煤田地震勘探技術的應用研究

武 程

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西 太原 030006)

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煤田地震勘探技術的應用研究

武 程

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西 太原 030006)

以煤田地震勘探技術的相關經驗為基礎，介紹了煤田地震勘探技術的基本概念、發展現狀與應用情況，并著重探討了該勘探技術的未來發展趨勢，有利于煤田地震勘探技術水平的不斷提高。

煤田地震勘探，物探技術，發展趨勢

我國是一個煤炭大國，煤炭儲量十分豐富。大部分賦煤地區煤層較厚，傾角變化不大，地質情況較好，這些都十分有利于我國煤炭開采。但是，大多數礦井建設階段面臨的一個問題就是不能充分分析井田精查地質勘探資料，未能根據這些資料合理布置采區，不能準確把握煤層厚度變化情況及頂、底板地質條件，對工作面的預測和探測工作不夠全面，這些都造成我國礦井總體效率較低。因此，我國煤田地震勘探技術的應用還有很大的發展空間。

1 煤田地震勘探技術基本概念

地震勘探技術以巖石的彈性差異為物理基礎。當在地面施加的人工地震波在地下傳播時，會遇到各種性質不一致的巖層分界面，進而發生折射與反射等物理運動，這時在地表的檢波器會接收到各種與地震波經過的地下巖層性質有關的地震波信號，根據對這些地震波的分析判斷，可以推測出各巖層的形態與性質。由此可見，地震勘探技術的勘探程度相對于其他地球物理勘探技術有著明顯優勢。煤田地震勘探技術是一種應用較為廣泛的煤田地質勘探方法，這種技術已經逐步應用到煤田地質勘探的各個階段，對于煤田地質勘探工作具有重要意義。

2 煤田地震勘探技術發展現狀

現如今，煤田地震勘探技術發展十分迅速，主要以數字化為主要標志。煤田地質勘探工作中充分利用二維和三維地震勘探技術，可以有效解決例如煤層埋藏深度、煤層起伏變化情況、斷層分布情況以及可能危及礦井正常生產的地質災害等煤田地質勘探工作。近些年來，由于物探技術水平的大幅提高，煤田地震勘探技術也在不斷改進和發展。特別是隨著計算機技術以及電子技術取得飛速發展，煤田地震勘探技術已經發展到如今的三維甚至四維、多分量程度，為我國煤田地質勘探工作做出了卓越貢獻。

隨著科學技術的發展，煤田地震勘探相關技術也有了質的飛躍，其中主要體現在地震相解釋以及分析技術、波阻抗反演技術、三維可視化技術、神經網絡數字化處理技術等，這些理論和技術都在一定程度上為煤田地震勘探技術的發展奠定了堅實基礎。煤田地震勘探技術的一個重要部分就是后期數據處理，發展了許多諸如Geocluster，Seimic等著名軟件系統，以適應煤田地震勘探后期數據處理工作。總而言之，由于科學技術的發展以及相關學科的不斷深入研究，煤田地震勘探技術水平也在逐步提高。

3 煤田地震勘探技術的應用

近年來，隨著煤田地震勘探技術的發展，煤田地質勘探已經逐步走向地質復雜地區，特別是對于采區三維地震勘探技術的不斷發展，使得井田地震勘探工作取得巨大成就。煤田地震勘探技術的應用主要集中在以下幾個方面。

3.1 查明煤層的形態

應用煤田地震勘探技術可以有效探明目的層的具體形態，依據實施地震勘探工作區域地形及地質條件復雜程度，勘探精度可以達到85%～95%，能夠清楚查明幅度高于5 m的小型褶曲，勘探深度誤差可以達到2%之內。

3.2 勘探煤層中小斷層結構

煤田地震勘探技術的主要工作還是查明煤系地層復雜地質構造，三維地震勘探技術主要應用面積觀測方法，利用這種技術可以真實反映剖面各個斷層的變化及走向，并且在確定斷層走向與斷層落差精度方面取得了突破性進展。

