三维地震在煤矿确定采空区范围的应用

任江波

摘 要：最近几年来，科技迅猛发展，煤炭资源经历多年的开发，大部分的煤炭开采地区均造成了大量的采空区，尤其是在煤炭资源埋藏浅的地区分布有许多的小煤矿，小煤矿的无序开采造成大量的情况不明的小煤窑采空区。通过研究，三维地震勘探技术因其控制采空区工作中的良好效果，得到了广泛的推广应用。采空区容易诱发地面塌陷、地裂缝、地震、崩塌、滑坡、泥石流等多种地质灾害，存在严重的安全隐患，因此，查明采空区分布情况对于煤矿的安全生产和后续采空区的监控及治理工作意义重大。

关键词：三维地震;煤矿确定采空区范围;应用

引言

煤层采空及顶板遭受破坏后，地震时间剖面必然反映出反射波组的能量变弱、中断或消失，同时煤层顶部的不规则破坏会产生不同的低频干扰。这些规律可以作为识别采空区是否存在的标志。

1基于三维地震勘探法的矿山采空区综合探测方法

考虑到传统的矿山采空区综合探测方法无法对矿山采空区剖面特征进行清晰、精准的获取，缺乏先进的计算机硬件和软件的支撑。因此，在本文提出的基于三维地震勘探法的矿山采空区综合探测方法中，首先，基于三维地震勘探法确定矿山采空区剖面特征，进而实现矿山采空区综合探测。

1.1确定矿山采空区剖面特征

在基于三维地震勘探法的矿山采空区综合探测方法中，最重要的一点就是确定矿山采空区剖面特征。利用三维地震勘探法，根据人工激发出的地震波在矿山地下岩层中的传播路线以及时间，从而探测矿山地下岩层界面采空区的埋藏深度和形状。在此基础上，认识矿山地下地质构造，确定矿山采空区剖面特征。矿山采空区的剖面特征主要包括：反射波的不稳定性以及不连续性和地震波的振幅频率异常。在一般情况下，中型和大型的矿山采空区的剖面特征具体表现为反射波的不稳定性以及不连续性。由于矿山采空区复杂的地质条件，还可以根据地震波的振幅频率确定矿山采空区剖面特征。根据对人工激发出的地震波的振幅频率进行分析，得知越是靠近矿山采空区地震波的振幅频率越小。因此，三维地震勘探法是确定矿山采空区剖面特征的先进手段。必须加大对三维地震勘探法的研究投入，才能更加精确地确定矿山采空区剖面特征，进而对矿山采空区进行综合探测。

1.2实现矿山采空区综合探测

本文在确定矿山采空区剖面特征的基础上，实现矿山采空区综合探测。由于矿山采空区的面积越来越大，这就要求对矿山采空区综合探测的数据越来越精准、可靠。考虑到三维地震勘探法能够获得一个较为完整的矿山采空区三维空间上的数据体。有理由相信基于三维地震勘探法的矿山采空区综合探测能够获得分辨率更高的矿山采空区剖面，可以详细描述出矿山采空区综合探测的具体情况。为了进一步满足矿山采空区综合探测的实际情况，需要对矿山采空区剖面特征进行较为细致的配比。这样一来，可以充分结合三维地震勘探法，合理制定出矿山采空区综合探测的探测类型及探测程度，更加贴近矿山采空区的实际应用。综上所述，基于三维地震勘探法对矿山采空区进行综合探测早已经不是纸上谈兵。应该加强三维地震勘探法在矿山采空区综合探测方面的应用推广，致力于为矿山开采工作带来的更高经济效益的同时，能够有效避免矿山危险事故的发生。

2工作原理

三维地震勘探法的工作原理是根据地层和岩石的弹性差别，产生地层反射波，根据获得的反射波的时间剖面，来推断、了解地下的地质构造的特点。本区地层较为平缓，煤系地层较稳定，主要标志层间距变化不大，岩性、岩相组合特征清楚，沉积旋回清晰，物性差异明显，煤层与其顶底板围岩存在明显的波阻抗差异，反射系数高，能够形成能量强、波形突出而稳定、全区可连续追踪对比的反射波。通过炸药激发方式产生反射波，在地表上用检波器对反射波进行采集，将采集到的反射波进行处理，形成地震时间剖面。煤层采空及顶板遭受破坏后，地震时间剖面必然反映出反射波组的中断或消失，同时煤层顶部的不规则破坏会产生不同的低频干扰。这些规律可以作为识别采空区是否存在的标志。

3数据处理中的技术方法

经过认真分析和大量试验，总结出该区资料处理的思路：认真细致做好炮集净化和叠前去噪;进行地表一致性分析和处理;采空区地震资料主要干扰波是低频面波、断棱绕射波和随机干扰波等，所以在采空区地震资料处理中没有采用以往的区域滤波技术，而采用自适应叠前相干噪声压制方法对各种干扰波进行压制。该方法首先对噪声频率、视速度进行分析，根据其频率与视速度特征在干扰波的优势频段内建立噪声初始模型，然后将此噪声模型输入到原始数据中，用神经网络系统检测数据中与噪声模型相匹配的成分，最后将噪声去除。采取叠前偏移技术，叠前时间偏移是一种日趋成熟的地震成像处理新技术，采用小面元的地震数据，在偏移处理过程中不易产生空间假频，有利于提高偏移成像精度。叠前时间偏移方法取消了输入数据为零炮检距的假设，避免了NMO校正叠加所产生的畸变，会得到比叠后时间偏移更为理想的效果。通过分频处理解释技术、相干体检测技术、属性提取等技术组合，对区内的小断层重新进行了认识。

结语

在时间剖面上，当煤层采空之后其反射波表现为缺失、分叉、变弱、连续性变差等，采空区域煤层反射波特征与周围非采空区煤层反射波存在明显差别。因此，根据采空区内反射波的异常特征对采空区进行解释圈定。此外，在资料的分析解释过程中充分应用三维地震属性分析技术对采空区的分布情况进行解释。三维地震从立体空间的角度对采空区的分布范围及埋藏深度给出了相对精确刻画。通过对研究区内三维地震采空区的探测成果与采掘揭露的实际情况对比，表明其探测成果精度高，可靠程度高。

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