三維地震在煤礦確定采空區范圍的應用

任江波

摘 要：最近幾年來，科技迅猛發展，煤炭資源經歷多年的開發，大部分的煤炭開采地區均造成了大量的采空區，尤其是在煤炭資源埋藏淺的地區分布有許多的小煤礦，小煤礦的無序開采造成大量的情況不明的小煤窯采空區。通過研究，三維地震勘探技術因其控制采空區工作中的良好效果，得到了廣泛的推廣應用。采空區容易誘發地面塌陷、地裂縫、地震、崩塌、滑坡、泥石流等多種地質災害，存在嚴重的安全隱患，因此，查明采空區分布情況對于煤礦的安全生產和后續采空區的監控及治理工作意義重大。

關鍵詞：三維地震;煤礦確定采空區范圍;應用

引言

煤層采空及頂板遭受破壞后，地震時間剖面必然反映出反射波組的能量變弱、中斷或消失，同時煤層頂部的不規則破壞會產生不同的低頻干擾。這些規律可以作為識別采空區是否存在的標志。

1基于三維地震勘探法的礦山采空區綜合探測方法

考慮到傳統的礦山采空區綜合探測方法無法對礦山采空區剖面特征進行清晰、精準的獲取，缺乏先進的計算機硬件和軟件的支撐。因此，在本文提出的基于三維地震勘探法的礦山采空區綜合探測方法中，首先，基于三維地震勘探法確定礦山采空區剖面特征，進而實現礦山采空區綜合探測。

1.1確定礦山采空區剖面特征

在基于三維地震勘探法的礦山采空區綜合探測方法中，最重要的一點就是確定礦山采空區剖面特征。利用三維地震勘探法，根據人工激發出的地震波在礦山地下巖層中的傳播路線以及時間，從而探測礦山地下巖層界面采空區的埋藏深度和形狀。在此基礎上，認識礦山地下地質構造，確定礦山采空區剖面特征。礦山采空區的剖面特征主要包括：反射波的不穩定性以及不連續性和地震波的振幅頻率異常。在一般情況下，中型和大型的礦山采空區的剖面特征具體表現為反射波的不穩定性以及不連續性。由于礦山采空區復雜的地質條件，還可以根據地震波的振幅頻率確定礦山采空區剖面特征。根據對人工激發出的地震波的振幅頻率進行分析，得知越是靠近礦山采空區地震波的振幅頻率越小。因此，三維地震勘探法是確定礦山采空區剖面特征的先進手段。必須加大對三維地震勘探法的研究投入，才能更加精確地確定礦山采空區剖面特征，進而對礦山采空區進行綜合探測。

1.2實現礦山采空區綜合探測

本文在確定礦山采空區剖面特征的基礎上，實現礦山采空區綜合探測。由于礦山采空區的面積越來越大，這就要求對礦山采空區綜合探測的數據越來越精準、可靠。考慮到三維地震勘探法能夠獲得一個較為完整的礦山采空區三維空間上的數據體。有理由相信基于三維地震勘探法的礦山采空區綜合探測能夠獲得分辨率更高的礦山采空區剖面，可以詳細描述出礦山采空區綜合探測的具體情況。為了進一步滿足礦山采空區綜合探測的實際情況，需要對礦山采空區剖面特征進行較為細致的配比。這樣一來，可以充分結合三維地震勘探法，合理制定出礦山采空區綜合探測的探測類型及探測程度，更加貼近礦山采空區的實際應用。綜上所述，基于三維地震勘探法對礦山采空區進行綜合探測早已經不是紙上談兵。應該加強三維地震勘探法在礦山采空區綜合探測方面的應用推廣，致力于為礦山開采工作帶來的更高經濟效益的同時，能夠有效避免礦山危險事故的發生。

2工作原理

三維地震勘探法的工作原理是根據地層和巖石的彈性差別，產生地層反射波，根據獲得的反射波的時間剖面，來推斷、了解地下的地質構造的特點。本區地層較為平緩，煤系地層較穩定，主要標志層間距變化不大，巖性、巖相組合特征清楚，沉積旋回清晰，物性差異明顯，煤層與其頂底板圍巖存在明顯的波阻抗差異，反射系數高，能夠形成能量強、波形突出而穩定、全區可連續追蹤對比的反射波。通過炸藥激發方式產生反射波，在地表上用檢波器對反射波進行采集，將采集到的反射波進行處理，形成地震時間剖面。煤層采空及頂板遭受破壞后，地震時間剖面必然反映出反射波組的中斷或消失，同時煤層頂部的不規則破壞會產生不同的低頻干擾。這些規律可以作為識別采空區是否存在的標志。

3數據處理中的技術方法

經過認真分析和大量試驗，總結出該區資料處理的思路：認真細致做好炮集凈化和疊前去噪;進行地表一致性分析和處理;采空區地震資料主要干擾波是低頻面波、斷棱繞射波和隨機干擾波等，所以在采空區地震資料處理中沒有采用以往的區域濾波技術，而采用自適應疊前相干噪聲壓制方法對各種干擾波進行壓制。該方法首先對噪聲頻率、視速度進行分析，根據其頻率與視速度特征在干擾波的優勢頻段內建立噪聲初始模型，然后將此噪聲模型輸入到原始數據中，用神經網絡系統檢測數據中與噪聲模型相匹配的成分，最后將噪聲去除。采取疊前偏移技術，疊前時間偏移是一種日趨成熟的地震成像處理新技術，采用小面元的地震數據，在偏移處理過程中不易產生空間假頻，有利于提高偏移成像精度。疊前時間偏移方法取消了輸入數據為零炮檢距的假設，避免了NMO校正疊加所產生的畸變，會得到比疊后時間偏移更為理想的效果。通過分頻處理解釋技術、相干體檢測技術、屬性提取等技術組合，對區內的小斷層重新進行了認識。

結語

在時間剖面上，當煤層采空之后其反射波表現為缺失、分叉、變弱、連續性變差等，采空區域煤層反射波特征與周圍非采空區煤層反射波存在明顯差別。因此，根據采空區內反射波的異常特征對采空區進行解釋圈定。此外，在資料的分析解釋過程中充分應用三維地震屬性分析技術對采空區的分布情況進行解釋。三維地震從立體空間的角度對采空區的分布范圍及埋藏深度給出了相對精確刻畫。通過對研究區內三維地震采空區的探測成果與采掘揭露的實際情況對比，表明其探測成果精度高，可靠程度高。

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