反射槽波联合地震属性在塔山矿预测断层的应用

姜宇升，马彦龙，吴国庆

(1.晋能控股煤业集团 塔山煤矿， 山西 大同 037000； 2.中煤科工集团 西安研究院有限公司， 陕西 西安 710077)

槽波探测与三维地震勘探是解决煤矿地质构造问题的有效手段，槽波探测分为透射法与反射法，两种方法都有各自解决的地质问题，反射法可利用单条巷道向两侧进行探测，解决了工作面布置的问题。地震属性分析是三维地震资料解释的一个分支，可利用多种属性的特征综合刻画断层的形态。针对塔山矿的构造特征，基于反射槽波与地震属性分析，通过8234工作面的实际应用，对反射槽波频散和速度进行分析，解释断层的走向和位置，再结合三维地震资料，进行多个工作面范围的属性分析，综合解释下个工作面的断层走向及位置，为工作面的布置提供可靠的地质保障。

1 反射槽波探测

反射法的有效波是反射槽波信号。如果槽波在煤层中传播遇到了煤层中的不连续体，即遇到了地震波的波阻抗(速度和密度差异)的分界面，就会产生反射槽波信号，因此，识别出这些反射槽波信号就能直接判断出煤层不连续体的位置。如图1所示，激发点与接收点布置在同一巷道内，槽波反射法的最大优点是可以在一条煤巷中向两侧进行小构造的勘探，这在采矿中的实用价值特别大。

2 地震属性分析

地震属性的提取是进行属性解释的基础，地震属性的提取是指应用“三高”地震资料，采用多种数学方法，如傅氏变换、复数道分析、自相关函数和自回归分析等，提取出反映地震波几何形态、运动学、动力学和统计学特征的属性参数。煤层中构造的存在，势必造成目的层与围岩的物性差异，这种差异可能体现在地震波的时间、地震波的频率、振幅、相位差异。故计算、研究包含目的层在内的一定厚度(时间剖面上显示为时间)“层”的各种层地震属性，可能有助于发现小的构造与地质异常体。常用的层属性包含振幅和能量属性、频率类属性、相位属性、波形属性以及其他属性。

3 探测应用

3.1 工作面概况

塔山矿8234工作面设计平均走向长1 560 m，倾向长260 m，开采标高963～1 068 m. 工作面位于二盘区西南部，东北距离8228工作面566 m，西南未开拓，东南以二盘区辅运巷为界，西北至四盘区边界。上覆无侏罗系采空区，盖山厚度在284～574 m，平均384 m. 开采3#—5#煤层，厚度18.0～25.55 m，平均21.40 m，为特厚煤层，直接顶和直接底均为泥岩，工作面内煤层与围岩的物性(密度、速度)差异较大，槽波发育较好，故煤层与围岩的波阻抗差异较大，煤层与围岩间的界面呈现为较好的地震波阻抗界面。

3.2 工程布置

8234工作面槽波探测沿2234巷北侧、5234巷南侧布置激发点和接收点，道距10 m、炮距20 m，分布向8234工作面北侧和南侧探测，施工布置见图2.

图2 施工布置图

3.3 单炮及频散分析

共采集了140个槽波记录，图3为其中一个记录，可以明显的看出，断层反射槽波发育较好。

图3 反射槽波记录图

通过频散分析(图4)，实际资料槽波埃里相主频为100 Hz，槽波速度约为1 200 m/s，对数据进行100～150 Hz的带限滤波，然后进行成像分析。

3.4 反射槽波成像

在对反射槽波进行增强处理后，首先采用绕射波偏移成像算法对2234巷、5234巷内测与外侧激发与接收进行反射槽波CDM成像(图5).

图4 频散分析图

图5 反射槽波断层成像图

3.5 地震属性分析

本次属性分析结合槽波解释的结果，在构造解释中将时间剖面的断点解释与属性分析的面展布相结合，既验证了时间剖面解释的断层成果(图6)，也可以对断层的走向进行指导和修正。

图6 8234工作面三维地震属性图

反射槽波探测与地震属性进行叠合分析，两者相互印证，断层走向和位置基本一致，解释走向NW，倾向SW，在勘探区内延展长度约1 250 m，根据打钻验证，断层位置可靠。

4 结 论

通过反射槽波探测联合地震属性分析在塔山矿预测断层的应用研究，总结如下：

1) 特厚煤层槽波主频较低、速度较高，单炮记录显示反射槽波发育较好。

2) 振幅、相干和曲率等地震属性可以刻画断层的大致走向，结合反射槽波共同确定断层的走向和位置。

3) 根据回采验证，塔山矿宜采用反射槽波探测构造结合三维地震属性分析，为工作面的布置提供可靠的地质保障。