方差體技術(shù)在圈定煤層沖刷帶中的應(yīng)用

葉樹剛

(中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

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地質(zhì)與勘測

方差體技術(shù)在圈定煤層沖刷帶中的應(yīng)用

葉樹剛

(中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

簡要介紹了方差體技術(shù)原理，以陜北黃陵地區(qū)某煤礦為例，在分析該礦地震勘探資料的基礎(chǔ)上，利用方差體解釋技術(shù)對該礦區(qū)內(nèi)煤層沖刷帶進(jìn)行了圈定，根據(jù)巷道實(shí)際揭露情況，圈定結(jié)果準(zhǔn)確。應(yīng)用實(shí)例表明，利用方差體技術(shù)解釋煤層沖刷帶時(shí)，參與計(jì)算的道數(shù)和時(shí)窗不易過??；解釋時(shí)應(yīng)對照鉆孔進(jìn)行約束，必要時(shí)需結(jié)合時(shí)間剖面進(jìn)行綜合分析，以減少多解和誤判。

方差體；沖刷帶；振幅；相位

1 問題的提出

陜北黃陵地區(qū)某煤礦在實(shí)際生產(chǎn)中揭露煤層受古河流沖刷現(xiàn)象十分嚴(yán)重。根據(jù)巷道實(shí)際揭露情況來看，在巷道掘進(jìn)40m左右的距離內(nèi)，煤層厚度急劇變小(圖1)。由于受沖刷影響的煤層范圍存在較大的不確定性，因此給巷道的掘進(jìn)和工作面的布置造成很大困難。而且由于該礦區(qū)地處陜北黃土高原南部的低中山丘陵地帶，地形復(fù)雜，植被茂密，給地面鉆孔驗(yàn)證造成較大困難。因此，如何準(zhǔn)確圈定煤層沖刷帶的范圍成為當(dāng)務(wù)之急。

圖1 煤層受沖刷區(qū)域巷道

常規(guī)三維地震解釋方法雖可以大致確定沖刷帶范圍，但其倚重于時(shí)間剖面進(jìn)行解釋，解釋精度往往和解釋人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。方差體技術(shù)利用相鄰道相位、振幅等信息的相近性間接描述地層和巖性等橫向非均勻性變化，在判別沖刷帶、陷落柱、斷層和巖漿巖侵入?yún)^(qū)等地質(zhì)異常體的平面位置方面十分有效。與常規(guī)三維地震資料解釋方法相比，方差體技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是依據(jù)原始地震資料自身包含的信息進(jìn)行自動(dòng)追蹤解釋，解釋結(jié)果比較客觀，人為因素影響較小[1-6]。

2 方差體技術(shù)解釋方法

2.1 方差體技術(shù)原理

方差體技術(shù)的核心是求取數(shù)據(jù)體所有樣點(diǎn)的方差值[4-5]。首先求每個(gè)樣點(diǎn)的方差值，即通過某樣點(diǎn)與計(jì)算出來的相鄰地震道的一定時(shí)窗內(nèi)所有樣點(diǎn)的平均值之間的方差，然后加權(quán)歸一化即可得出相應(yīng)要求取的值。方差體計(jì)算方法如圖2所示[1-3]。

圖2 方差體計(jì)算方法示意

2.2 應(yīng)用實(shí)例

圖3中淺色、顏色均勻區(qū)域顯示了煤層的連續(xù)性較好；深色、顏色雜亂區(qū)域表明該處煤層反射波不連續(xù)，或者說相關(guān)性較差，可判定為沖刷帶。由圖可知，當(dāng)參與計(jì)算的道數(shù)較少且時(shí)窗較小時(shí)，煤層沖刷帶內(nèi)部細(xì)節(jié)刻畫較清楚，但沖刷帶邊界刻畫不夠明晰。因此，在解釋煤層沖刷帶時(shí)，參與計(jì)算的道數(shù)和時(shí)窗宜選擇大些。本次選擇9道×9道，時(shí)窗100ms的參數(shù)進(jìn)行解釋。

