三維地震在煤礦確定采空區(qū)范圍的應(yīng)用

任江波

摘 要：最近幾年來，科技迅猛發(fā)展，煤炭資源經(jīng)歷多年的開發(fā)，大部分的煤炭開采地區(qū)均造成了大量的采空區(qū)，尤其是在煤炭資源埋藏淺的地區(qū)分布有許多的小煤礦，小煤礦的無序開采造成大量的情況不明的小煤窯采空區(qū)。通過研究，三維地震勘探技術(shù)因其控制采空區(qū)工作中的良好效果，得到了廣泛的推廣應(yīng)用。采空區(qū)容易誘發(fā)地面塌陷、地裂縫、地震、崩塌、滑坡、泥石流等多種地質(zhì)災(zāi)害，存在嚴(yán)重的安全隱患，因此，查明采空區(qū)分布情況對于煤礦的安全生產(chǎn)和后續(xù)采空區(qū)的監(jiān)控及治理工作意義重大。

關(guān)鍵詞：三維地震;煤礦確定采空區(qū)范圍;應(yīng)用

引言

煤層采空及頂板遭受破壞后，地震時間剖面必然反映出反射波組的能量變?nèi)酢⒅袛嗷蛳?，同時煤層頂部的不規(guī)則破壞會產(chǎn)生不同的低頻干擾。這些規(guī)律可以作為識別采空區(qū)是否存在的標(biāo)志。

1基于三維地震勘探法的礦山采空區(qū)綜合探測方法

考慮到傳統(tǒng)的礦山采空區(qū)綜合探測方法無法對礦山采空區(qū)剖面特征進(jìn)行清晰、精準(zhǔn)的獲取，缺乏先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件和軟件的支撐。因此，在本文提出的基于三維地震勘探法的礦山采空區(qū)綜合探測方法中，首先，基于三維地震勘探法確定礦山采空區(qū)剖面特征，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦山采空區(qū)綜合探測。

1.1確定礦山采空區(qū)剖面特征

在基于三維地震勘探法的礦山采空區(qū)綜合探測方法中，最重要的一點(diǎn)就是確定礦山采空區(qū)剖面特征。利用三維地震勘探法，根據(jù)人工激發(fā)出的地震波在礦山地下巖層中的傳播路線以及時間，從而探測礦山地下巖層界面采空區(qū)的埋藏深度和形狀。在此基礎(chǔ)上，認(rèn)識礦山地下地質(zhì)構(gòu)造，確定礦山采空區(qū)剖面特征。礦山采空區(qū)的剖面特征主要包括：反射波的不穩(wěn)定性以及不連續(xù)性和地震波的振幅頻率異常。在一般情況下，中型和大型的礦山采空區(qū)的剖面特征具體表現(xiàn)為反射波的不穩(wěn)定性以及不連續(xù)性。由于礦山采空區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件，還可以根據(jù)地震波的振幅頻率確定礦山采空區(qū)剖面特征。根據(jù)對人工激發(fā)出的地震波的振幅頻率進(jìn)行分析，得知越是靠近礦山采空區(qū)地震波的振幅頻率越小。因此，三維地震勘探法是確定礦山采空區(qū)剖面特征的先進(jìn)手段。必須加大對三維地震勘探法的研究投入，才能更加精確地確定礦山采空區(qū)剖面特征，進(jìn)而對礦山采空區(qū)進(jìn)行綜合探測。

1.2實(shí)現(xiàn)礦山采空區(qū)綜合探測

本文在確定礦山采空區(qū)剖面特征的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)礦山采空區(qū)綜合探測。由于礦山采空區(qū)的面積越來越大，這就要求對礦山采空區(qū)綜合探測的數(shù)據(jù)越來越精準(zhǔn)、可靠。考慮到三維地震勘探法能夠獲得一個較為完整的礦山采空區(qū)三維空間上的數(shù)據(jù)體。有理由相信基于三維地震勘探法的礦山采空區(qū)綜合探測能夠獲得分辨率更高的礦山采空區(qū)剖面，可以詳細(xì)描述出礦山采空區(qū)綜合探測的具體情況。為了進(jìn)一步滿足礦山采空區(qū)綜合探測的實(shí)際情況，需要對礦山采空區(qū)剖面特征進(jìn)行較為細(xì)致的配比。這樣一來，可以充分結(jié)合三維地震勘探法，合理制定出礦山采空區(qū)綜合探測的探測類型及探測程度，更加貼近礦山采空區(qū)的實(shí)際應(yīng)用。綜上所述，基于三維地震勘探法對礦山采空區(qū)進(jìn)行綜合探測早已經(jīng)不是紙上談兵。應(yīng)該加強(qiáng)三維地震勘探法在礦山采空區(qū)綜合探測方面的應(yīng)用推廣，致力于為礦山開采工作帶來的更高經(jīng)濟(jì)效益的同時，能夠有效避免礦山危險事故的發(fā)生。

