三维地震勘探技术在煤矿构造勘探的应用_于洋.pdf

三维地震勘探技术在煤矿构造勘探的应用于洋（黑龙江能源职业学院，黑龙江 双鸭山）摘 要：矿区综采技术发展，矿产构造勘探开始应用三维勘探技术。与传统勘探技术相比，三维地震勘探技术的优势较多，尤其表现在分辨率方面，有助于掌握主采矿层赋存状态。本文重点讨论三维地震勘探技术的应用。关键词：三维地震勘探技术；煤矿构造；勘探应用中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）矿产构造探测中，应用三维地震勘探技术的效果显著，能全面探测主采矿层的基础构造、赋存状态。三维地震勘探技术的分辨率比较高，在野外勘探中发挥技术优势。本质上看，煤矿构造类型不同，表现的地质特征也不同，应用的勘探技术差别较大。当矿产构造比较复杂时，三维地震勘探操作时应以矿层特征、断层特征为主，全面判断露天开采的各类要素，为开采作业提供参考。三维地震勘探技术原理三维地震勘探技术借助地下的岩层密度、弹性差异，采集大地对人工激发地震波的响应。利用分析、处理方式，探测地下岩层的形态、性质。图 为三维地震勘探技术的模型图。煤层开采区、未开采区的波阻抗差异明显，为三维地震探测采空区提供参考。开采煤层后，上部覆岩层会坍落，形成“三带”状态。在形成采空区、“三带”之后，原有地层层状分布变化，导致地球物理场的横向、垂向连续性遭受破坏，无法采集具备连续性的反射波，多为空白反射、短轴杂乱反射。按照采矿区的地震时间剖面表现出的特征，明确采空区的发育位置。图 三维地震勘探技术的模型图 三维地震勘探技术在煤矿构造勘探中的应用 技术应用第一，观测系统：在设计地震勘探观测系统时，满足连续采样、小面元、全方位观测的要求。采集面元达到（），纵横比约为，覆盖次数超过 次，同时确保方位角、炮间距均匀分布。施工布设期间，应用横向、纵向滚出布置线束方式。多次观测，增加采集照明度，维护地震波场的完整性。方位角持续变化，注重地层速度的研究；炮方位角、间距的变化，研究振幅，能够加强陡倾角的成像能力，准确识别裂隙层、断层、地层岩性的变化情况，识别率非常高。同时，对地表散射干扰进行控制，提升地震资料的分辨率、信噪比。第二，数据采集：地震勘探采集的小面元特点，缩小面元尺寸，选择（）尺寸，确保炮点密集分布，获取纵向与横向的地震数据，数据密度相似。收集横向信息，获取横向地震数据，数据密度相似。通过收集横向信息，提升地震资料的分辨率。开展野外勘测作业，分层勘测岩土工程地区地质，确保不同层数据的准确性，保障设计方案的合理性。同时，勘查作业要检查设备需求、钻孔规格，探测分析钻孔位置的地质状态，详细记录每次检测情况，参考误差选择高精确度数据。野外勘探作业时，需要应用静力触探试验方式，受外部因素影响，勘探人员必须降低外部影响、零漂误差，实时监测户外温度，掌握温度与检测结果的影响关系，缩小误差。同时，派遣专业监管人员，规范整个野外勘探流程，维护勘探结果准确性，减少隐患。第三，数据处理：为确保速度解释的准确性，使用非网格层对地震数据静校正处理，同时要科学分析系统速度的分析交互能力、叠加前噪声、表面相干反演、幅度补偿技术。地质勘查通过勘探开采区的地质情况，及时勘查水文地质DOI:10.13487/ki.imce.022895结构，提供评价，明确开采岩层的内部特征。综合分析岩土体的水文结构、地质特征，能够掌握岩层的物理力学数据。以力学分析法，科学分析开采岩石的移动情况，掌握内部位移、破坏、变形规律。遵循煤矿区的地层走向、倾向，优化布置勘探线、勘探孔。勘测岩土层的地质时，采用全孔取芯法获取检测样品，保证代表性，满足勘测要求，保证勘查结果的准确性。勘查地下水状态地下水具备不同的赋存状态，对地表物的危害不同。