秦晶晶，王言劍

（1.中國礦業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，江蘇徐州 221008;2.兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦，山東鄒城 272100）

煤礦地質(zhì)構(gòu)造的精細(xì)解釋方法

秦晶晶1，王言劍2

（1.中國礦業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，江蘇徐州 221008;2.兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦，山東鄒城 272100）

隨著煤礦三維地震勘探技術(shù)的發(fā)展，煤礦開采對地質(zhì)構(gòu)造的解釋精度要求越來越高，常規(guī)地震解釋將不能滿足解釋精度的需要，特別是對斷層的解釋要求較高，為此，提出了有針對性的精細(xì)解釋方法。結(jié)合一個具體實例，從相干切片、方差切片、多方位觀測及提取地震屬性等方面，闡述了三維地震勘探的精細(xì)解釋方法。以上幾種解釋技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，將能夠得到較好的構(gòu)造解釋效果，從而為煤礦開采的安全生產(chǎn)提供了更可靠的勘探成果。

精細(xì)解釋;地震屬性;方差切片;相干切片

Accurate Interpretation Method of Tectonic i n Coal Mine

近幾年來，由于煤礦人員對地下的地質(zhì)信息以及小構(gòu)造的發(fā)育情況掌握不清，導(dǎo)致在煤礦開采過程中造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至產(chǎn)生煤礦事故。如果在巷道掘進(jìn)的前方遇到斷層或其他構(gòu)造，就必須重新布置工作面，這樣就大大地增加了采煤的成本。因此，弄清煤系地層中的地質(zhì)構(gòu)造，特別是斷層，在煤礦開采的工作中起到十分重要的作用。

三維地震勘探是當(dāng)今勘探精度較高的勘探技術(shù)，特別是在煤田構(gòu)造勘探中效果明顯，取得了廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。近十幾年來許多煤礦開展了大量的三維地震勘探工作，但就目前的勘探精度而言，尚不能完全滿足煤礦生產(chǎn)的需要，主要存在的問題是落差5m及5～10m的斷層勘探精度不高，特別在復(fù)雜地區(qū)勘探精度更低，據(jù)統(tǒng)計落差5m以上斷層勘探準(zhǔn)確率約為60%;斷層位置確定不夠準(zhǔn)確，一般位置偏移為40m左右，大斷層尤為不準(zhǔn);對相距較近的多條斷層不能夠很好地分辨，通常把幾條斷層解釋成一條斷層。

上述問題的存在嚴(yán)重影響了煤礦開采的效率和安全，造成以上幾個方面的原因除了三維地震勘探本身特點以外還有以下兩方面的因素:目前大多數(shù)的解釋思想基本上還是采用二維的剖面解釋，沒有充分利用三維地震勘探資料的動力學(xué)特征和全空間信息，大大降低了對地下地質(zhì)體的認(rèn)識精度;新技術(shù)手段利用不多。

為此，針對現(xiàn)有問題，在總結(jié)煤礦地質(zhì)規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出有針對性的精細(xì)解釋方法，對已有資料進(jìn)行充分的利用，進(jìn)一步提高三維地震勘探的精度，目前在國內(nèi)眾多地區(qū)取得了一定的效果。

1 斷層構(gòu)造的地震波場響應(yīng)

通過設(shè)計一個正演模型，分析地震反射波在斷層處的地震響應(yīng)，為后期的地震解釋工作提供一個有利的依據(jù)。正演模型如圖1所示。

圖1 正演模擬

圖1（a）是小斷層的地質(zhì)模型。模型參數(shù)為:煤層厚度8m，煤的斷距左側(cè)5m、右側(cè)3m，煤層速度為 2000m/s，圍巖速度從上到下分別為1800m/s，3000m/s，3200m/s，震源子波為60Hz頻率的雷克子波，圖1（b）為入射頻率為60Hz的地震正演剖面。經(jīng)過分析，斷距為3m的小斷層，地震剖面上有微小的變化，5m斷距的斷層反射特征較為明顯，可以進(jìn)行斷層解釋。

2 三維精細(xì)解釋方法及實例應(yīng)用

本次精細(xì)解釋主要運(yùn)用Geoframe解釋軟件和研制開發(fā)的煤礦三維地震動態(tài)解釋系統(tǒng)，從相干屬性、方差屬性以及提取地震屬性等方面來實現(xiàn)地震勘探的精細(xì)解釋。下面以山東地區(qū)某煤礦三維地震勘探為例，闡述煤田構(gòu)造的地震精細(xì)解釋方法及其實際應(yīng)用效果。

2.1 方差和相干技術(shù)