2工作原理

三維地震勘探法的工作原理是根據(jù)地層和巖石的彈性差別，產(chǎn)生地層反射波，根據(jù)獲得的反射波的時間剖面，來推斷、了解地下的地質(zhì)構(gòu)造的特點(diǎn)。本區(qū)地層較為平緩，煤系地層較穩(wěn)定，主要標(biāo)志層間距變化不大，巖性、巖相組合特征清楚，沉積旋回清晰，物性差異明顯，煤層與其頂?shù)装鍑鷰r存在明顯的波阻抗差異，反射系數(shù)高，能夠形成能量強(qiáng)、波形突出而穩(wěn)定、全區(qū)可連續(xù)追蹤對比的反射波。通過炸藥激發(fā)方式產(chǎn)生反射波，在地表上用檢波器對反射波進(jìn)行采集，將采集到的反射波進(jìn)行處理，形成地震時間剖面。煤層采空及頂板遭受破壞后，地震時間剖面必然反映出反射波組的中斷或消失，同時煤層頂部的不規(guī)則破壞會產(chǎn)生不同的低頻干擾。這些規(guī)律可以作為識別采空區(qū)是否存在的標(biāo)志。

3數(shù)據(jù)處理中的技術(shù)方法

經(jīng)過認(rèn)真分析和大量試驗(yàn)，總結(jié)出該區(qū)資料處理的思路：認(rèn)真細(xì)致做好炮集凈化和疊前去噪;進(jìn)行地表一致性分析和處理;采空區(qū)地震資料主要干擾波是低頻面波、斷棱繞射波和隨機(jī)干擾波等，所以在采空區(qū)地震資料處理中沒有采用以往的區(qū)域?yàn)V波技術(shù)，而采用自適應(yīng)疊前相干噪聲壓制方法對各種干擾波進(jìn)行壓制。該方法首先對噪聲頻率、視速度進(jìn)行分析，根據(jù)其頻率與視速度特征在干擾波的優(yōu)勢頻段內(nèi)建立噪聲初始模型，然后將此噪聲模型輸入到原始數(shù)據(jù)中，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)中與噪聲模型相匹配的成分，最后將噪聲去除。采取疊前偏移技術(shù)，疊前時間偏移是一種日趨成熟的地震成像處理新技術(shù)，采用小面元的地震數(shù)據(jù)，在偏移處理過程中不易產(chǎn)生空間假頻，有利于提高偏移成像精度。疊前時間偏移方法取消了輸入數(shù)據(jù)為零炮檢距的假設(shè)，避免了NMO校正疊加所產(chǎn)生的畸變，會得到比疊后時間偏移更為理想的效果。通過分頻處理解釋技術(shù)、相干體檢測技術(shù)、屬性提取等技術(shù)組合，對區(qū)內(nèi)的小斷層重新進(jìn)行了認(rèn)識。

結(jié)語

在時間剖面上，當(dāng)煤層采空之后其反射波表現(xiàn)為缺失、分叉、變?nèi)酢⑦B續(xù)性變差等，采空區(qū)域煤層反射波特征與周圍非采空區(qū)煤層反射波存在明顯差別。因此，根據(jù)采空區(qū)內(nèi)反射波的異常特征對采空區(qū)進(jìn)行解釋圈定。此外，在資料的分析解釋過程中充分應(yīng)用三維地震屬性分析技術(shù)對采空區(qū)的分布情況進(jìn)行解釋。三維地震從立體空間的角度對采空區(qū)的分布范圍及埋藏深度給出了相對精確刻畫。通過對研究區(qū)內(nèi)三維地震采空區(qū)的探測成果與采掘揭露的實(shí)際情況對比，表明其探測成果精度高，可靠程度高。

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