高分辨三維地震技術(shù)在煤礦采區(qū)勘探中的應(yīng)用和發(fā)展

崔北銅 田乾乾 黃天林

摘 要：高分辨三維地震技術(shù)的不斷發(fā)展，其在煤礦采空區(qū)的應(yīng)用也越來(lái)越成熟，該文闡述了高分辨率三維地震勘探礦區(qū)是專為資源開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，礦區(qū)采用高分辨率三維地震勘探技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用以及所面臨的問(wèn)題，并對(duì)高分辨三維地震技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展方向做了闡述，指出高分辨率三維地震技術(shù)是必不可少的地球物理勘探方法。高分辨率三維地震技術(shù)的成功應(yīng)用發(fā)展，為未來(lái)的煤炭開(kāi)采項(xiàng)目提供有效的方法和技術(shù)，能夠使我國(guó)的的煤炭開(kāi)采技術(shù)提高到一個(gè)新水平，為現(xiàn)代化礦井巷道的開(kāi)發(fā)建設(shè)以及采區(qū)工作面布置提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：三維地震技術(shù) 煤礦采區(qū) 寬方位角

中圖分類號(hào)：P631.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（c）-0070-01

目前，在煤炭開(kāi)采中會(huì)遇到各種各樣非常復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題，其中主要的地質(zhì)斷層的主要問(wèn)題有如下幾個(gè)方面：褶皺、巖溶水、采空區(qū)、接縫侵蝕區(qū)、含隔水層和陷落柱，以及導(dǎo)水裂隙等“地質(zhì)環(huán)境”問(wèn)題。在煤炭開(kāi)采中就需要使用一定的技術(shù)對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，進(jìn)行探測(cè)，而高分辨率地震勘探技術(shù)在煤礦采空區(qū)解決上述問(wèn)題方面發(fā)揮了重要的作用。

1 高分辨率三維地震技術(shù)

三維地震勘探技術(shù)作為煤目前炭勘探的主要技術(shù)手段，通過(guò)用三維地震勘探與鉆孔技術(shù)相配合使用，能夠更準(zhǔn)確的探測(cè)到煤炭開(kāi)采中的各種復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，為煤礦開(kāi)采確定井筒位置，巷道布局和工作面選擇方面提供了理論依據(jù)，能夠使鉆探密度降低，進(jìn)而大大降低勘探成本。而三維地震勘探技術(shù)具有一定的局限性，越來(lái)越不能適用于煤礦開(kāi)采的需要，這就給高分辨率三維地震技術(shù)的發(fā)展提供了機(jī)會(huì)。

2 高分辨率三維地震勘探礦區(qū)是專為資源開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

高分辨率三維地震勘探技術(shù)起源于三維地震勘探，但由于高分辨率三維地震勘探技術(shù)在地質(zhì)勘探的時(shí)候，更注重?cái)?shù)據(jù)的采集等，使得其和三維地震勘探技術(shù)在數(shù)據(jù)采集參數(shù)上的選擇和數(shù)據(jù)處理方式等，都有很多的不同，例如：高分辨率率三維地震技術(shù)就注重空間—時(shí)間采樣間隔更小、分辨率高、高信號(hào)信噪比、高保真度和準(zhǔn)確歸位反射波四個(gè)方面，這就比要求高分辨率地震勘探技術(shù)人機(jī)交互方面比三維地震勘探技術(shù)更先進(jìn)。利用高分辨率三維地震勘探來(lái)勘探地質(zhì)構(gòu)造，通過(guò)提高信噪比和分辨率，能夠有效改變?cè)袛?shù)據(jù)采集誤差較大的問(wèn)題，通過(guò)精確度更夠的數(shù)據(jù)量，以及三維可視化技術(shù)，能夠靈活地顯示在特定方向地質(zhì)的輪廓線剖面圖件等。

3 礦區(qū)采用高分辨率三維地震勘探技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

目前，在我國(guó)幾大礦區(qū)主要采用高分辨率三維地震勘探技術(shù)，達(dá)到提高了煤炭地震勘探環(huán)境的準(zhǔn)確性。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2010年10月底，我國(guó)的煤礦采空區(qū)累計(jì)完成三維地震勘探項(xiàng)目150個(gè)，面積460平方千米，45萬(wàn)的物理點(diǎn)，取得了豐富的地質(zhì)成果。實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果顯示，采用高分辨率進(jìn)行地質(zhì)問(wèn)題勘探，其吻合率達(dá)80%以上。

