姜宇升，馬彥龍，吳國(guó)慶

(1.晉能控股煤業(yè)集團(tuán) 塔山煤礦， 山西 大同 037000； 2.中煤科工集團(tuán) 西安研究院有限公司， 陜西 西安 710077)

槽波探測(cè)與三維地震勘探是解決煤礦地質(zhì)構(gòu)造問題的有效手段，槽波探測(cè)分為透射法與反射法，兩種方法都有各自解決的地質(zhì)問題，反射法可利用單條巷道向兩側(cè)進(jìn)行探測(cè)，解決了工作面布置的問題。地震屬性分析是三維地震資料解釋的一個(gè)分支，可利用多種屬性的特征綜合刻畫斷層的形態(tài)。針對(duì)塔山礦的構(gòu)造特征，基于反射槽波與地震屬性分析，通過8234工作面的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)反射槽波頻散和速度進(jìn)行分析，解釋斷層的走向和位置，再結(jié)合三維地震資料，進(jìn)行多個(gè)工作面范圍的屬性分析，綜合解釋下個(gè)工作面的斷層走向及位置，為工作面的布置提供可靠的地質(zhì)保障。

1 反射槽波探測(cè)

反射法的有效波是反射槽波信號(hào)。如果槽波在煤層中傳播遇到了煤層中的不連續(xù)體，即遇到了地震波的波阻抗(速度和密度差異)的分界面，就會(huì)產(chǎn)生反射槽波信號(hào)，因此，識(shí)別出這些反射槽波信號(hào)就能直接判斷出煤層不連續(xù)體的位置。如圖1所示，激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)布置在同一巷道內(nèi)，槽波反射法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在一條煤巷中向兩側(cè)進(jìn)行小構(gòu)造的勘探，這在采礦中的實(shí)用價(jià)值特別大。

2 地震屬性分析

地震屬性的提取是進(jìn)行屬性解釋的基礎(chǔ)，地震屬性的提取是指應(yīng)用“三高”地震資料，采用多種數(shù)學(xué)方法，如傅氏變換、復(fù)數(shù)道分析、自相關(guān)函數(shù)和自回歸分析等，提取出反映地震波幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)特征的屬性參數(shù)。煤層中構(gòu)造的存在，勢(shì)必造成目的層與圍巖的物性差異，這種差異可能體現(xiàn)在地震波的時(shí)間、地震波的頻率、振幅、相位差異。故計(jì)算、研究包含目的層在內(nèi)的一定厚度(時(shí)間剖面上顯示為時(shí)間)“層”的各種層地震屬性，可能有助于發(fā)現(xiàn)小的構(gòu)造與地質(zhì)異常體。常用的層屬性包含振幅和能量屬性、頻率類屬性、相位屬性、波形屬性以及其他屬性。

3 探測(cè)應(yīng)用

3.1 工作面概況

塔山礦8234工作面設(shè)計(jì)平均走向長(zhǎng)1 560 m，傾向長(zhǎng)260 m，開采標(biāo)高963～1 068 m. 工作面位于二盤區(qū)西南部，東北距離8228工作面566 m，西南未開拓，東南以二盤區(qū)輔運(yùn)巷為界，西北至四盤區(qū)邊界。上覆無侏羅系采空區(qū)，蓋山厚度在284～574 m，平均384 m. 開采3#—5#煤層，厚度18.0～25.55 m，平均21.40 m，為特厚煤層，直接頂和直接底均為泥巖，工作面內(nèi)煤層與圍巖的物性(密度、速度)差異較大，槽波發(fā)育較好，故煤層與圍巖的波阻抗差異較大，煤層與圍巖間的界面呈現(xiàn)為較好的地震波阻抗界面。

3.2 工程布置

8234工作面槽波探測(cè)沿2234巷北側(cè)、5234巷南側(cè)布置激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)，道距10 m、炮距20 m，分布向8234工作面北側(cè)和南側(cè)探測(cè)，施工布置見圖2.

圖2 施工布置圖

3.3 單炮及頻散分析

共采集了140個(gè)槽波記錄，圖3為其中一個(gè)記錄，可以明顯的看出，斷層反射槽波發(fā)育較好。

圖3 反射槽波記錄圖

通過頻散分析(圖4)，實(shí)際資料槽波埃里相主頻為100 Hz，槽波速度約為1 200 m/s，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行100～150 Hz的帶限濾波，然后進(jìn)行成像分析。

3.4 反射槽波成像

在對(duì)反射槽波進(jìn)行增強(qiáng)處理后，首先采用繞射波偏移成像算法對(duì)2234巷、5234巷內(nèi)測(cè)與外側(cè)激發(fā)與接收進(jìn)行反射槽波CDM成像(圖5).

圖4 頻散分析圖

圖5 反射槽波斷層成像圖

3.5 地震屬性分析

本次屬性分析結(jié)合槽波解釋的結(jié)果，在構(gòu)造解釋中將時(shí)間剖面的斷點(diǎn)解釋與屬性分析的面展布相結(jié)合，既驗(yàn)證了時(shí)間剖面解釋的斷層成果(圖6)，也可以對(duì)斷層的走向進(jìn)行指導(dǎo)和修正。

圖6 8234工作面三維地震屬性圖

反射槽波探測(cè)與地震屬性進(jìn)行疊合分析，兩者相互印證，斷層走向和位置基本一致，解釋走向NW，傾向SW，在勘探區(qū)內(nèi)延展長(zhǎng)度約1 250 m，根據(jù)打鉆驗(yàn)證，斷層位置可靠。

4 結(jié) 論

通過反射槽波探測(cè)聯(lián)合地震屬性分析在塔山礦預(yù)測(cè)斷層的應(yīng)用研究，總結(jié)如下：

1) 特厚煤層槽波主頻較低、速度較高，單炮記錄顯示反射槽波發(fā)育較好。

2) 振幅、相干和曲率等地震屬性可以刻畫斷層的大致走向，結(jié)合反射槽波共同確定斷層的走向和位置。

3) 根據(jù)回采驗(yàn)證，塔山礦宜采用反射槽波探測(cè)構(gòu)造結(jié)合三維地震屬性分析，為工作面的布置提供可靠的地質(zhì)保障。