反射槽波聯合地震屬性在塔山礦預測斷層的應用

姜宇升，馬彥龍，吳國慶

(1.晉能控股煤業集團 塔山煤礦， 山西 大同 037000； 2.中煤科工集團 西安研究院有限公司， 陜西 西安 710077)

槽波探測與三維地震勘探是解決煤礦地質構造問題的有效手段，槽波探測分為透射法與反射法，兩種方法都有各自解決的地質問題，反射法可利用單條巷道向兩側進行探測，解決了工作面布置的問題。地震屬性分析是三維地震資料解釋的一個分支，可利用多種屬性的特征綜合刻畫斷層的形態。針對塔山礦的構造特征，基于反射槽波與地震屬性分析，通過8234工作面的實際應用，對反射槽波頻散和速度進行分析，解釋斷層的走向和位置，再結合三維地震資料，進行多個工作面范圍的屬性分析，綜合解釋下個工作面的斷層走向及位置，為工作面的布置提供可靠的地質保障。

1 反射槽波探測

反射法的有效波是反射槽波信號。如果槽波在煤層中傳播遇到了煤層中的不連續體，即遇到了地震波的波阻抗(速度和密度差異)的分界面，就會產生反射槽波信號，因此，識別出這些反射槽波信號就能直接判斷出煤層不連續體的位置。如圖1所示，激發點與接收點布置在同一巷道內，槽波反射法的最大優點是可以在一條煤巷中向兩側進行小構造的勘探，這在采礦中的實用價值特別大。

2 地震屬性分析

地震屬性的提取是進行屬性解釋的基礎，地震屬性的提取是指應用“三高”地震資料，采用多種數學方法，如傅氏變換、復數道分析、自相關函數和自回歸分析等，提取出反映地震波幾何形態、運動學、動力學和統計學特征的屬性參數。煤層中構造的存在，勢必造成目的層與圍巖的物性差異，這種差異可能體現在地震波的時間、地震波的頻率、振幅、相位差異。故計算、研究包含目的層在內的一定厚度(時間剖面上顯示為時間)“層”的各種層地震屬性，可能有助于發現小的構造與地質異常體。常用的層屬性包含振幅和能量屬性、頻率類屬性、相位屬性、波形屬性以及其他屬性。

3 探測應用

3.1 工作面概況

塔山礦8234工作面設計平均走向長1 560 m，傾向長260 m，開采標高963～1 068 m. 工作面位于二盤區西南部，東北距離8228工作面566 m，西南未開拓，東南以二盤區輔運巷為界，西北至四盤區邊界。上覆無侏羅系采空區，蓋山厚度在284～574 m，平均384 m. 開采3#—5#煤層，厚度18.0～25.55 m，平均21.40 m，為特厚煤層，直接頂和直接底均為泥巖，工作面內煤層與圍巖的物性(密度、速度)差異較大，槽波發育較好，故煤層與圍巖的波阻抗差異較大，煤層與圍巖間的界面呈現為較好的地震波阻抗界面。

3.2 工程布置

8234工作面槽波探測沿2234巷北側、5234巷南側布置激發點和接收點，道距10 m、炮距20 m，分布向8234工作面北側和南側探測，施工布置見圖2.

圖2 施工布置圖

3.3 單炮及頻散分析

共采集了140個槽波記錄，圖3為其中一個記錄，可以明顯的看出，斷層反射槽波發育較好。

圖3 反射槽波記錄圖

通過頻散分析(圖4)，實際資料槽波埃里相主頻為100 Hz，槽波速度約為1 200 m/s，對數據進行100～150 Hz的帶限濾波，然后進行成像分析。

3.4 反射槽波成像

在對反射槽波進行增強處理后，首先采用繞射波偏移成像算法對2234巷、5234巷內測與外側激發與接收進行反射槽波CDM成像(圖5).

圖4 頻散分析圖

圖5 反射槽波斷層成像圖

3.5 地震屬性分析

本次屬性分析結合槽波解釋的結果，在構造解釋中將時間剖面的斷點解釋與屬性分析的面展布相結合，既驗證了時間剖面解釋的斷層成果(圖6)，也可以對斷層的走向進行指導和修正。

圖6 8234工作面三維地震屬性圖

反射槽波探測與地震屬性進行疊合分析，兩者相互印證，斷層走向和位置基本一致，解釋走向NW，傾向SW，在勘探區內延展長度約1 250 m，根據打鉆驗證，斷層位置可靠。

4 結 論

通過反射槽波探測聯合地震屬性分析在塔山礦預測斷層的應用研究，總結如下：

1) 特厚煤層槽波主頻較低、速度較高，單炮記錄顯示反射槽波發育較好。

2) 振幅、相干和曲率等地震屬性可以刻畫斷層的大致走向，結合反射槽波共同確定斷層的走向和位置。

3) 根據回采驗證，塔山礦宜采用反射槽波探測構造結合三維地震屬性分析，為工作面的布置提供可靠的地質保障。