依據(jù)方差體水平切片，劃定4個(gè)可能有煤層賦存的區(qū)域，分別編號(hào)為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)(圖3(d))。Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)之間的煤層沖刷帶有43號(hào)未見煤鉆孔控制；Ⅳ區(qū)以東、以北的沖刷帶有新5號(hào)和建2號(hào)未見煤鉆孔控制。對于Ⅰ區(qū)，區(qū)內(nèi)無鉆孔控制，但在Ⅰ區(qū)西北部約500m處有55號(hào)未見煤鉆孔間接控制。通過對Ⅰ區(qū)時(shí)間剖面的分析，應(yīng)為白堊系下統(tǒng)宜君組礫巖形成的反射波造成的假象(圖4)。因此，結(jié)合鉆孔與時(shí)間剖面，對Ⅰ區(qū)有煤區(qū)域予以否定。

圖3 不同參數(shù)方差體水平切片

圖4 Ⅰ區(qū)白堊系下統(tǒng)宜君組反射波在時(shí)間剖面上的反映

3 地質(zhì)成果及驗(yàn)證

如圖5所示，虛線為勘探前根據(jù)鉆孔插值推測的沖刷邊界，實(shí)線為勘探后解釋的沖刷邊界，沖刷邊界以北區(qū)域均為沖刷帶。

圖5 采探結(jié)果對比

根據(jù)巷道揭露情況，煤厚自東往西逐漸減小，在見煤點(diǎn)A處煤厚突然減小，僅有0.9m(距勘探后沖刷邊界僅40m)，見煤點(diǎn)B處煤厚3.1m。據(jù)此，該礦決定終止見煤點(diǎn)A處巷道的掘進(jìn)，以避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié) 論

(1)與常規(guī)三維地震解釋方法相比，方差體技術(shù)解釋方法在確定煤層沖刷帶等區(qū)域性地質(zhì)異常方面，可以從“全局”角度快速進(jìn)行平面位置的確定。

(2)在進(jìn)行沖刷帶等區(qū)域地質(zhì)異常解釋時(shí)，參與計(jì)算的方差體參數(shù)不宜選擇過小，否則會(huì)對邊界刻畫不夠清晰。

(3)利用方差體技術(shù)進(jìn)行解釋時(shí)應(yīng)對照鉆孔進(jìn)行約束，必要時(shí)需結(jié)合時(shí)間剖面進(jìn)行綜合分析，盡量減少多解和誤判。

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[責(zé)任編輯：施紅霞]

Application of Coherence Cube Technique in Coal Erosion Zones Delineation

YE Shu-gang

(CCTEG Xi’an Research Institute，Xi’an 710077，China)

The coherence cube technique was introduced simply，and it taking one coal mine of Huangling district of the northern part of Shaanxi province，based on the seismic exploration material was analyzed，then the coal erosion zones of the coal mine was delineated by coherence cube technique，according the practical situation of roadway exposed，the delineated results was accuracy.The practical example showed that the lines and time window that participated calculation should not be small，then restrained according drilling hole as explanation，synthesis analysis should be done with time section as necessity，then multiple solutions and error could be decreased.

coherence cube technique；erosion zone；amplitude；phase

2016-05-19

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2016.06.005

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(青年基金)(41104087)；中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司2015年度科技創(chuàng)新基金重點(diǎn)項(xiàng)目(2015XAYZD12)

葉樹剛(1985-)，男，陜西漢中人，助理研究員，主要從事煤田三維地震勘探研究及應(yīng)用工作。

葉樹剛.方差體技術(shù)在圈定煤層沖刷帶中的應(yīng)用[J].煤礦開采，2016，21(6)：18-19，80.

TD166；P631.44

A

1006-6225(2016)06-0018-02