勘探人员对地下水状态勘查时，能了解基本的变化规律，分析地下水造成的侵蚀危害。检测地下水化学性质，明确地下水的侵害度，参考相关数据制订项目方案，合理选择材料，控制地下水危害。同时，采取科学防范措施，避免地下水危及地表活动，有效控制突水、涌水问题，保证矿业开采活动的顺利。合理评价勘测和设计工程地质时，地质极大影响煤矿开采作业，地质问题对煤矿开采安全的危害大，高度重视工程地质问题，顺利进行煤矿开采。煤矿结合实际情况，注重地质评价制度细化，综合勘查和分析工程地质状态，划分地质等级，维护煤矿开采的安全。地质勘探人员掌握地下水特征，综合分析实际情况，获得准确的评价结果，降低工程地质的灾害率。三维地震勘探技术的应用实例分析 矿区是一种半掩盖区，沿着道路、陡坡出露，基本为零散分布状态。区域为断层切割型褶皱构造，走向为北东向，倾角约。按照勘探资料，井田内存在边界断层（条），先期开采的断层落差大于，是一种正断层，包含褶曲（个）。煤层厚度为，含煤地层厚度为。矿区存在的地表条件，增加地震勘探的施工测量、布线、成孔难度，增加静校正参数的测定难度、资料处理难度。此外，区域内的人文活动、机械应用，都会干扰数据采集。勘探难点与基本思路基于地质条件分析，推荐三维地震勘探技术。矿区内的矿层埋藏比较浅，干扰波较强。前期勘探时，没有采用地质勘探技术勘测矿区，难以把控有效波的发生机理。通过三维地震勘探技术，能够处理不同时间段的数据信息，关注数据解释问题。总结勘探难点如下：第一，由于矿区的地震地质复杂，黄土覆盖层较厚，出现风化岩出露现象。为确保单炮记录效果，保证地质任务完成效果，应改善激发条件。按照邻区勘探经验，使用不同的成孔工具。矿的东南部，覆盖的黄土深厚，井深达到。炮井下药后埋井、闷井，保证震源药柱、炮井孔壁的耦合度佳。炮井小于 时，上方加压沙袋，压制声波、面波的干扰。当矿区风力较强时，会影响记录。应用挖坑埋实、去除检波点杂物方式，消除检波器周边的干扰源。第二，矿区施工时，村庄建筑物的影响比较大，由于本测区内的村庄多，应用三维观测系统改变软件，通过大排列的接收方式，增加炮点数量。沿着设计位置，避户铺设检波器，遇到房屋，则要偏移设置，同时复测村附近的检波点、炮点。第三，三维测区内通过多个电力线路，分布于西边界位置，车流量大，垂直于三维测线的方向。多种干扰影响下，地震采集工作效率低，对地震单炮记录的影响大。此种情况下，在放炮时，应当密切监控背景噪音，增加接收道数，提升叠加次数，确保叠加剖面的质量。第四，区域地表高差存在明显变化，地质条件复杂，设计 线、炮观测系统，均匀分布道内的炮检距、反射方位角。通过此种方式，确保不同目的层信息收集的同步化，加大速度分析精确度。反射方位角均匀分布时，反映出反射波的射线特征，提升成像精确度。第五，在勘探作业中，选择高灵敏度的检波器，加强高频反射信号。挖坑埋设检 波 器，注 重 周 边 杂 物 清 洁，降 低 外 部 干 扰影响。面对上述分析，技术应用思路如下：加强矿区勘测的信噪比，区域风沙覆盖厚度大，通过检波器明确位置，再进行注水、挖坑处理。插入检波器后，降低高频地震波对松散砂层的影响，确保检波器、地面的耦合度。对于待处理资料，以频率吸收补偿、子波反褶积等方式，提升垂向分辨率。观测系统布置时，保证构造、地层走向判断的准确度，特别是垂直构造。地形、地物的不良影响，优化激发、接收因子，获得高清晰度的原始材料，可以应用中点放炮操作法。技术应用要点在地层构造勘探实践中，三维地震勘探技术的要素比较多，勘探流程的处理措施复杂。三维地震勘探可以用于复杂构造探测，技术要点如下：第一，观测系统布置。明确观测系统时，常常会牵扯多种要素。首先要精准判断覆盖次数，联合信噪比因数实行全方位判断。勘探前期要调查低速带，试验多种参数。对于基岩出露区域，选择风钻进行成孔，深度控制为，药量选择为。