3.3 劃定陷落柱與采空區范圍

地震勘探陷落柱的主要原理是：當地震反射波經過陷落柱時，反射波由高速層面進入低速層面，使得反射時間發生延遲，從而較為準確判斷陷落柱位置與塌陷深度。由于地震勘探技術發展程度還不夠完善，所以煤田地震勘探技術劃定陷落柱范圍主要集中在落差25 m以上的陷落柱，精確度可以達到80%以上。采空區范圍的確定對于煤田地質勘探工作具有重要意義，只有準確劃定采空區范圍才能保證煤礦開采的安全順利進行。采空區物理環境十分復雜，因此形成的波阻抗相差不大，還可以形成煤層反射波阻，因而在時間剖面上很難被工程技術人員識別。準確劃定采空區位置仍將是煤田地震勘探技術需要繼續探索研究的內容。

3.4 判斷煤層厚度變化及煤層所含煤矸石特性

在判斷煤層厚度變化時，需要根據特定數量鉆孔的已知煤厚準確標定比例系數，由此便可以依據煤田地震勘探資料定量判斷煤層厚度。在判斷煤層厚度變化的眾多煤田地震勘探技術中，譜矩法計算方法可以得到較為準確的結果，誤差較小。煤層中矸石帶相對于煤層而言是一個高速層，能夠與煤層形成差異較為明顯的波阻抗，更容易被識別，但是卻不能被分辨出來。

4 煤田地震勘探技術對礦井建設和生產的實際意義

煤田地震勘探技術提高了煤田地質勘探精確度，為建設高產高效礦井奠定了堅實基礎，對于指導礦井安全生產和優化礦井設計具有重大現實意義，通過判斷各種地質構造位置及范圍可以為礦井建設施工提供指導意見，從而有效減少礦井建設的盲目性。

煤田地震勘探技術可以準確查明主采煤層厚度變化情況、準確劃定采空區范圍、判斷地質構造類型及其性質、確定奧灰水頂界面位置，因此，煤田地震勘探技術可對礦井建設中可能遇到的水害等復雜問題做出有效預測。

5 煤田地震勘探技術發展趨勢

據預測，直到2050年，我國煤炭占一次能源的比重還將達到半數左右，因此，我國長期依賴煤炭作為主要能源的情況不會發生太大變化，為了我國煤炭能夠穩定供應，煤炭工業勢必走向可持續發展之路。隨著煤田地震勘探技術的不斷發展，煤炭開采企業對于物探工作提出了更高要求，在一定程度上促進了我國煤田地震勘探技術的推廣與應用。今后，我國煤田地震勘探技術發展趨勢主要有以下幾點。

5.1 煤田地震勘探設備逐步走向數字化

地震勘探技術發展了將近半個世紀，地震勘探設備由最初的光點儀發展到之后的模擬儀，最終發展到現在的數字地震儀。隨著計算機技術以及電子元件的不斷發展，煤田地震勘探設備數字化程度將會不斷加強。今后，我國煤田地震勘探設備及相關數據處理軟件將會向著高數字化方向繼續前行。

5.2 對于煤田地震勘探技術的資金投入將會大幅增加

只有進行切實可行的高精度、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進展，而進行這項工作的前提就是具有先進的儀器設備。擁有了先進的儀器，我們還需要加強對于煤田地震勘探技術相關人才的培養工作，這些都將需要我們加強經濟投入，而這對于礦井甚至我國物探工作來說所帶來的利益卻是不可估量的，可以說這是一項一本萬利的工程。

5.3 強化煤田地震勘探工作中巖性分析解釋的工作

目前的煤田地震勘探工作大多還是停留在定性基礎上，而這遠不能滿足我國煤礦開采的要求，在今后的煤田地震勘探工作中，我們要努力提高勘探精度，從定性逐步向定量發展，精確判斷煤層特點與性質各種地質情況等。只有這樣才能為我國礦井建設提出準確可靠的指導性意見。

6 結語

隨著信息化與計算機技術的飛速發展，我們正在逐步走向“數字地球”。這也就是說今后地球上的各種資料都可以以數字形式進行記錄，人們將會更加直觀準確地認識地球。這對于煤田地震勘探技術的最主要影響就是數字化數字儀，通過數字處理各種地震勘探問題，使得煤田地震勘探工作更加便捷更加可靠，從而為礦井的安全順利施工提供可靠的地質保障。相信不久的將來，我們的煤田地震勘探技術將會更加成熟，更加準確。

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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，助理工程師

TD163

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