高分辨地震技術在煤田勘探中的應用

侯杰

（東方地球物理公司遼河物探處物探方法研究所，遼寧 盤錦 124010）

高分辨勘探無論從地質效果，還是儀器設備、方法技術都已取得很大的進展，人工激發的彈性波在地下不同介質中的傳播，野外采集可以獲得更高分辨率和保真度的地震資料，能反映出不同波速和密度界面的地下構造，及與圍巖有差異的異常體的分布位置。

1 煤田勘探現狀與問題

經過十幾年的大力發展，中國煤炭地震勘探從無到有，從二維到三維，地震采集、處理和解釋技術有了大幅度提高，成為煤炭資源綜合勘探不可或缺的重要手段，特別是三維地震勘探技術的推廣應用，地震勘探的精度和分辨率大大提高，三維地震取得的地質成果得到了廣大煤炭企業和社會的一致認可，成為我國煤炭生產、建設、安全所必須的重要手段。但是受地質報告精度的影響，一些礦井工作面布置不合理、個別礦井遇地質構造后，巷道、礦井突水被淹，安全效益差。因此提高新建礦井及生產礦井地質勘探的精度，成為煤田地質勘探迫在眉睫的課題。

1.1 常用勘探方法

地震勘探主要應用于細小構造、采空區、老窯巷道、陷落柱；地面電磁法主要用于工作面及相鄰區域水文地質條件探查、老窯勘察、采空區探查、煤礦水文地質補充勘察、含水陷落柱勘察、火燒區勘察；礦井全方位電磁法用于掘進工作面超前探測、巷道頂底板含水層深度及富水范圍探測、回采工作面頂底板富水區域探測。但在實際應用過程中仍有許多問題沒有解決，不能很好地滿足煤礦生產安全及高產高效的要求，同時煤炭生產企業對這項技術又提出了更高的要求。這就需要我們繼續進行深入研究。為此提出了精細地震勘探技術，以滿足煤炭資源勘探和煤礦建設、生產、安全日益增長的需求和地震勘探技術發展的需要。

1.2 煤田勘探的技術需求

（1）預測煤層埋深、厚度及厚度變化趨勢。

（2）分辨褶皺、向斜、背斜及煤層的分叉、合并區域形態。

（3）識別和描述小斷層，小斷塊及其構造形態。

（4）探測地下老窯、廢棄巷道位置。

（5）識別采空區、巖溶塌陷區、陷落柱。

1.3 煤田勘探存在的問題

（1）觀測系統設計問題。觀測系統設計依據不充分，套用或延用固定的觀測系統現象較多，野外變觀隨意性強，炮檢距分布不均勻。

（2）測量資料的準確性問題。施工炮檢點位移較多，后續成孔激發、接收工作跟不上，最終測量資料的準確性值得思考。

（3）激發點布設及成孔問題。很多勘探區工農業較發達，工農矛盾突出，各種障礙物影響激發點合理布設和實施。

（4）縱、橫向分辨率問題?？v、橫向分辨率低，小斷層、小陷落柱等構造存在遺漏現象。

（5）偏移成像問題。有些地區構造、煤層復雜多變，煤層傾角大，共中心點道集反射點散射問題嚴重。

我國聚煤盆地類型多樣、構造十分復雜，煤田地質工作的難度很大，而對地質報告精度的要求卻日益提高。

2 高分辨地震技術在煤田勘探的應用

根據地震勘探原理，地震數據的頻率決定了縱向和橫向分辨率。菲涅耳帶的直徑決定了偏移前的橫向分辨率，而菲涅耳帶厚度決定了偏移前的縱向分辨率。

地震勘探數據的頻率對分辨率起著決定性作用。頻率越高分辨率越高，反之則越低。頻率的高低也決定著地震采集觀測系統的選擇、接收方式及處理時的技術運用。所以，地震勘探數據的頻率是一項基礎性、決定性指標。

圖 常規三維勘探與高分辨三維勘探的效果對比

3 室內模型模擬煤田勘探能力

3.1 橫向模型分析

（1）設計高度2.5米的巷道在地震模擬記錄上是可以識別的。

（2）從射線追蹤的模擬記錄看，2.5米道距模擬結果比5米道距明顯。

（3）對于巷道中充填水或空氣，對模擬結果沒有明顯影響。

（4）在波動方程正演結果中，10次覆蓋與15次覆蓋的模擬結果基本相當。

3.2 縱向模型分析

（1）設計長度100米的斜巷道在射線追蹤的模擬記錄上識別比較困難的。

（1）從射線追蹤的模擬記錄看，2.5米道距模擬結果比5米道距相當。

（2）對于巷道中充填水或空氣，對模擬結果沒有明顯影響。

結語

目前的地震勘探技術可以較有效地識別、解釋斷距大于2米的斷層，可以識別長軸長度20m以上陷落柱，對各種形態的采空區有較準確的認識。采用單個數字檢波器采集，可以盡可能接收地震波場全部有效信號，以獲取更豐富的原始資料信息。使用點源小藥量高速層激發，保證低噪聲環境接收，對保證原始資料品質有較大的益處。采用高密度、寬方位、正交、對稱采樣觀測系統，滿足室內各種噪音壓制處理技術的使用。精細的預處理、高精度動靜校正、提高分辨率處理等技術對地震資料細節的體現起到至關重要的作用。地震多屬性分析是地識別煤層各種地質現象的有效手段。

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