黄土覆盖层较浅时，孔深为基岩面下，使用 药量。当黄土覆盖层较厚时，孔深达到基岩面，药量为。一般情况下，压制表层静校正量、多次波、随机噪声、分析精度等，都会对信噪比造成影响。由大入射角产生的反射系数，控制在稳定状态，最大炮检距、目标深度，应当保持一致。当待测层达到 深度时，最大炮检距小于。在设计检波器的频率时，设定为，通过此种设置方式，可以降低由于动校正所致接口曲率变化、拉伸畸变问题，减少反射点弥散情况。按照地质任务完成情况，通过检波器分析主频与频带，数字检波器可以满足以上要求。由于复杂地形会极大影响构造的勘探成果，要选用组合式检波器。第二，改善激发、接收条件。矿构造区内，浅层、表层的地震条件复杂，为保证探测结论的精确度达标，必须改善各项激发条件。通过洛阳铲、风钻、机械铲，做好成孔处理。探测作业期间，如果受周边村庄的影响，则要增加炮点，规避村庄布设检测点，以免影响勘探结果。资料结果处理整个矿区构造勘探完成后，注重勘探资料的分析与处理，包含资料解释与处理。三维地震勘探模式下，资料处理涉及三维叠加、静校正处理、叠后处理、恢复真振幅、干扰波处理。资料解释中，利用可视化、三维透视方式，准确判断地层接触、构造特性关系。资料解释要点如下：第一，收集、整理矿区内的钻井、测井、生产测试资料，掌握地质构造基础规律，分类和统计各类资料，建立档案机制。建立解释数据库，做好各类资料加载。第二，通过三维可视化技术、动态化演示功能，明确区域内构造特征、地层的接触关系。第三，提取反射波属性，清晰认知区域内的构造特征，尤其是断层发展规律。第四，收集区域内的测井曲线、地震资料，分析前期目的层的波组特征，标定区域内的不同位置。第五，资料解释时，结合任意向时间剖面、水平切片、层拉平切片，通过大网格，解释大构造、层位闭合情况，再加密详细解释。利用水平时间切片、属性解释、三维可视化技术，全方位分析资料解释的内容，制订详细的方案。第六，按照资料解释成果，制作图件。勘探结果与验证采集野外数据，解释、处理室内资料后，区域内揭露 个断层，陷落柱 个。在勘测区域内，开展地面钻探操作，验证几个大断层，通过揭露断层验证断层。如在 号煤层开采中，发现地震圈定断层 条，位置处于允许范围内。回采过程中，未发现低于 落差的断层，只发现岩性变化，难以准确判断落差情况。结束语综上，三维地震勘探技术能够有效作用到主采煤层赋存状态勘查中，按照地震勘查结果，优化修改矿井采区的设计情况，保证煤矿开采作业顺利进行。三维地震勘探技术的分辨率极高，能够推广到综采矿井勘探作业中。通过矿区的勘查，基本了解和掌握矿区地质条件与各项参数，详细探索三维地震勘探技术的应用要点、注意事项等，为煤矿开采作业提供参考。参考文献：吴春秋无线电波透视与槽波地震勘探在煤矿生产中的综合应用中国新技术新产品，（）：牛跟彦全数字高密度三维地震勘探技术在煤矿采区的研究与应用煤炭技术，（）：肖勇瞬变电磁多匝小线圈在山西大同煤矿采空区积水勘探中的应用华北自然资源，（）：王晓东，刘恋浅层高精度三维地震勘探方法在探查柠条塔煤矿火烧区域中的应用 工程地球物理学报，（）：张京民，刘景勇瞬变电磁物理勘探法在煤矿采空区水害隐患治理中的研究与应用能源与环保，（）：郭光裕无线电波坑道透视技术在煤矿勘探隐伏地质构造中的应用煤炭技术，（）：杨建，刘洋，方刚煤矿水文地质勘探中水文地球化学判别标准的构建煤田地质与勘探，（）：宗伟琴两种物探技术在金凤煤矿北部采区水文地质勘探中的应用神华科技，（）：韩少明利用三维地震勘探资料进行煤层分岔合并区的解释在某煤矿的应用华北国土资源，（）：基金项目：基于创新应用型地质人才培养模式高职院校构造地质实训课程的改革研究（）。作者简介：于洋（），男，辽宁抚顺人，研究生，讲师，研究方向：构造地质。