of exploring coal mine geological structure， discusses the use of detection methods and technical measures， and thinks in depth about the specific application of three-dimensional seismic technology in the exploration of coal mine geological structure. It is summarized from the aspects of geological and seismic conditions， topographic conditions， interpretation of seismogeology， interpretation of coalbed areas， etc.， for reference.

Keywords： coal mine geology; rock hardness; grid densification

引言

在探測煤矿地质构造中运用三维地震技术能获得较为准确的探测数据，所获得的地质资料有利于地质构造的研究，在预测煤炭厚度变化趋势的工作中也能发挥一定作用，从而有效解决煤炭生产后备接替基地的相关问题。在不同的区域内，地质概况有较大差异，会深刻影响到煤矿地质的构造情况。

1 探测煤矿地质构造任务的基本情况

比如在某次三维地震勘探工作中，共需要完成三维地震线束7束，探勘的面积是4.2平方千米。测得偏移前的覆盖面积是4.65平方千米，该工程的施工面积是5.35平方千米，共有3871个生产物理点，这一数字超过了设计的生产物理点324个。勘探区域内有一条小河，该小河常年有水。该区域中的最高点位于中西部，测得标高为834米，该区域的最低处位于中东部，测得标高为792米，最大高差为42米。从测得的数据和实际情况来看，该区域的地势比较平坦，在该区域内常年种植庄稼农作物[1]。

2 探测方法及技术措施

探测活动应保证原始数据的准确性，探测的过程应该按照相应的设计要求进行。国家对煤炭煤层气地震勘探活动有相应的规范标准，对煤炭资源勘探工程也有相应的要求。在确定各种参数时，应运用试验的方法。在选择技术措施的工作中，应当将不同的地质条件考虑在内，在整个施工过程中，试验活动都不可或缺。应该采取的技术措施为查看检测仪器的功能是否正常，对此需展开周期性的检测项目，目的在于保证仪器在施工过程中能正常使用。具体进行的测量活动应达到相应的精度要求，要保证每一个炮点的位置编号都是准确的，都有唯一的位置和编号，便于野外施工的有效进行，同时也为做好资料处理奠定良好的基础。测量组在完成相应的工作时，应提前设置好相应的地震测线，在确保不存在计算失误的情况下才能正式投入使用。另外需要测量的指标还包括实际施工时移动的炮点和检波点的坐标，做好高程的测量工作，除此之外还要提供表明地物的测量图示。在构建观测系统的工作中，应该按照示意图的有关指示。要尽量减少空炮、空道的应用，除非是要消除较大的障碍物。按照设计的标准要求激发井深，科学控制药量。将炸药沉放深度作为激发井深的设计依据。在埋置检波器的工作中，应坚持的原则是挖坑、插直和压实，要将风吹草动的干扰降低到最小。

3 三维地震技术在探测煤矿地质构造中的应用

3.1 浅层区和深层区的地震地质条件

比如在某地区内采区大多被黄土所覆盖，有非常多的耕地。在浅表层，岩土主要是黄土、坡积物、亚黏土和风化的岩石。由于前表层的沉积物受到了含水程度和岩性差异的影响，产生了多种干扰波，包括沟塬之间产生的次生干扰波和侧面波。正是因为如此，该地区浅层的地震地质条件不够好。对该地区深层的地震地质条件加以分析，发现采区内含有煤岩层的沉积环境不够稳定，呈现出较为稳定状态的是上下层的岩性组合和煤岩层的岩性组合。在主要的标志层和煤层的钻孔测井曲线中，差别特征比较明显，区分形态难度不大，其内部物理性质也有很大的不同，由此可见该地区的深层地震地质条件比较好。

3.2 成孔需考虑地表和地形条件

在选用成孔工具的过程中，要将地表和地形条件考虑在内，可使用风钻完成岩石出露区的成孔工作。该过程的工作原理是借振动的力量将岩石震碎，从而形成粉末，之后还要使用高压气流将粉末冲走。岩石硬度越大，使用该技术的效果就越好，在具体的应用中表现出的优点是使用轻便，基本不会受到地形条件的影响，可到达的最大深度是6米。如果需要在表层有薄土层或者是风化层的位置上使用该技术，则需要先将土层清理干净。运用水钻和人工推磨钻完成黄土覆盖区的成孔工作。水钻的适用区域是黄土覆盖区，人工推磨钻成孔的技术主要运用于水钻无法到达的区域，通常情况下，这些区域内的地形条件都比较差。坡积物区的钻孔工作需要用到人工钢钎，将多个煤矿井组合起来，以形成激发效果，为了保证能正确选择激发点的位置，应当坚持“五避五就”的原则，需要躲避的区域有干、高、碎、陡、土的位置，“就”的五個区域分别是湿、低、整、缓、岩。而在黄土区内，就应该坚持如下原则：在地形上需避高就低，在近地表速度上应避低就高，而在黄土以及砾石方面则应该坚持避土就砾的原则，选择黄土应该坚持避厚就薄的原则，就黄土含水性而言，应该坚持避干就湿的原则。展开成孔工作需运用不同的成孔方法，能够将地形、地表、地质条件考虑在内，从而科学处理本区的成孔问题[2]。使得成孔的到位率达到符合要求的标准，获得较为均匀的叠加次数，得到较为优质的成孔质量。

