煤矿采区三维地震勘探的新进展

煤矿采区三维地震勘探的新进展

摘要煤矿采区三维地震勘探在1993年问世后，在几个先导性试验研究项目成功后，通过东部平原区和西部复杂区的应用和实践，它是取得煤矿安全开采高精度地质成果的首选地质勘探技术。虽然其成果精度不能满足采矿工程师要求，但目前还没有取代它的技术，因而煤炭采区三维地震勘探技术还需要在采集、处理及解释等综合系统上进行系统的研究，是其成果精度得到进一步的提高。该文从煤矿开采对地质成果的精度出发，对其最新进展进行了论述，并对煤炭地震勘探系统工程提出了一些技术思路和设想。

关键词三维地震勘探；断层；数字检波器；叠前时间偏移

中图分类号P631 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)081-0091-01

作者剖析了淮南、大同、铁法及开滦等大型煤矿企业所完成的三维地震勘探实例，从中可以总结煤矿采区三维地震采集、处理、解释及其综合研究的发展历程，从目前的成果看基本上解决了落差大于10 m断层及宽度大于50 m的无煤带（陷落柱、河流冲刷带、岩浆岩）及幅度大于10 m的小褶曲构造。由于煤矿采区三维地震成果对这些特点加之她的勘探周期一般为3至8个月、勘探成本相对较低，使得煤炭三维地震勘探成果成为煤矿采区（面）设计依据。

1 煤矿采区三维地震勘探的现状及问题

1.1 煤矿采区三维地震勘探的现状

中国第一次煤炭三维地震勘探试验研究是在1978年由中国煤炭地质总局在伊敏煤田使用两台TYDC-24模拟磁带地震仪（48道接收）完成的。第二次煤炭三维地震勘探试验研究是1988年由中国煤炭地质总局在山东省济宁煤田唐口中日合作勘探项目完成的，其成果首次被写进地质报告中，控制面积5平方公里。为煤炭采区三维地震勘探积累了经验。1993年，1994年在淮南矿务局谢桥煤矿和潘三煤矿进行了两次煤矿采区三维地震勘探。之后，煤炭采区三维地震勘探在全国煤炭工业系统得到了迅速的发展和推广应用，得到了煤炭采矿工程师及广大煤炭企业的高度认可。

通过煤炭地震勘探几代人的努力，煤炭三维地震勘探已经发展到海上、沙漠、平原、城镇、沼泽、水网、山区、黄土塬等各种地形条件的成套技术，煤炭地震勘探技术从设计、采集、处理、解释及综合研究已经发展成为一个较为成熟的系统工程。

在目前施工的项目中，勘探面积逐步增大，在5年以前实施的三维地震勘探，勘探面积一般为0.5至5平方公里，最近3年以来，大于10平方公里的煤炭三维地震项目多了起来，大于30平方公里的项目每年都有几个。

1.2 中国煤矿采区三维地震勘探存在的问题

首先勘探成果剖面的主频还比较低，一般为40 Hz至60 Hz，东部地区勘探成果精度高于西部复杂区。即使是在东部地震地质条件简单的地区，第一水平的勘探成果精度基本能满足采矿工程师的要求。下组煤勘探成果精度还较低。在淮南地区，对于落差大于5 m断层的勘探成果验证符合率在70%，落差小于5 m 的断层的验证符合率小于50%，一般为30%。

复杂区的煤炭三维地震勘探项目大多数采用的方法还是简单区的方法，致使复杂区的三维地震勘探成果质量下降。煤炭企业三维地震勘探管理水平不高直接

导致煤炭三维地震勘探项目质量参差不齐。好的项目往往与项目施工人员的管理水平相关。

缺乏行业管理制度和自律，施工单位技术人员培训与再教育跟不上，有较多青年学生没有经过系统的学习，直接当上了项目负责人，也是成果质量不高的原因。

2 煤矿采区三维地震勘探的新进展

2.1 煤矿采区三维地震勘探装备

煤炭系统地震勘探装备达到了新水平，在所有的地震对均装备了428地震采集系统，检波器从3只的单点接受发展到了多只（8只以上）的点单接收。处理系统基本上将叠前时间偏移作为常规处理技术。解释系统将属性分析作为重要的解释手段。

2.2 采集技术

连续、宽方位及对称采样已经发展成为煤炭三维地震勘探观测系统设计的重要思想。激发已经将低速带调查成果作为设计井深的依据。高密度三维地震采集已经应用到了多个矿区，淮南矿业集团已经将全数字高密度三维地震作为企业的首选技术，自2007年以来，淮南已经实施了全数字高密度三维地震项目10多个，取得了一大批成果。采用以炮代道技术较好地弥补由于外界干扰所影响的资料品质。

在西部黄土塬区取得突破性的成果，弯线技术、低频检波器接收技术、深井大炸药量技术在西部黄土塬区正成为主题技术。

2.3 处理技术

迭前时间偏移技术已经发展成为煤炭三维地震勘探技术的常规技术。对于东部地震地质条件较好的地区，在迭前时间偏移成果的应用上基本上成为常规算法。在西部复杂区，静校正基本得到解决。

2.4 解释技术

多属性解释技术是煤炭三维地震解释技术的重要分支。以钻孔标定技术、煤层波识别技术等成为煤炭地震勘探解释的核心技术。

2.5 地质成果的精度

在淮南实施的全数字高密度三维地震勘探成果展示中，落差大于2 m断层可以被地震成果所发现。在丁集、潘三等全数字高密度三维地震勘探成果中发现了一大批落差小于3 m断层。航道验证情况较好。

3 煤矿采区三维地震勘探的展望

3.1 技术展望

研制新型的数字检波器，使地震数字检波器的动态范围达到120 dB以上，使地震勘探系统的动态范围大于120 dB。大吨位可控震源激发对压制煤矿干扰较炸药震源有明显优势。

研究地质地球物理简化模型，应用现代地质力学、物理学的基础将地球物理模型进行简化，使之适应计算机的能力。

采集中单炮记录分频显示，地震波的频带宽度大于120 Hz，处理成果中，在信噪比大于5时，主要煤层反射波主频达到120 Hz以上，频带宽度大于180 Hz。

建立全数字的采矿-地球物理数字模型，将虚拟现实与应用与煤矿矿山。

4 结束语

精细煤炭采区三维地震，可有效提高煤炭企业对于煤层的回采率，提高效益减低开采成本。因此，在煤矿进行精细煤矿采区三维地震勘探是最有效的煤炭地