利用三維地震資料探測煤層采空區

師紅權 程增慶

【摘 要】煤層被采空后就形成了煤層采空區，煤層采空區的地震探測是利用地震波的動力學特征和運動學特征。地震波在煤層采空區的響應特征是：煤層波的中斷、消失，下層反射波表現出下拉的現象，沿層屬性分析表現為能量的變弱等。本文給出了一個實例說明三維地震資料探測煤層采空區的實用性和有效性。

【關鍵詞】煤炭；三維地震；煤層；探測；采空區

0.引言

地震勘探自問世以來，在構造勘探上取得了巨大的成功，現在煤炭生產基本上均在采用三維地震勘探技術和其成果，在地震地質條件適合的地區，三維地震勘探技術基本上可以查明落差大于5m的斷層。但是對于采空區的探測是三維地震勘探的一個優勢，尤其是在老空區、采空區的探測中，顯示了三維地震勘探的強大生命力和高精度。

煤炭主要賦存于中生界和中生界地層中，這種地層結構對地震波的傳播是有利的。

1.采空區的地質地球物理特征

1.1采空區的地質特征

煤礦采煤工作面內的煤層回采后，煤層上覆地層失去下部煤層的支持就要形成采空區，煤層采空區就要產生巖石的冒落，產生我們所說三帶：冒落帶、導水裂隙帶和巖石位移變形帶，在三帶區的上覆巖層隨之下沉，地面常能看到采空區下沉的痕跡，地面下沉一般表現為橢圓形凹陷。

1.2采空區的地震地質模型特征

煤層采空區產生的三帶，三帶巖石產生垮落與松動后，巖石孔隙度增加致使地震波速度下降，在三帶區與冒落帶、導水裂隙帶和巖石位移變形帶形成對應的煤層速度變小區。在采空區上方形成一個速度下降區，在煤層下方是高速區。在煤層上下方地震波速度形成一個低中高的速度變化區。

1.3采空區的地震時間場特征

對于一個水平的地質模型，煤層采空區產生的三帶致使地震波速度下降后，在冒落帶、導水裂隙帶和巖石位移變形帶形成對應的煤地震反射時間增加就是地層速度變小所產生的結果。

1.4采空區的地震波場特征

采空區的地震波場特征認識是大同礦區煤炭三維地震所要解決的重要前提。采空區在時間場上表現為采空區的時間下拉，在地震振幅特征上表現為政府變弱或空白。在時間剖面上表現為采空區同相軸的中端、錯斷或消失，在水平切片上表現為振幅值的減弱、反相等。

2.煤層采空區實例研究

煤層采空區產生煤層上覆巖層的坍塌產生上覆地層垮落、破碎和彎曲變形，地震波在采空區上覆地層傳播過程中的由于速度減小、巖石孔隙增加而致使地震波的傳播能量損失，在采空區的地震波往往呈現為零亂反射，采空區反射波的同相軸中斷、錯斷或消失是其主要特征，由于采空區的速度變低使得反射波時間場出現下拉和延遲現象，一般情況下由于采空的影響時間向下延遲5-15ms。這些特征就是我們識別和解釋采空區的依據，在研究區一個工作面的四周煤層沒有采空，工作面內的反射波出現凌亂反射，反射波同相軸出現中斷。從垂直地震剖面上，煤系地層、煤層等產生的地震波組均出現上述變化特征：反射波同相軸的突然中斷、小時、延遲等。圖2為煤層反射波的沿層振幅屬性切片，根據圖1和2，同時利用前述采空特征對本區地質地質成果進行了綜合解釋：中部存在煤層一個煤層采空區，解釋的依據是在地震時間剖面的同相軸突然中斷，在沿層振幅屬性切片存在連片的弱振幅分布特征。

3.結束語

本文通過煤炭采空區地震解釋的實例研究顯示的采空區反射特征及三維地震解釋采空區的應用表明，三維地震資料解釋煤炭采空區效果顯著。實際解釋利用多種數據體的研究表明，相對波阻抗的地震道積分剖面更加有利于解釋采空區，以三維可視化解釋技術為主的多屬性分析技術可以提高解釋成果的精度。結合測井資料和地震資料的地震反演數據體，進行地震多屬性分析技術，是提高三維地震勘探構造解釋精度的手段，充分利用三維數據體的地層信息結合與鉆井資料、測井資料及巷道實見資料綜合研究礦井地質資料可以進一步提高煤礦地質成果的精度，為煤礦開采提供高精度的地質成果，實現煤礦的高產高效及礦山的地質安全及安全生產。

【參考文獻】

[1]羅春喜，程增慶等.利用地震道積分技術識別三維地震解釋的陷阱[J].中國煤田地質，2007，1.