劉芳曉

（中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西西安710000）

三維地震勘探在圈定煤層風氧化帶的應用初探

劉芳曉*

（中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西西安710000）

在煤礦采區(qū)三維地震勘探資料解釋中，以時間剖面解釋為主屬性分析為輔的方法可以作為圈定煤層風氧化帶的寬度的依據(jù)。該方法應用于山東巨野煤田某采區(qū)的三維地震勘探，最終地震資料解釋的煤層風氧化帶得到后期鉆孔的準確驗證。

三維地震；時間剖面；屬性分析；風氧化帶

煤層的風氧化問題是煤田地質(zhì)勘探的重要內(nèi)容之一。煤層風氧化后，其物理化學性質(zhì)發(fā)生變化，原始結(jié)構(gòu)和構(gòu)造遭到破壞，失去原有的工業(yè)價值，從而改變開采工程的地質(zhì)條件。所以，在煤田地質(zhì)勘探中確定其風氧化帶的深度和寬度不僅可以指導煤田開采工程的設(shè)計部署，而且是保障煤田開采高效安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。但是，目前國內(nèi)外對于煤層風氧化帶的勘探方法比較單一，僅依靠稀疏網(wǎng)格密度的鉆探工程圈定其范圍的經(jīng)驗性依賴程度較大，導致風氧化帶范圍圈定不準確，最終降低煤礦經(jīng)濟效益，甚至影響開采安全。

煤層風氧化帶與正常煤層的物性差異在地震反射波的運動學、動力學和統(tǒng)計學差異特征是利用三維地震勘探圈定風氧化帶寬度的理論基礎(chǔ)。近年來，煤礦采區(qū)三維地震勘探技術(shù)的應用范圍不斷擴大，其特點是高密度的數(shù)據(jù)采集、準確的空間成像和歸位，提供剖面的、平面的和立體的地下地質(zhì)構(gòu)造圖像。因此本文提出，在煤礦采區(qū)三維地震勘探資料解釋中，結(jié)合已知鉆孔以時間剖面解釋為主屬性分析為輔的方法可以作為圈定煤層風氧化帶的寬度的依據(jù)，利用該方法實踐于山東巨野煤田某采區(qū)的三維地震勘探圈定3煤層的風氧化帶寬度，最終得到后期鉆孔的準確驗證。

1　煤層風氧化帶的地震反射波特征

煤層經(jīng)風氧化之后顏色、光澤、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、硬度、節(jié)理、裂隙發(fā)育程度等物理性質(zhì)發(fā)生明顯變化。其中，結(jié)構(gòu)疏松成粉末狀、節(jié)理和裂隙明顯增多，硬度降低，煤層完整性變差呈破碎、泥砂狀的散體結(jié)構(gòu)。因此正常煤層和風氧化煤層與其圍巖橫向上波阻抗特征存在明顯差異，這是利用地震勘探方法圈定煤層風氧化帶的理論基礎(chǔ)。經(jīng)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，地震反射波在地震時間剖面上主要表現(xiàn)為反射波同相軸振幅降低、頻率突變跳躍、連續(xù)性變差，且位置靠近新生界底界（圖1）。

圖1　煤層風氧化帶在地震時間剖面上的顯示

2　地震屬性分析圈定煤層風氧化帶

（1）屬性分析。地震時間剖面解釋風氧化帶實質(zhì)上依然遵循著二維地震的主體思維，并未脫離二維的束縛，更沒有發(fā)揮三維數(shù)據(jù)體的全方位空間立體優(yōu)勢，因此單純依靠剖面解釋存在弊端。而屬性分析是建立在三維數(shù)據(jù)空間立體概念的基礎(chǔ)之上，打破了二維剖面的思維束縛，是三維地震資料解釋的重要輔助方法。

煤層風氧化帶與正常煤層最大的差異便是物性發(fā)生明顯變化，而巖石物性特征差異決定了地震反射波的運動學、動力學特征差異。地震屬性便是指從地震數(shù)據(jù)中提取出來的運動學、動力學和統(tǒng)計學地震特殊測量值。不同的屬性，揭示了不同的不易探測的地質(zhì)體的巖性、物性變化。結(jié)合煤田地震勘探的特點，可以根據(jù)運動學、動力學特征把地震屬性分為8個類別：時間、振幅、頻率、相位、波形、相關(guān)、吸收衰減、速度。本項目利用Geoframe解釋軟件，提取了26種地震屬性，選擇了對煤層風氧化帶反映較好的4種地震屬性參與了解釋（圖2）。

圖2　風氧化帶反映較好的3號煤層屬性圖

屬性分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，3煤層的風氧化帶主要分布在背斜構(gòu)造的核部區(qū)域，整體呈條帶狀集中在煤層隱伏露頭附近，局部寬窄不一。利用時間剖面的解釋成果和屬性分析的結(jié)果綜合分析圈定全區(qū)的風氧化帶范圍。

（2）鉆孔驗證。后期補勘鉆孔B-1、B-2和B-3平面位置選定在三維地震勘探所解釋的3煤層風氧化帶上，經(jīng)鉆探發(fā)現(xiàn)3煤層及其附近的基巖層均遭受不同程度的風氧化，其中B-1孔風氧化厚度達到34.38m，B-2孔風氧化厚度達到34.92m，B-3孔風氧化厚度達到28.98m。因此，地震解釋的風氧化帶得到了鉆孔的準確驗證。

3　結(jié)論

煤礦采區(qū)三維地震勘探解釋煤層風氧化帶的寬度在充分發(fā)揮三維數(shù)據(jù)體可以靈活應用時間剖面、水平切片和立體圖優(yōu)勢的基礎(chǔ)之上，合理有效地利用屬性分析的方法實現(xiàn)煤層風氧化帶的判別和圈定。將該方法應用于山東巨野煤田某采區(qū)，其地震解釋結(jié)果得到了后期鉆孔的準確驗證，取得了很好的效果。

［1］李春陽.隱伏煤田煤層風氧化帶的勘探方法［J］.煤田地質(zhì)與勘探，1994，22（4）：30-36.

［2］唐曉東，王志林，劉煥宇.煤層風氧化帶寬度的確定方法［J］.中國煤炭地質(zhì)，2008，20（5）：17-19.

［3］程建遠，石顯新.中國煤炭物探技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.地球物理學進展，2013，28（4）：2024-2032.

［4］程建遠，金丹，覃思.煤礦地質(zhì)保障中地球物理探測技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)［J］.煤炭科學技術(shù)，2013，41（9）：112-116.

［5］熊章強，方根顯.淺層地震勘探［M］.北京：地震出版社，2002.

［6］程建遠.三維地震資料微機解釋性處理技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［7］單蕊，李元杰.地震多屬性分析技術(shù)在小煤窯采空區(qū)探測中的應用研究［J］.煤礦開采，2014，19（5）：23-25.

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1004-5716（2016）05-0188-02

2015-05-20

2015-05-20

國家十二五科技支撐計劃課題（2012BAK04B04）；科技部科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項資金（2013EG122200）。

劉芳曉（1986-），男（漢族），山東煙臺人，工程師，現(xiàn)從事煤礦三維地震勘探工作。