4 高分辨率三維地震技術(shù)在礦區(qū)的面臨的問(wèn)題

目前，在我國(guó)煤礦區(qū)高分辨率三維地震勘探已處于勘探成熟期，但是三維地震勘探技術(shù)依然存在以下的的問(wèn)題高分辨率三維地震勘探技術(shù)在礦區(qū)的應(yīng)用仍面臨許多挑戰(zhàn)，從傳統(tǒng)影響地質(zhì)的幅度、能量和波阻抗的指標(biāo)，直接變換透視研究復(fù)雜的采礦環(huán)境結(jié)構(gòu)，需要分析研究裂縫區(qū)域中的差別，以及地下水的分布。進(jìn)而從地震數(shù)據(jù)中索取更多巖性信息，這對(duì)于采集，處理和解釋都提出新的問(wèn)題。

5 高分辨率三維地震技術(shù)發(fā)展展望

筆者認(rèn)為高分辨率三維地震技術(shù)，在解決面對(duì)數(shù)據(jù)收集等問(wèn)題不能被限制在單波，數(shù)據(jù)接收問(wèn)題使接收范圍更寬角，數(shù)據(jù)解釋也要突破多解。而技術(shù)的發(fā)展主要往以下幾個(gè)技術(shù)方向發(fā)展。

5.1 不限制與單波，往反射縱波寬方位角觀測(cè)技術(shù)發(fā)展

寬方位角采集在異性介質(zhì)的條件下，采集數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，寬方位角觀測(cè)，其反射波振幅隨偏移和方位角（AVOA），具有識(shí)別改變的方向多個(gè)裂縫的能力，以及更高的成像分辨率，更好的空間連續(xù)性，更有利于減輕相干噪聲衰減和多波干擾。因此，反射縱波寬方位角觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，能夠?yàn)楦叻直媛实卣鹂碧郊夹g(shù)提供數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)，只有更精確的數(shù)據(jù)，擦能夠提高收集效率，降低處理數(shù)據(jù)的成本。

5.2深部地質(zhì)數(shù)據(jù)采集精度越來(lái)越高

深部地質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)深度開(kāi)采有著巨大的作用，原來(lái)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大偏移距小，其主要勘探對(duì)象多針對(duì)淺、中層，使得不利于深層勘探目標(biāo)資料獲得，無(wú)論是SNR或分辨率都難以滿足地質(zhì)深構(gòu)造的解釋精度。對(duì)于深層采集，筆者認(rèn)為，需要注意各種儀器的配合，通過(guò)寬頻帶、高覆蓋率和檢測(cè)器的優(yōu)化組合，才能夠獲得更多深部地質(zhì)數(shù)據(jù)。

5.3多波和多分量地震數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展

多波指縱波、橫波、轉(zhuǎn)換波，而目前多組分檢波器通常只能接收到的兩個(gè)水平和一個(gè)垂直測(cè)量記錄橫波（S）和縱波（P），隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，三組分垂直橫波地震勘探技術(shù)相結(jié)合，能偶帶來(lái)更多新的有用的信息，進(jìn)而得以提高橫波，轉(zhuǎn)換波的有用信息，提高解決復(fù)雜的地質(zhì)巖性分析的能力。

5.4 解釋和處理技術(shù)的不斷發(fā)展

由于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)的處理速度和計(jì)算能力得到充分提高，能夠在處理的數(shù)據(jù)的時(shí)候，允許進(jìn)行“疊前處理”和推遲到偏移后。例如：三維三分量地震數(shù)據(jù)處理需要使用轉(zhuǎn)換波校正井，三維轉(zhuǎn)換波抽道集，轉(zhuǎn)換波動(dòng)校正技術(shù)。計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高，大大降低了解釋和數(shù)據(jù)處理的工作量。

同時(shí)隨著人們能夠?qū)⒉杉降拇罅康臄?shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將地質(zhì)體的幾何形狀，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和性能的定性和定量描述和通過(guò)層位標(biāo)定，使地層、煤、儲(chǔ)、塊、陷阱和物業(yè)具有層狀結(jié)構(gòu)的元素，并通過(guò)縮放以及不同的網(wǎng)格配置為煤儲(chǔ)層在不同的發(fā)展階段提供可視化的數(shù)據(jù)解釋。

6 結(jié)語(yǔ)

高分辨率三維地震技術(shù)是必不可少的地球物理勘探方法。它的發(fā)展和云計(jì)算技術(shù)，大數(shù)據(jù)信息技術(shù)，圖像處理技術(shù)和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展緊密相關(guān)。它的成功應(yīng)用發(fā)展，使我們的煤炭開(kāi)采精確到一個(gè)新水平，為未來(lái)的煤炭開(kāi)采項(xiàng)目提供有效的方法和技術(shù)，現(xiàn)代化礦井巷道的開(kāi)發(fā)建設(shè)以及采區(qū)工作面布置提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

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