物探技术及岩性地震勘探技术分析

物探技术及岩性地震勘探技术分析

[摘要]地球物理勘探方法是运用物理方法解决地质问题，就是通过观察与观测各种地球物理现象，分析其地质构造或岩性变化规律，实现解决地质问题。地震勘探是研究人工激发的弹性波在不同地层中的传播规律，研究地层埋深、构造形态和岩性等的一种重要物探方法。本文主要阐述了构造地震勘探与岩性地震勘探、地震属性、地震反演、煤层气地震勘探等岩性地震勘探技术。

【关键词】物探技术；地震勘探；技术

1、地球物理勘探概述

地球物理勘探方法是运用物理方法解决地质问题，就是通过观察与观测各种地球物理现象，分析其地质构造或岩性变化规律，实现解决地质问题。地球物理勘探方法即“物探”方法。

地震勘探是研究人工激发的弹性波在不同地层中的传播规律，如波的速度、波的衰减和波的形状，及在界面的反射、折射，来研究地层埋深、构造形态和岩性等的一种重要物探方法。

近些年来，地球物理勘探方法不断涌现，已成为煤炭地质勘探中必不可少的部分。在煤炭资源勘探中，已由以钻探为主，物探为辅，发展到以物探为主，钻探验证为辅。特别是三维地震勘探技术在煤矿的应用，使煤炭资源勘查在精度、效率及经济性等多方面有了较大提高。

地球物理勘探方法一些是应用到煤矿生产之中，在矿井和采区设计优化、综采工作面的合理布置、防止和减少地质风险、优选采煤方法、提高资源采出率、降低万吨掘进率、生产安全等方面起着重要作用。其任务是：查明小断层、小褶曲；查清陷落柱、老窑及采空区的空间分布形态；解决煤层分叉与合并、煤层厚度变化、火成岩侵入、煤层顶底板水文地质条件及力学性质等多种地质问题。

地球物理勘探通过观测因地下探测对象与周围介质物理性质的差异造成的物理场变化，研究探测对象的形态和性质。从本质上说是一种间接方法，是通过少数观测点（在地面、空中或井下）获得的数据推测探测对象的状况。由地球物理场的本质和观测误差决定了地球物理反问题存在非唯一性，或称多解性。加之每种物探方法仅能反映地质体某个方面的物理性质，各种物探方法的数据观测采集受到地形、地质条件等因素的影响，这使物探多解性更为严重。

为减少物探结果非唯一性的影响，除要提高观测精度、资料精细处理等技术手段外，更需要综合采用多种物探方法。因地质体是一个统一的整体，密度、电性、弹性、磁性等物理性质均是这一整体在不同方面的反映，各种物性参数间都

有一定联系，运用这种联系进行综合解释，可缩小单一物探方法的多解性。不同物探方法解决地质问题的能力和探测范围不同，这需要采用不同物探方法组合应用，提高解决各个地质问题的能力。所以，对物探结果有时还需要采用钻探、巷探等基础地质手段进行验证和标定。

2、岩性地震勘探技术

2.1、构造地震勘探与岩性地震勘探

深部煤层开采地质条件的影响因素较多，诸如构造、水文、瓦斯、煤层顶底板条件等。现在，成熟勘探手段主要是地震勘探，只限于解决构造问题。煤矿深部安全开采中的主要地质问题，包括煤层顶底板水文地质条件、瓦斯突出条件与力学性质均属岩性勘探范畴。

构造地震勘探运用地震波的运动特征，用旅行时和波速，计算地层分界面上各点的埋藏深度，确定地层的构造形态。岩性地震勘探，还可运用地震波的动力特征研究地层岩性。现在，三维地震勘探方法的进步和发展，一些煤矿引进了高密度三维地震勘探、三维三分量的地震勘探等方法。

2.2、地震属性技术

地震属性的分类无统一标准，根据煤田地震勘探特征，按照运动、动力特征将地震属性分成八个类别：即时间、振幅、频率、相位、波形、相关、吸收衰减、速度。应按要解决的地质问题选择具体地震属性。

这种技术的关键是属性提取，其方式主要有同相轴属性提取和数据体属性提取。煤层反射波中含许多地质信息，不管煤层的构造、结构或岩性变化均能导致地震属性变化。

煤田地震勘探的煤层中小构造不正常、结构和岩性变化，以一般识别方法通常比较难。而运用地震属性的变化区分构造、进行煤层结构和岩性解释。

这种技术是煤矿开发的重要手段，能识别断层等构造、预测奥陶系灰岩岩溶裂隙发育带、解释煤层变薄冲刷带、预测瓦斯富集带等，运用的前景广泛。

2.3、地震反演技术

这种技术是在岩性地震勘探中，按钻孔测井数据纵向分辨率较高的有利条件，对井旁地震资料进行约束反演，并在此基础上对孔间地震资料进行反演，推断地层岩性在平面上的变化状况。将具有高纵向分辨率的已知测井资料与连续观测的地震资料联系起来，实施优势互补，提高三维地震资料的纵、横向分辨率和对地下地质状况的勘探研究程度，在煤矿深部安全开采中作用很大。

这种技术起步较晚，还处在叠后地震反演的初步应用阶段。应用在多家煤矿，

主要有：提高弱反射煤层的可检测性；运用反演剖面提供的岩性信息划分地层，探讨煤层顶板的稳定性；确定奥陶系灰岩顶部岩层中的含、隔水性，查明含、隔水层的空间和厚度分布；圈定火成岩侵人煤层的区域；预测煤层厚度，煤层瓦斯富集带等。

奥陶系灰岩岩溶地下水水压高，容易对下组煤顶、底含水层出现垂向顶托或侧向补给，补给水源充足，对采煤威胁很大。所以，下组煤层一直是开采禁区。

某煤矿下组煤水文地质补充勘探中，运用地震反演技术查明部分水文地质条件，包括奥陶系顶部含、隔水层的空间分布和厚度分布。研究突破了传统煤田地质理论，表明奥陶系灰岩不都是一个含水层，顶部有隔水层，能为建立矿井突水的水量预测模型提供资料。

2.4、煤层气地震勘探

在煤层气富集的主要地质因素中，运用地震等地质资料能查明落差大于5m 的断层及构造分布、埋藏深度、厚度。而不可对构造煤的分布和煤层顶底板的透气性科学评价。煤层气地震勘探的核心是查明构造煤的分布、煤层顶底板中裂隙裂缝的发育方向和密度。

参考文献

[1]崔若飞等.地震反演——煤田地震勘探的新进展.中国煤炭地质,2008.6

[2]崔若飞等.基于地震反演方法的奥陶系顶部含隔水层探测.岩石力学与工程学报,2009.2

[3]吴立荣等.地震反演技术在煤层顶板工程地质分区中的应用——以巨野煤田龙固井田为例.山东科技大学学报,2008.5