三维地震勘探技术在煤层冲刷带及陷落柱解释中的应用

三维地震勘探技术在煤层冲刷带及陷落柱解释中的应用
罗振丽
摘要：相对于其它勘探手段而言，三维地震勘探是控制煤层赋存形态及构造等的最有效的手段，已经得到广泛的应用，并已取得了满意的效果；但随着煤矿开采机械化程度的提高，为了煤矿安全、高效生产，须准确掌握井田内煤层冲刷带、陷落柱、煤层露头、火成岩等特殊地质现象。本文以淮北矿区某煤矿为例，充分利用已知的地质资料，掌握地震时间剖面上的煤层冲刷带、陷落柱等特殊地质现象的特征，确定振幅异常与特殊地质现象的对应关系，根据不同的地质异常体在地震数据体上的特征解释各种特殊地质现象。
关键词：三维地震勘探煤层冲刷带陷落柱

1勘探区概况

勘探区位于淮北煤田中西部。区内地层出露甚少，多为第四系冲、洪积平原覆盖。区内所发育地层由老到新，层序为青白口系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、上第三系和第四系。
勘探区内含煤地层为石炭二叠系，为一套连续的海陆过渡相及陆相碎屑岩和可燃有机岩沉积。主要可采煤层为4煤层和6煤层。4煤层位于下石盒子组下部，煤层结构简单，煤层厚0～4.39米，平均2.09米，属较稳定煤层。6煤层位于山西组中部，煤层结构简单，以单一煤层为主，局部含一层泥岩夹矸，以中厚～厚为主，煤层厚度1.50～5.93米，平均2.95米，属稳定煤层。
勘探区表层多为砂质粘土，潜水位5—8米，地震激发接收条件较好，但区内河沟及农用灌溉水渠纵横，村庄星罗棋布，给野外施工带来很大困难；全区为第四系的松散冲积层所覆盖，在松散层的含隔水层之间，能形成多个反射波；总之，勘探区内浅层地震地质条件一般，深层地震地质条件较好。
区内可追踪到的有效反射波为T4波和T6波：T4波来自于下石盒子组下部4煤层形成的反射波，波形稳定，能量较强，为控制4煤层形态及构造的主要反射波；T6波来自于山西组中部6煤层产生的反射波，波形稳定，能量较强，是控制6煤层起伏形态的主要反射波。

2 煤层冲刷带解释

煤层冲刷带是一种常见的矿井地质现象，由于构成煤层冲刷带的岩石较煤层的硬度大得多，常给综合机械化采煤造成减产或停产的不利影响，根据煤层地震波形成机理中煤层振幅的调谐现象可知，厚度小于10m的煤层其厚度与地震振幅成正比，这就为利用地震勘探技术对煤层冲刷带进行解释奠定了理论基础。
煤层冲刷带在地震时间剖面上表现为地震波同相轴的中断或变弱，在沿层振幅切片上则表现为振幅弱异常。在资料解释过程中，采用最新解释技术（属性体技术及三维可视化技术）及多种解释方法（垂直时间剖面、水平切片、沿层切片等）对地震资料进行综合分析、研究，对已知巷道、钻探资料进行分析对比研究，确保解释成果的可靠性和准确性。
图1是典型地震时间剖面，14-6钻孔处的T4反射波能源强，同相轴连续，该孔钻探资料表明，4煤层赋存良好；95-1孔T4反射波同相轴中断，出现了空白带，该孔钻探资料表明，4煤层因冲刷而缺失。图2为T4波振幅体沿层切片，在沿层切片图上煤层冲刷带表现为振幅弱异常，分布规律为规则的条带状。

3 陷落柱解释
陷落柱是灰岩内溶洞发育区的一种地质现象，是一种灾害性地质异常体，是奥灰岩溶水的导水通道。陷落柱的形成，是由于奥灰岩溶的发育和溶洞的不断扩大，其周围地层由蚀变逐渐发展到受重力作用而塌落下沉，随后陷落柱内被松散物所充填，由于填充物成份复杂且比较松散，并且与煤层的接触边界两侧存在着明显的密度及速度差异，这就为利用地震勘探技术探测陷落柱提供了物质基础。
陷落柱在时间剖面上的特征主要为：①反射波组中断或能量变弱，其中断点或能量变化位置即为边界的反映；②反射波同相轴扭曲，产状突变，一系列反射波同相轴向陷落柱体内侧扭曲，其扭曲起始点之连线即为陷落柱的边界反映；③反射波同相轴产生分叉合并和圈闭现象。④叠加剖面上出现绕射波、延迟绕射波等（如图3所示）。在主要目的层的反射波沿层切片上，表现为反射能量明显减弱的圆形，反映出地震反射波能量的变化。（如图4所示）。

4 结论
煤层冲刷带及陷落柱是常见的特殊地质现象，它们的存在给煤矿安全、高效生产带来了不利的影响，三维地震勘探是解释这种特殊构造地质体的有效的手段，利用地震资料解释煤层冲刷带及陷落柱等特殊地质体要多方位、多角度，随着三维地震勘探技术的进一步发展，解释煤层冲刷带及陷落柱等特殊地质体的精确度和可靠性会进一步提高，三维地震勘探在煤矿生产中将会产生更大的经济效益。
参考文献
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