地震勘探

徐州张双楼矿西区 陷落柱在地震剖面上的反映
典型工程实例介绍 （2）新疆哈密局北泉煤矿上山采区（戈壁区）
三维地震勘探
哈密矿务局北泉煤矿原地质精查未发现大的断层 构造，但是该矿在E4102工作面的回采过程中， 揭露了两条落差在10m以上的走向正断层，延展 长度达600余米；E4103工作面在巷道掘进中也揭 露了三条断层，给采区设计及开拓部署带来了很 大困难，造成产量急骤下滑，综采设备磨损严重。 两年间, 由于回采通过断层带共采出围岩20多万 吨，直接经济损失超过3500万元。
根据初步统计：
落差>10m ：准确率90%以上； 落差5~10m：准确率75%~80%； 落差3~5m ：准确率30~50%。
目前，高分辨率三维地震已经成为 煤矿采区勘探的首选技术，在全国获得推广。
地震解释“陷阱”
地形影响“静校不静” 速度变化导致“褶曲失真” 村庄影响造成“信噪比低” 煤层变化出现“假断点” 多次波等干扰形成“假断层” 断层屏蔽引起“假扭曲” 测区边缘覆盖次数不足的影响


野外施工数据质量量化评价图
2、地震波动方程数学模型 地质仿真模拟
在现场便携处理机中装配了地震波动
方程数学模型软件包（包括有限差分 和有限元程序），从而可以根据地下 地质条件制作成相应的地质模型，迅 速进行地震波动方程数学模型地质仿 真模拟，用于及时指导现场质量监控 和初步地质解释。
3、三维地震资料
三维地震数据采集 观测系统的计算机辅助设计
辅助设计系统软件界面
5、三维地震成果数据体
解释性处理技术
该软件采用遥感图象处理中的图象增强、 区域均衡、边缘检测与模式识别等技术， 充分利用小断层的空间相关信息，对三维 沿煤层的层拉平数据中的振幅微弱变化信 息进行提取，再通过空间叠加增强、空间 滤波和断层检测等手段，有效地提高三维 地震成果数据体的空间分辨率。可以提高 小断层的解释精度
数据采集辅助设计软件系统主要功能
在野外模拟三维地震勘探、二维地震、宽
线地震和弯线地震等施工设计。 通过在野外施工前利用预先设计的工程布 置图，在室内可以进行计算机模拟放炮和 地下CDP面元覆盖次数预览，以便确定穿越 地面障碍物的最佳观测系统。 有效地确保地震野外施工第一手资料的质 量。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、地震勘探技术的应用
——地质层位的标定
地震勘探的应用—断层解释
地震勘探的应用—断层解释
落差3m的小断层显示
地震勘探的应用—褶曲解释
地震勘探的应用—采空区解释
地震勘探的应用实例 变薄区解释
地震勘探的应用—冲刷带解释
地震勘探的应用 —煤层露头解释
四、地震勘探精度及验证情况
①查明落差10m以上（二维）和落差5m以上（三维） 断层，提供落差小于10m（二维）和小于5m（三维） 的断点，平面摆动误差控制在30m（二维）和15m （三维）以内； ②查明主要煤层赋存形态，其深度解释误差不大于 2%（二维）和不大于1.5%（三维）； ③查明波幅大于等于10m（二维）和大于等于5m（三 维）的褶曲； ④查明直径大于20m的陷落柱及发育情况(三维)。

工作面的地质预报手段落后
只能依据最初的三维地震成果图件，人工进 行切割成图；难以实时修改、任意切割。
三维地震成果应该实现 “地质动态管理”

三维地震成果应该动态服务于采掘过 程的始终，直至回采结束 三维地震信息是动态化、智能化、可 视化、实时化实现地质预测预报的基 础
三维地震成果数据的微机管理
地震勘探应用范围—煤层勘探
①圈定主要可采煤层赋存范围； ②查明煤层分叉合并，圈定原始沉积及后期冲刷形 成的无煤及缺失带边界； ③查找主要可采煤层地下露头位置； ④预测主要可采煤层厚度变化趋势； ⑤圈定主要可采煤层古河床、古隆起范围； ⑥探明区内火成岩对煤层影响范围；
地震勘探应用范围—矿井防治水
①查明潜水面深度和新生界（第四系）厚度变化 ②探测采空区和岩浆岩侵入体范围 ③查明基岩面起伏形态、古河道、古冲沟延伸方向 ④了解基岩风化带厚度 ⑤结合钻孔对奥灰顶界面进行控制和解释
三维地震信息是一种宝贵的“资源”
三维地震是查明小断层、小褶 曲、陷落柱、冲刷带、煤层变 化等地质异常体的首选技术。
三维地震信息量是精查地质勘探 1250倍以上；目前利用率不足1/8
三维地震信息浪费很大

