屬性分析技術在礦山陷落柱識別中的應用

林 寧

（山東省煤田地質局物探測量隊，山東 濟南 250104）

陷落柱也被叫做巖溶陷落柱，一般情況下是由塌陷和巖溶作用產生的在地下巖層當中貫穿的地質體。這種地質體在石炭一二疊系礦層當中分布非常廣泛，是造成礦層透水的一個重要安全隱患，也是在對礦層隱蔽致災因素進行治理和排查過程中的重點研究對象，三維屬性分析技術是對陷落柱等地質異常體進行識別的重要技術和手段。本文重點對陷落柱的物性特征進行分析，并且對比研究如何讓陷落柱識別的可靠性和準確性提高。

1 地質概況

我國北方某礦井3號礦層和15號礦層出現(xiàn)了陷落柱發(fā)育的情況，主要是含水層的陷落柱，把高壓地下水引入到礦井當中，這樣不單單會對礦柱的正常生產產生較大的影響，還會造成礦井生產過程中出現(xiàn)安全隱患，將巖溶陷落柱造成的危害排除是當務之急，要對其空間形態(tài)和尺寸進行查看。

該井田主要處于丘陵低山地帶，對其地勢情況進行分析，發(fā)現(xiàn)其地形起伏變化相對較為復雜，而且地形西低東高，某些地段產生了非常嚴重的切割，地表條件較差。

對勘探區(qū)主采礦層結構進行分析，發(fā)現(xiàn)礦層頂、底板主要為一些粉砂質泥巖；且礦層結構相對較為簡單，主采礦層厚度較大。因此礦層和頂、底板的波阻抗差異非常明顯，容易對礦層反射波進行識別，區(qū)內礦層層數(shù)豐富，可以有效的解釋斷層的落差、性質。

因此，勘探區(qū)屬性分析地質條件一般。

2 屬性解釋分析

了解該區(qū)以往的地質資料，通過對該區(qū)的測井資料進行人工合成記錄，并且對參數(shù)進行集中調整，以便匹配出較好的效果。在此過程中發(fā)現(xiàn)區(qū)內主要發(fā)育在3號及15號礦層。

T3波主要來自于3號區(qū)域，對其波形特征進行分析可以發(fā)現(xiàn)，其強相位為有兩個，這是對該區(qū)域進行連續(xù)跟蹤過程中的一個重要指標。

T15波主要是15號礦層反射形成的波形，該波穩(wěn)定、連續(xù)，特征較為明顯，可以對其進行連續(xù)分析和跟蹤。

具體分析3號及15號礦層的陷落柱波阻特點可以發(fā)現(xiàn)，反射波當中能量變化強弱、位置和陷落柱邊界之間具有一定的關聯(lián)，而且其扭曲起始點連線和陷落柱邊界較為接近，另外在反射波的同相軸合并、分叉點，和陷落柱的邊界具有較大的關聯(lián)，而且在疊加時間剖面方面，斷點周圍很容易產生延遲繞射波。

圖1 某礦典型陷落柱響應時間剖面

對相關資料進行分析研究之后，了解資料的運動學特征，這樣可以很好的有助于陷落柱的研究。但是因為某些陷落柱規(guī)模較小，造成的響應相對較弱，在分析研究的過程中無法有效被識別，所以需要仔細的對動力學特征的屬性技術進行分析，進一步挖掘其特征，了解其變化情況。

3 根據(jù)相干體屬性分析技術進行相應的振動解釋

在三維屬性分析解釋技術當中，相干屬性分析技術應用較為廣泛。

這種技術能夠讓相鄰勘測道數(shù)據(jù)的不連續(xù)性增強，這樣可以對特殊的地質現(xiàn)象進行真實的刻畫，以便后期有效對地質構造進行分析和解釋。

出現(xiàn)陷落柱后，會導致正常沉積的老巖層出現(xiàn)一定的破壞，而在陷落柱附近的巖層會產生裂隙孔隙發(fā)育的情況，由于填充物相對較為復雜而且破碎帶和正常的沉積巖層出現(xiàn)了非常明顯的不同，最終會產生波阻差異，會導致目的層反射波的波形出現(xiàn)進一步的變化，對其具體分析可以發(fā)現(xiàn)變化如下。

圖2 某礦3#礦層相干屬性幾何均值平面圖

目的層底的反射波波形出現(xiàn)了明顯的壓縮或者拉伸。在分析研究的過程中發(fā)現(xiàn)壓縮和拉伸的程度和填充柱體以及破碎帶的物性息息相關。另外，在相位方面會出現(xiàn)一定的差異，產生分叉或者合并以及圈閉等多種情況，這些都和目的層異常區(qū)域的反射結構息息相關。在此過程中反射波的能量和目的層異常區(qū)域以及正常區(qū)域的波阻抗大小息息相關。通過分析原始數(shù)據(jù)體，利用相關運算的方式可以有效的獲得相干數(shù)據(jù)體，并且依照相應的礦層情況提取幾何平均值。通過圖表可以發(fā)現(xiàn)，深色區(qū)域表示該區(qū)域礦層的相似度較低，而淺色區(qū)域表示該礦層的相似度較高，3號區(qū)域礦層相干屬性的圖形顯示深色區(qū)域對應構造異常區(qū)，在此過程中，可以發(fā)現(xiàn)其深色的圈閉狀構造當中往往會對應有陷落柱。

依照3號礦層的層位信息以及相干屬性值，將3號礦層區(qū)域的相關屬性集合立體模型建立起來。這樣可以更直觀的顯示出模型當中陷落柱的空間形態(tài)，并且與橫縱方向的垂直剖面相結合，進一步進行解釋。

4 總結和結果

通過此次三維屬性勘探可以發(fā)現(xiàn)共有34個陷落柱。在此過程中，原有的已發(fā)現(xiàn)陷落柱有18個，而剩余的16個為新發(fā)現(xiàn)的陷落柱，對這些新發(fā)現(xiàn)的陷落柱進行編號如XX1，其中第1個x表示的是新發(fā)現(xiàn)，第2個x表示的是陷落柱，依照分類標準的區(qū)別，對這些陷落柱進行分類，其中有8個陷落柱的控制度相對較差，而18個陷落柱非?？煽?，另有8個陷落柱較為可靠。

5 結語

陷落柱識別是陷落柱研究的前提和基礎，屬性分析技術可有效提高陷落柱地質識別的可靠性，能夠對一些較大的陷落柱進行識別。在實際操作的過程中應用效果較好，但是在識別較小規(guī)模陷落柱的過程中，無法達到相關要求，所以需要注意采取合理的方式彌補這一缺陷，提高勘探效率。