李 華

（山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊(duì)，山東 濟(jì)南 250000）

三維地震勘探可以查明落差≥5m的斷層，控制主要地層層位，解釋主要煤層賦存狀況，尋找和發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異?，F(xiàn)象（陷落柱、火成巖局部侵入、煤層分叉合并等）。來自3上煤層與圍巖界面產(chǎn)生的反射波，其波形特征與煤層的對(duì)應(yīng)關(guān)系較好，時(shí)間剖面上能清晰地反映出斷層、煤層的變化，動(dòng)力學(xué)特征明顯，全區(qū)能連續(xù)追蹤，為本區(qū)的主要目的層反射波，是構(gòu)造、煤層解釋的主要依據(jù)。采空區(qū)由于煤層全部或部分采空，致使原來的反射機(jī)制被破壞，時(shí)間剖面上煤層反射波特征發(fā)生畸變，難以追蹤和對(duì)比，通過煤層反射波的異常變化，可以尋找和發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常采空區(qū)的范圍。

1 勘探區(qū)概況

湖西礦井位于山東省微山縣、魚臺(tái)縣境內(nèi)，與江蘇省毗鄰。井田處于昭陽湖區(qū)中段西部，西距魚臺(tái)縣城15km，水陸交通比較方便。本井田位于滕縣煤田西北部，地層自上而下有第四系、上侏羅統(tǒng)蒙陰組、下二疊統(tǒng)下石盒子組和山西組、上石炭統(tǒng)太原組、中石炭統(tǒng)本溪組、中奧陶統(tǒng)。本區(qū)含煤地層為下二疊統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)太原組，煤層埋藏深度在500～1000m，含可采和局部煤層3上、3下、12下1、16煤四層。

本區(qū)表層地震地質(zhì)條件復(fù)雜，但中、深層地震地質(zhì)條件較好，對(duì)應(yīng)各地質(zhì)層位的反射波較多，尤其是T3波連續(xù)突出，動(dòng)力學(xué)特征明顯，能真實(shí)地反映其地質(zhì)形態(tài)及構(gòu)造變化規(guī)律，對(duì)三維地震勘探完成地質(zhì)任務(wù)較為有利。

2 數(shù)據(jù)采集

本次三維地震施工采用8線12炮束狀觀測系統(tǒng)，480道接收，接收道距20m，炮點(diǎn)網(wǎng)格20m×100m，覆蓋次數(shù)為24次。檢波方式為3個(gè)檢波器串型組合檢波；激發(fā)方式采取井深8～12m，藥量1～1.5kg高爆速TNT炸藥單井激發(fā)。共施工三維地震測線16束，特觀2個(gè)，三維地震施工面積7.475km2。本次三維地震勘探設(shè)計(jì)目的明確，觀測系統(tǒng)選擇合理，試驗(yàn)工作充分，數(shù)據(jù)采集方法及采集參數(shù)正確，施工要求嚴(yán)格，技術(shù)措施得當(dāng)，針對(duì)性強(qiáng)，所獲原始記錄質(zhì)量高，同時(shí)，又嚴(yán)格執(zhí)行了三級(jí)驗(yàn)收制度，其質(zhì)量符合《煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》的要求，圓滿完成了預(yù)定的野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

3 資料處理

本次三維地震資料處理針對(duì)原始資料特點(diǎn)疊前主要采用了三維地表一致性振幅補(bǔ)償、三維地表一致性反褶積、精細(xì)速度分析，疊后采用了具有吸收邊界的差分法波動(dòng)方程三維一步法偏移，并用鉆井等實(shí)際資料進(jìn)行了約束。去噪時(shí)在保證信噪比前提下最大限度地提高了地震資料的分辨率，使目的煤層有效波主頻范圍達(dá)到25～75Hz，成果剖面質(zhì)量有了較大提高。

4 采空區(qū)地震資料解釋

將時(shí)間剖面上反射波能量強(qiáng)、信噪比高、連續(xù)性好、地質(zhì)意義明確的反射波定為標(biāo)準(zhǔn)波，本區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)反射波為來自第四系底界的TQ波、3上煤層的反射波T3波。來自侏羅系底界的反射波TJ3波及來自16煤層與圍巖界面形成的反射波T16波為本區(qū)的輔助波。

3上煤層采空區(qū)的解釋：本區(qū)3上煤層較穩(wěn)定，其反射波的能量、頻率及連續(xù)性相對(duì)穩(wěn)定，在解釋過程中在勘探區(qū)東南邊界附近，T3波能量變?nèi)酢⑾?，煤系地層?nèi)部反射層次出現(xiàn)雜亂無章的現(xiàn)象（圖1）。經(jīng)礦方提供的井下巷道揭露情況對(duì)照，是3上煤層被采空而造成時(shí)間剖面上煤系地層內(nèi)部反射層次的變化，這種現(xiàn)象是解釋本區(qū)采空區(qū)的主要依據(jù)。水平切片上采空區(qū)的反應(yīng)也特別明顯（圖2）。從三維數(shù)據(jù)體上可以直觀地顯示采空區(qū)的范圍（圖3）。

圖1 采空區(qū)在時(shí)間剖面上的反映

本次三維地震相干數(shù)據(jù)體沿層切片上不僅對(duì)區(qū)內(nèi)斷層的延展方向有清晰反映，對(duì)區(qū)內(nèi)幾個(gè)采空區(qū)的反映也特別突出，對(duì)采空區(qū)的范圍、形狀、大小等顯示特別直觀（見圖2）。

本次地震資料上3上煤層采空區(qū)內(nèi)T3波消失，波場雜亂，在時(shí)間剖面和水平切片上比較特別突出，反映極為明顯，相干沿層切片上采空區(qū)的范圍也反映清晰。通過抽取地震數(shù)據(jù)體縱、橫向時(shí)間剖面對(duì)比，以及水平切片的仔細(xì)分析，參考相關(guān)數(shù)據(jù)上3上煤層反射波的特征，綜合圈定了3上煤層采空區(qū)的范圍。根據(jù)以上的地震資料數(shù)據(jù)，本勘探區(qū)東南部邊界內(nèi)外成功解釋了4個(gè)采空區(qū)，總面積約為0.50km2。

圖2 三維相干數(shù)據(jù)體沿層切片上采空區(qū)的顯示

圖3 三維數(shù)據(jù)體上采空區(qū)的顯示

對(duì)于本次的采空區(qū)邊界，地震反射波反應(yīng)較為清晰，但考慮到采空區(qū)塌陷角度的影響，與實(shí)際位置相比可能有一定擺動(dòng)誤差。礦方在巷道布置及開拓過程中，將井下揭露的實(shí)際情況及時(shí)反饋，以便對(duì)地震資料作進(jìn)一步分析。

5 結(jié)論

本次三維地震勘探設(shè)計(jì)目的明確，觀測系統(tǒng)選擇合理，施工方法正確合理，獲得了高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)和處理成果，通過對(duì)三維地震資料的認(rèn)真分析和解釋，取得了比較理想的地質(zhì)效果，成功解釋了4個(gè)采空區(qū)，總面積約為0.50km2。通過湖西礦的應(yīng)用實(shí)例證明，利用三維地震勘探解決地下隱伏采空區(qū)的問題，地質(zhì)效果是比較理想的，為其他煤礦通過三維地震勘探解決采空區(qū)問題提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。