利用地震屬性技術解釋煤層沖刷變薄帶

周玉華 程繼東 周恒心

（兗州煤業股份有限公司濟寧二號煤礦，山東 濟寧 272071）

濟二煤礦3上煤層為主要開采煤層，但是煤層內沖刷變薄帶比較發育，已成為制約煤層巷道掘進、工作面布置的重要因素，嚴重影響到煤礦高效穩產。為保障礦井高效開采，開采之前需要查明回采工作面、接續工作面、巷道掘進前方沖刷變薄構造的分布范圍。

本文以123上02 工作面工程實踐為例，提出利用地震屬性技術，主要是3上煤層反射波的振幅和波形信息，結合礦井地質資料圈定3上煤層沖刷變薄帶的分布范圍，其分辨能力和可靠程度高于其他傳統地質手段。

1 概況

3上煤層以亮煤為主，暗煤次之，局部含一層泥巖夾矸，煤層結構復雜。煤層厚度1.08～2.50m，平均為1.81m。煤層頂板以厚層中細砂巖為主，直接頂為粉砂巖，煤層底板為泥巖。煤層走向為近NE 向，整體呈一單斜構造，西北部高東南部低，煤層傾角0～12°，平均為5°。

濟二煤礦十二采區于2010 年進行過三維地震勘探工作，其主要勘探目的層為3上煤層和3下煤層。由于煤層的密度與速度和上下圍巖具有較大差異，是一個較好的反射界面，能夠形成能量較強的煤層反射波T3S 波和T3X 波，如圖1 所示。因此，煤層反射波可以作為構造解釋的依據，主要是解釋斷層。同時，利用地震運動學信息解釋了煤層沖刷變薄帶，但是限于當時的技術條件，其解釋結果誤差較大。

123上02 工作面位于十二采區中部，鉆孔補9-12和補9-14 均未揭露煤層沖刷帶，而在3上煤層軌道順槽掘進過程中，揭露了煤層沖刷變薄現象，但是其分布范圍與三維地震解釋結果有較大差異，對掘進施工影響較大。圖1 為123上02 工作面軌道順槽的地震剖面。

圖1 123上02 工作面軌道順槽地震剖面

圖1 中，矩形線框為3上煤層沖刷變薄范圍，與正常區域的煤層反射波比較后可以發現，對應3上煤層的T3S 波有以下變化：（1）同相軸沒有錯斷即不存在時差；（2）振幅（能量）明顯變弱；（3）波形特征發生改變。

因此，利用地震波的運動學特征，即反射波的時間—空間關系（同相軸）不能解決煤層沖刷變薄問題。從圖1 中可以看出，很難準確地從反射波同相軸上判定正常煤層和沖刷變薄帶的界限。

2 地震屬性技術

煤層反射波中含有大量地質信息，無論是煤層的構造或者巖性變化都會引起它們的變化，主要反映在密度、速度及其他彈性參量的差異上。這些差異導致了反射波在傳播時間、振幅、波形等方面的變化或異常。但是，對于煤層中的小構造異常和巖性變化，用常規的人工識別方法往往是無能為力的。

地震屬性是指從疊前和疊后地震數據中提取出來的運動學、動力學和統計學地震特殊測量值。地震屬性技術是指提取、顯示、分析和評價地震屬性的技術[1]。在煤田地震勘探中，可以利用地震屬性的變化區分構造、進行煤層結構和巖性解釋[2-6]。

地震屬性的類型很多，要根據解決的地質問題來選擇相應的地震屬性。根據解決3上煤層反射波在沖刷變薄帶的地震響應，本次選擇了T3S 波的振幅和相干（波形相似性）特征。

3 煤層沖刷變薄帶的解釋方法

針對T3S 波在沖刷變薄帶的變化，提取了3上煤層反射波的屬性參數，包括振幅和相干特征，得到沿3 上煤層反射波的振幅切片灰度圖和相干切片灰度圖，如圖2 所示。

圖2 3上煤層反射波地震屬性切片

圖2（a）中的灰度表示3上煤層反射波的振幅（能量）變化?；疑硎痉瓷洳芰繌姡疵簩雍穸容^大且穩定；黑色表示反射波能量變弱甚至消失，即煤層厚度變薄以致完全被砂巖置換（煤層沖刷缺失）。在123上02 工作面中，可以確定煤層沖刷變薄帶CSD1。

圖2（b）中的灰度表示3上煤層反射波的相干性（波形相似性）變化。黑色表示煤層厚度較大，則反射波形穩定；灰色表示煤層厚度變薄以致完全被砂巖置換（煤層沖刷缺失），則反射波形發生突變。在123上02 工作面中，同樣可以確定煤層沖刷變薄帶CSD1。

分析圖2 后可以看出，3上煤層沖刷變薄在地震屬性上有明顯反應，振幅屬性的靈敏度高于相干屬性。綜合利用正常區域和沖刷變薄區域的地震屬性差異，同時結合礦井地質資料，得到123上02 工作面3上煤層沖刷變薄帶CSD1 的分布范圍，如圖3所示。

圖3 3上煤層的煤層沖刷變薄帶

圖3 中，虛線為利用地震運動學信息解釋的煤層沖刷變薄帶，實線為利用地震屬性技術解釋的煤層沖刷變薄帶，二者相差甚遠。經123上02 工作面3上煤層軌道順槽驗證，后者的解釋結果基本與礦井地質資料相吻合。同時證明，利用地震屬性技術可以確定煤層沖刷變薄帶的分布范圍，其分辨能力和可靠程度高于其他傳統地質手段。

4 結論

煤層內沖刷變薄帶是制約煤層巷道掘進、工作面布置的重要因素。利用地震屬性技術，結合礦井地質資料，能夠準確圈定煤層沖刷變薄帶的分布范圍，減少了鉆探和巷探工程量，提高了煤巷掘進速度，為煤礦高效穩產提供了地質保障。