圖2、圖3、圖4分別是某采區(qū)的相干切片、層位振幅切片、方差切片。相干切片反映的是一定時窗范圍內(nèi)波形的相似程度。通過道間相似性等屬性的計算，實現(xiàn)三維振幅數(shù)據(jù)體向三維相似系數(shù)屬性的轉(zhuǎn)換，從而突出波形的不連續(xù)特征，圖2中的相干切片是基于煤礦三維地震動態(tài)解釋系統(tǒng)利用C3算法得到的。方差切片是通過計算道集內(nèi)地震道與平均地震道之間的方差值得到方差體，突出由斷層或其他異常所造成的地震波異常，圖4中的方差切片是基于Geoframe解釋軟件得到的。為了驗證各種切片對斷層的反映效果，本文計算時選用的視窗均為10ms。

圖2 相干切片

通過圖2、圖3和圖4分析對比，可以看出相干切片、層位振幅切片比方差切片對斷層的反映較明顯，尤其是圖中圈注的斷層，該斷層的最大落差為55m，相干切片和層位振幅切片清晰地展示了該大斷層的空間發(fā)展分布。然而相干切片比層位振幅切片更豐富、更清晰地反映了小斷層的細(xì)節(jié)。綜上所述，相干切片更能清楚地識別斷層特征，為煤礦開采提供了識別斷層的有利證據(jù)。

圖3 層位振幅切片

圖4 方差切片

2.2 任意方向測線解釋技術(shù)

該技術(shù)主要使用基于Windows操作系統(tǒng)開發(fā)的煤礦三維資料動態(tài)解釋系統(tǒng)進(jìn)行分析和解釋。該技術(shù)解釋的主要思路為:在煤層底板等高線AutoCAD圖上任意拾取測線→動態(tài)解釋系統(tǒng)顯示剖面→在拾取剖面上進(jìn)行解釋→AutoCAD圖顯示斷層的上下盤→根據(jù)斷層上下盤的走向趨勢繪出斷層。在煤礦開采的過程中，由于揭露地下的信息越來越豐富，此技術(shù)使煤礦人員利用已揭露的地質(zhì)信息對原來的解釋成果進(jìn)行驗證或重新解釋，實現(xiàn)了煤礦人員的同步交互解釋，更適用于煤礦人員的需要。如圖5為不同方位的地震剖面，可以看出地震剖面上的斷層在不同方位上顯示具有明顯的差異。

圖5（a）、（b）、（c）分別是垂直與F10斷層走向、與垂直斷層走向偏65°和45°剖面，分析得出:當(dāng)選取的測線垂直斷層走向（圖5（a））和與斷層走向偏45°方向（圖5（c））時，反射波的振幅有明顯變化，可以解釋此處存在斷層;當(dāng)選取的測線與斷層走向偏65°時（圖5（b）），反射波的振幅幾乎沒有變化，如果解釋人員僅從此方位解釋斷層時，就可能遺漏該斷層的解釋。

因此，在進(jìn)行精細(xì)解釋時應(yīng)從多方位選取測線，這樣才能獲得更精細(xì)的構(gòu)造形態(tài)，進(jìn)而提高解釋成果的可靠性。

圖5 斷層在不同方向上的地震剖面

2.3 地震屬性技術(shù)

所謂的地震屬性就是由疊前或疊后地震數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換導(dǎo)出的有關(guān)地震波的運(yùn)動學(xué)特征、動力學(xué)特征、幾何形態(tài)和統(tǒng)計學(xué)特征，其中沒有介入任何其他類型的數(shù)據(jù)。因此，利用地震屬性技術(shù)在煤田勘探中具有非常重要的使用價值。由于地震屬性數(shù)量繁多，且新的屬性層出不窮，因此，在本次精細(xì)解釋中提取了頻率、最大振幅、時差、相似系數(shù)等對小斷層特征反映明顯的地震屬性參數(shù)，最后將這些地震屬性按照不同的權(quán)重進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理繪出綜合曲線圖。

圖6（a）為地震剖面解釋圖，圖6（b）為屬性綜合曲線圖。從圖6分析可得:屬性綜合曲線圖中數(shù)值大的地方在地震剖面上反射波的確存在異常。除此之外，斷層的位置及寬度在地震剖面上解釋的斷層達(dá)到吻合，說明此方法在識別斷層的特征方面具有一定的指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論

本文主要基于煤礦三維地震動態(tài)解釋系統(tǒng)和Geoframe解釋軟件，運(yùn)用方差技術(shù)、相干技術(shù)及地震屬性技術(shù)對斷層進(jìn)行精細(xì)解釋。研究發(fā)現(xiàn):斷層解釋以相干切片為主，結(jié)合層位振幅切片、方差切片及提取地震屬性方法相互驗證，最后能夠得到較好的構(gòu)造解釋效果，為煤礦開采提供了更豐富更可靠的勘探成果。

圖6 地震屬性圖示

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P631.4

B

1006-6225（2011）04-0023-03

2011－05－19

秦晶晶 （1986－），女，河南洛陽人，碩士研究生，主要從事三維地震資料處理和解釋的研究。

［責(zé)任編輯:王興庫］

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