3.3 反映煤矿三维地震全程地质情况

运用矿井三维地震全程地质勘探预测方法，优化三维地震处理的效果，并进一步提高解释的精度。查明地质构造情况，主要覆盖的范围是采掘活动会影响到的区域。在实际勘探的过程中，能起到约束作用的是巷道揭露和钻探的结果。钻探在其中能够起到垂向的线状约束作用，而巷道揭露起到的作用是约束水平的线状。在完成了上述工作之后，需要实时验证三维地震勘探的结果，并做好分析和评价工作。在三维地震勘探的最终结果中，还需要将验证和分析后的可采煤层地址信息运用其中。对勘探区的结果进行再处理，主要是借助于迭代反馈的方法，主要面向不符合探测精度要求的勘探区的结果。需再次进行处理、解释和应用的操作。当采掘活动不断发生变化，就会出现更多煤层揭露的情况，与此同时约束条件也会不断发生变化，能够实现全过程良好控制三维地震数据的地质动态，最后所获得的数据资料就能够反映煤矿三维地震的全程地质情况。

3.4 用于解释地震地质

比如在某次探测活动中，将其中某一个煤层所形成的反射波命名为T3波，从探勘的结果来看，T3波有着比较好的连续性，在时间剖面上所形成的特征是二正一负，经合成后形成了地震的记录比对，在下层位置与3号煤层底板相对应。T3波表现出了较为明显的特征，能够在全区内完成连续追踪对比活动。在确定地震反射波的任务中，具体情况是地震波系有着很高的相似度，而且勘探区地层的整体沉积情况也比较稳定，在局部位置上存在地层厚度和岩性异常的情况，同时也表现出细微的差异，而这对整个波组关系所产生的影响并不明显。在确定本次地震资料的极性时，经过了大量的分析对比，3号煤层底板与T3波的正相位相互对应，将T3波下覆约64ms的地震波命名为15-3号煤层的反射波，用T15波来表示。在三维偏移数据体上对比追踪反射波，在确定层位的工作中，应该把合成记录和钻孔资料作为重要依据，从而较好实现井和井相互之间的连续对比追踪活动，在此基础上还需要将反射波的波组特征应用其中，以较好完成追踪活动。完成解释数据的工作，可以在160m×160m的网格上进行，在此条件下就能总结出勘探区的基本构造形态和相应的布局特征。确定全区构造方案应该在20m×20m的网格中进行，完成该步骤之后还需要将网格加密至5m×5m。

3.5 用于解释煤层区

比如在某区域内勘探地层的走向是北东向，整体的走向是南北向的背斜。背斜的轴部在0709孔和检7孔之间，另外还会发育着次一级的褶曲构造。在勘探区域内的南部有断层和安昌断层，并形成了一个地堑。从探测的数据资料来看，探测区域内东北部3号煤层底板的最大标高是450米，断层上盘3号煤层底板的最小标高是20米。经测量得到地层的倾角大多是在4°到10°这个范围内。比如位于07091孔东背斜轴部附近地层的倾角大约为4°。在预测15号煤层的厚度时，会用到T15反射波的地震信息，已知资料来源于0708孔和GZ25孔15号煤层[3]。在预测的过程中，由于收集到的资料不足，而且预测的两个孔洞距离非常近，在反演整个探勘区的实际情况时有一定缺陷，另外从煤层自身结构而言，呈现出结构较为复杂的特点，所预测的煤层厚度与实际情况并不符合，因此预测活动并没有起到现实作用，另外通过综合性的分析，认为该预测区的15号煤层没有缺失区的存在。

4 结束语

综上所述，在探测煤矿地质构造中应用三维地震技术，为展开全面的探测活动提供技术支持，更好进行二次分析，给出较为科学且符合实际的解释资料。能分析出浅层区和深层区的地震地质条件，能反映煤矿三维地震全程地质情况，进行成孔作业需考虑地表和地形条件，另外运用三维地震技术还能解释地震地质和煤层区。

参考文献：

[1]李斌坤.地质构造超前探测中瑞利波技术应用分析[J].能源与节能，2020（04）：182-183.

[2]张花花.地质构造对煤炭开采的影响分析[J].石化技术，2020，27（03）：336-337.

[3]吴琰杰.三维地震技术在探测煤矿地质构造中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2019（02）：149-150+156.