小断层的误判、漏判率较高
5m小断层、时间落差为3ms左右、常规时间 剖面上的0.75mm。究其原因，在于时间剖 面显示比例无法灵活改变。

地形校正的“陷阱”
速度变化的“陷阱”
村庄影响的“陷阱”
地震偏移的“陷阱”
多次波的“陷阱”
高分辨率地震勘探系统工程
地质资料收集 三维施工设计
一根链条的强度= 最薄弱的一个环节的强度
野外数据采集 室内资料处理 综合地质解释 井下采掘验证
精细解释 “售后服务”
(这些过程具有木桶效应)
五、煤矿采区地震勘探技术 发展趋势
二维现场实时处理
在现场采用便携计算机，对三维束状观测
资料抽取成为二维地震线，进行现场实时 处理并及时反馈施工质量信息，发现问题 及时补救，以便为后续室内地震资料处理 打下良好的基础。
4、地震数据采集计算机 辅助设计系统DZSYSTEM
地震野外施工中，常常由于村庄、道路、 河流等障碍物的存在，影响了地震炮点、 检波点的正常布置，造成地下CDP点发生相 应的错位移动，从而形成不均匀的覆盖次 数和观测盲区，给后续处理和解释造成困 难。野外地震数据采集辅助设计系统，可 以实时指导野外施工条件下复杂观测系统 的设计，保证数据采集质量。
1．地震采集质量的量化评价 与现场质量监控系统

对采集质量进行以下量化评判：信噪比、分辨率、保真 度、综合参数； 采用模糊相似优先比方法，进行影响地震采集质量的多 因素综合评判。 地震采集参数的优化选择：在众多的采集参数对比试验 记录中，哪一种采集方案的量化结果与理想值总体上最 接近，就可作为最优化的采集选择方案。
目前地震勘探技术水平和 构造解释精度
二维地震

