高分辨地震技术在煤田勘探中的应用

侯杰

（东方地球物理公司辽河物探处物探方法研究所，辽宁 盘锦 124010）

高分辨勘探无论从地质效果，还是仪器设备、方法技术都已取得很大的进展，人工激发的弹性波在地下不同介质中的传播，野外采集可以获得更高分辨率和保真度的地震资料，能反映出不同波速和密度界面的地下构造，及与围岩有差异的异常体的分布位置。

1 煤田勘探现状与问题

经过十几年的大力发展，中国煤炭地震勘探从无到有，从二维到三维，地震采集、处理和解释技术有了大幅度提高，成为煤炭资源综合勘探不可或缺的重要手段，特别是三维地震勘探技术的推广应用，地震勘探的精度和分辨率大大提高，三维地震取得的地质成果得到了广大煤炭企业和社会的一致认可，成为我国煤炭生产、建设、安全所必须的重要手段。但是受地质报告精度的影响，一些矿井工作面布置不合理、个别矿井遇地质构造后，巷道、矿井突水被淹，安全效益差。因此提高新建矿井及生产矿井地质勘探的精度，成为煤田地质勘探迫在眉睫的课题。

1.1 常用勘探方法

地震勘探主要应用于细小构造、采空区、老窑巷道、陷落柱；地面电磁法主要用于工作面及相邻区域水文地质条件探查、老窑勘察、采空区探查、煤矿水文地质补充勘察、含水陷落柱勘察、火烧区勘察；矿井全方位电磁法用于掘进工作面超前探测、巷道顶底板含水层深度及富水范围探测、回采工作面顶底板富水区域探测。但在实际应用过程中仍有许多问题没有解决，不能很好地满足煤矿生产安全及高产高效的要求，同时煤炭生产企业对这项技术又提出了更高的要求。这就需要我们继续进行深入研究。为此提出了精细地震勘探技术，以满足煤炭资源勘探和煤矿建设、生产、安全日益增长的需求和地震勘探技术发展的需要。

1.2 煤田勘探的技术需求

（1）预测煤层埋深、厚度及厚度变化趋势。

（2）分辨褶皱、向斜、背斜及煤层的分叉、合并区域形态。

（3）识别和描述小断层，小断块及其构造形态。

（4）探测地下老窑、废弃巷道位置。

（5）识别采空区、岩溶塌陷区、陷落柱。

1.3 煤田勘探存在的问题

（1）观测系统设计问题。观测系统设计依据不充分，套用或延用固定的观测系统现象较多，野外变观随意性强，炮检距分布不均匀。

（2）测量资料的准确性问题。施工炮检点位移较多，后续成孔激发、接收工作跟不上，最终测量资料的准确性值得思考。

（3）激发点布设及成孔问题。很多勘探区工农业较发达，工农矛盾突出，各种障碍物影响激发点合理布设和实施。

（4）纵、横向分辨率问题。纵、横向分辨率低，小断层、小陷落柱等构造存在遗漏现象。

（5）偏移成像问题。有些地区构造、煤层复杂多变，煤层倾角大，共中心点道集反射点散射问题严重。

我国聚煤盆地类型多样、构造十分复杂，煤田地质工作的难度很大，而对地质报告精度的要求却日益提高。

2 高分辨地震技术在煤田勘探的应用

根据地震勘探原理，地震数据的频率决定了纵向和横向分辨率。菲涅耳带的直径决定了偏移前的横向分辨率，而菲涅耳带厚度决定了偏移前的纵向分辨率。

地震勘探数据的频率对分辨率起着决定性作用。频率越高分辨率越高，反之则越低。频率的高低也决定着地震采集观测系统的选择、接收方式及处理时的技术运用。所以，地震勘探数据的频率是一项基础性、决定性指标。

图 常规三维勘探与高分辨三维勘探的效果对比

3 室内模型模拟煤田勘探能力

3.1 横向模型分析

（1）设计高度2.5米的巷道在地震模拟记录上是可以识别的。

（2）从射线追踪的模拟记录看，2.5米道距模拟结果比5米道距明显。

（3）对于巷道中充填水或空气，对模拟结果没有明显影响。

（4）在波动方程正演结果中，10次覆盖与15次覆盖的模拟结果基本相当。

3.2 纵向模型分析

（1）设计长度100米的斜巷道在射线追踪的模拟记录上识别比较困难的。

（1）从射线追踪的模拟记录看，2.5米道距模拟结果比5米道距相当。

（2）对于巷道中充填水或空气，对模拟结果没有明显影响。

结语

目前的地震勘探技术可以较有效地识别、解释断距大于2米的断层，可以识别长轴长度20m以上陷落柱，对各种形态的采空区有较准确的认识。采用单个数字检波器采集，可以尽可能接收地震波场全部有效信号，以获取更丰富的原始资料信息。使用点源小药量高速层激发，保证低噪声环境接收，对保证原始资料品质有较大的益处。采用高密度、宽方位、正交、对称采样观测系统，满足室内各种噪音压制处理技术的使用。精细的预处理、高精度动静校正、提高分辨率处理等技术对地震资料细节的体现起到至关重要的作用。地震多属性分析是地识别煤层各种地质现象的有效手段。

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