三维地震

勘探目的层底板深度 解释误差≤2%
勘探目的层底板深度
解释误差≤1-1.5%


控制落差≥10m的断层 及幅度 >10m的褶曲
控制落差≥5m的断层
及幅度 >5m的褶曲


构造边界平面摆动 误差≤30m
构造边界平面摆动
误差≤15m
三维地震勘探成果验证情况
煤矿地质保障系统技术讲座
煤矿采区地震勘探技术专题 发展现状和趋势
主讲人；李恒堂（副院长、研究员） 煤炭科学研究总院西安研究院
一、煤矿地震勘探技术的发展历程
1955年，煤炭工业开始采用地震勘探技术 任务：寻找新煤田和新的含煤区 70年代：第一次技术飞跃 任务：查明30m以上断层 1981~1986：第二次技术飞跃 任务：查明15m以上断层 1994年：第三次技术飞跃 任务：查明落差5m以上断层
矿井多元地质信息 数据库
三维地震 精细分析 解释系统
矿井地质 量化预测 分析技术
矿井物探 补缺性 探测技术
其他 有关信息
矿井多元地质信息 集成分析技术
三维地震信息的地质动态管理
速度场修改 实时刷新 底板等高线
神经网络学习 动态预报 小断层
煤厚标定修正 反馈预测 煤层厚度变化
矿井地质三 维可视化与 计算机自动 成图
本次三维地震勘探，共解释断层36条，其
中新发现断层30条，现已有10条断层直接 或间接地得到了验证，吻合程度好。尤其 是在E4103工作面中本次新发现的DF5逆断 层，断层落差7m，矿方根据地震勘探成果， 及时调整生产方案，巷道切眼回缩200m。 这一调整为矿方挽回了300万元的经济损失。
哈密矿务局北泉矿 地震解释构造平面图
煤矿采区地震勘探技术发展趋势
5、三维、三分量地震勘探技术： 用于岩性地震、煤层气、煤的气化等 6、四维地震勘探技术： 用于煤层气化动态监测、三带监测、 采空区监测等
六、新技术开发研究及应用
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地震采集质量的量化评价与现场质量监控系统 地震波动方程数学模型 地质仿真模拟 三维地震资料二维现场实时处理 地震数据采集计算机辅助设计系统DZSYSTEM 三维地震成果数据体解释性处理技术 三维地震数据微机服务系统 矿井多元地质信息集成分析与处理技术
微机性能达到或超越早期工作站 1Km2的三维成果数据量约为82M左右 通过光盘(640M)在微机加载数据。
三维地震成果数据的 解释服务功能
层 位 自 动 追 踪
三维地震成果数据的 解释服务功能
灵 活 的 显 示 方 式
地震时间剖面的多参数曲线显示
三维地震成果数据的 解释服务功能
三 轴 立 体 显 示
煤矿采区地震勘探技术发展趋势
4、高产高效矿井综合地质保障技术
矿井多元信息的融合和综合分析 地面钻探、三维地震、矿井物探、矿井地质 多种学科的交叉 小波变换、分形分维、遗传算法、神经网络、模 式识别、 3D、3S、PR等边缘学科交叉 数据信息的动态管理 三维地震数据的动态管理和二次开发利用
三维地震成果数据的 解释服务功能
7、矿井多元地质信息 集成分析与处理技术
三维地震成果数据体
核 心 技 术
微机解释服务系统 矿井多元地质信息 集成分析与处理软件 矿井地质三维可视化 与计算机自动成图
地质勘探立体化、信息采集多元化、 信息处理自动化、预测预报智能化
矿 井 多 元 地 质 信 息 集 成 分 析 与 处 理
典型工程实例介绍 （4）神东公司大柳塔煤矿
20608-20611工作面三维地震勘探 大柳塔煤矿是神华集团神东煤炭公司的主 力矿井之一，生产能力达800万吨/年。该 矿是我国目前机械化程度最高的现代化矿 井，在生产中发现，小断层较发育，给生 产带来了很大影响。2002年4月，对该矿 20608～20611 工作面1Km2范围内开展试验 性三维地震勘探，以控制区内断层，并探 索三维地震勘探技术在本区的适应性。
矿井三维地质 可视化模型的生成
回采工作面 回采工作面 采掘地质 任意方向剖 平面图的绘制 面图的输出
回采工作面 三维地质立 体图的显示
综采地质说 明书及相关 图表打印
七、典型工程实例介绍
（1)徐州局张双楼矿东区及西三采区三维地震勘探
东区：全区共组合断层 34条，其中落差大于 20m的3条，落差10～ 20m的11条，落差5～ 10m的11条，落差小 于5m的7条。与原精查 勘探成果比较，否定了 F7（最大落差50m）、 F8（最大落差40m） 两条断层的存在。
典型工程实例介绍 （3）开滦集团钱家营矿-850暗立井三维地震勘探
• 于1998年4月对开滦（集团）公司钱家营 煤矿进行了三维地震勘探，同年7月提交 勘探报告。 • 本次勘探共控制查明断点81个，组合断 层5条，均为新发现的断层，较准确地控 制了煤7、煤12-1底板的起伏形态与深度。
开滦钱家营矿－850暗立井区 DF1、DF2、DF5断层在三维地震剖面上的反映
二、地震勘探技术的发展特点



技术装备不断进步：硬件：模拟～数字，运行 速度不断加快；软件：功能不断增强，DOS～ 可视化技术 技术方法不断成熟：二维～三维；单分量～多 分量，勘探精度不断提高； 应用领域不断拓宽：构造（断层、褶曲）～煤 层厚度、陷落柱、岩浆岩侵入、采空区、矿井 防治水、煤层气开发 勘探市场不断扩大：东部～中西部；从国有大 型重点煤矿～地方中小型煤矿；资源勘探阶 段～煤矿生产过程；东部平原区-沙漠、黄土 高原、戈壁、山区
初步应用结果—哈密三维 初步应用结果—哈密三维
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6、三维地震数据微机服务系统
近年来开展的采区三维地震勘探取
得了丰富的资料，为采区生产提供 了重要的地质依据。然而，由于三 维地震资料太多，往往只能向矿方 提供有限的最终成果，大多数资料 在后期的生产过程中不能使用或很 难使用，造成了巨大的成果资源浪 费。
1、构造地质： 进一步提高解决3~5m的小断层、小褶曲的精度 2、水文地质： 力求通过对10~15的陷落柱、煤层隐伏露头、奥陶系 灰岩顶界面等探测，进一步为矿井防治水服务 3、开采地质： 在煤层的分叉、合并与煤厚变化等问题进行攻关。 通过3D3C预测煤层裂隙密集带、地应力集中区等，更 好地为生产地质服务。