反射共偏移地震勘探技术在煤岩层完整性探查的应用.pdf

2023 年 8 月Aug.,2023doi：10.3969/j.issn.1672-9943.2023.04.053反射共偏移地震勘探技术在煤岩层完整性探查的应用（1.山西和顺天池能源有限责任公司，山西 晋中 030600；2.北京探创资源科技有限公司，北京 100067）摘要 主要介绍了反射共偏移地震勘探技术的基本原理，重点分析反射共偏移勘探技术在探查煤岩层完整性的应用情况。通过实例说明地震反射共偏移技术对煤岩层完整性探查具有一定的准确性，使用反射共偏移地震勘探技术可以对煤岩层完整性进行探查。关键词 反射共偏移；煤岩层完整性；反射界面比较中图分类号P631.4文献标识码B文章编号1672蛳 9943（2023）04蛳 0166蛳 020引言山西和顺天池煤矿有限公司 603 工作面已形成，所采煤层为 15 煤。15 煤厚度 3.85.6 m（平均厚度 4.7 m），倾角 1毅6毅（平均倾角 3毅），切眼掘进过程中未揭露断层。603 工作面切眼靠近矿井边界，该切眼距离矿界最近距离为 2 m，相邻矿井在同水平存在采动作业，但不能够确定相邻矿井是否对保护煤柱进行违规开采。为保证 603 工作面安全回采，提前对矿界保护煤柱完整性进行探查，为工作面安全回采提供技术支撑。由于相邻矿井同水平正在进行生产，无法进行钻探施工。而 603 工作面切眼掘进过程中未揭露断层，煤岩层完整性较好，为采用反射共偏移地震勘探方法对保护煤柱完整性进行探查提供较好的地质条件，本次采用反射共偏移地震勘探技术对该保护煤柱完整性进行探查。1基本原理不同岩层（介质）之间存在波阻抗差异，地震反射勘探就是通过接收地震波在波阻抗差异界面产生的反射波信号来确定目的体的情况。反射共偏移地震勘探技术是依据地震反射波勘探原理，在共反射点基础上选择一个最优偏移距，采用单道或多道叠加小步长顺移前进观测系统采集地震数据咱员暂。通常用探测方法一般采用小道间距的偏移成像技术，通过布置多道检波器进行数据接收。在处理解释过程中，通过速度分析技术选取合适的传播速度，在确定速度参数后利用深度偏移成像技术将地震时间剖面变化换成空间剖面，可以增强有效波、压制干扰波，对于探测结果更加准确。现场一般采用单边排列观测系统，即接收点排列在激发点一侧的观测形式，如图 1 所示。设某一单边排列接收道数为 R、道间距为 I、偏移距为 O、移动步距为 P，假设传播界面为水平界面时，其反射段长度 L=I（R-1）2。图 1反射共偏移地震勘探单边排列多次覆盖观察系统当整个排列移动步距 P小于反射段 L 时，反射段重复出现，即可实现多次覆盖。针对煤矿特殊环境，震源一般采用锤击或放炮方式。2应用实例2.1探测布置情况探测测点布置如图 2 所示。图 2测点布置本次勘探工作使用仪器为安徽惠州地质安全研究院有限公司 YZD11 矿用槽波地震电法仪。根据现场探测情况，结合井下实际情况，本次探测在移动步距偏移动道间距移动方向切眼保护煤柱检波器 激发点S32S24S16S8S1R32R24R16R8R1能 源 技 术 与 管 理Energy Technology and Management2023 年第 48 卷第 4 期Vol.48 No.41662023 年 8 月Aug.,2023付聪，等反射共偏移地震勘探技术在煤岩层完整性探查的应用603 工作面切眼布置测线 1 条，布置检波点 32 道，道间距 5 m，测线长度 155 m；激发点 32 炮，炮间距5 m，完成测线长度 155 m。由于该矿井为高瓦斯矿井，无法采用炸药震源，因此激发方式采用锤击方式，通过激发点不断前移，可以实现多次覆盖。2.2数据处理与成果解释数据处理中采用的关键技术主要有 子-P 变换技术以及速度分析和深度偏移技术。2.2.1子-P变换反射共偏移技术主要是观察介质水平变化情况，需要压制来自其他方向的波场信息，仅保留来自水平方向上的波场信息；子-P 变换则是假设探测煤岩层介质是水平变化的，并且速度界面要与测线方向垂直，只有垂直界面的反射相位才会呈现线性规律，更容易被分析。通过 子-P 变换技术将波场从t-x 域转换到 子-P 域，完成转换后不同波的波场特征会发生变化，转换成容易识别的波场特征，从而提取有效的反射波信息。2.2.2速度分析速度是叠加与深度偏移的关键参数，时深转换速度求取的准确与否，直接影响着探测成果的精度。速度分析的主要目的是为水平叠加、偏移等处理提供处理参数。地震记录是多道记录，多道信号的正常时差中隐含着地震波传播速度这一参数的信息。如果能从记录中准确地拾取反射信号，得到正常时差，则可以利用它来求取速度参数，这就是速度分析的基础。一般选用方法以在共反射点道集上进行多道信号最佳估计为基础。2.2.3深度偏移技术不同煤岩层存在波阻抗差异，地震反射勘探就是利用存在的波阻抗差异。地震波在煤岩层传播过程中遇到不同煤岩层分界面，就会产生反射界面，通过识别这些反射信号来判断发生反射的界面位置。通过偏移技术，将检波器接收到的反射波信息回投到其空间真实位置上去，最后得到真实的反射界面地震记录。常用的偏移成像方法有射线偏移法与波动方程偏移法 2 种方法，一般较多采用射线偏移法。射线偏移主要应用波的绕射和几何地震学理论，来实现反射波空间归位。偏移成像就是在完成速度分析的基础上，以确定的速度参数将时间剖面转换成空间剖面，更加直观分析解释探测结果。2.3成果解释分析本次共采集获得 31 炮数据。由于切眼与保护煤柱为非平行关系，且本次探测使用锤击方式，激发能量较弱，探测距离较近，主要针对距离切眼范围较近区域的地质情况进行分析解释。经过数据处理分析，获得的 603 工作面切眼反射共偏移反演成果如图 3 所示。图 3603 工作面切眼反射共偏移反演成果由图 3 分析可知，本次探测在切眼外侧 33 m与 4248 m 范围内存在 2 处反射界面。第 1 反射界面位于距离切眼外 33 m 位置处，反射能量较弱，且连续性较差。因此推断第 1 反射界面可能为一小断层的反射界面。第 2 反射界面位于距离切眼外4248 m 位置处，反射能量较强且连续性较好，根据实际地质情况分析，一般井下巷道宽度约 6 m 左右。因此推断第 2 反射界面可能为巷道反射界面。根据上述探测结果，可以推断距离切眼 40 m范围内不存在采掘活动，该保护煤柱完整，为 603工作面安全回采提供了技术支撑。3结论（1）地震数据在采集过程中，有时会因为仪器原因或者现场条件限制，导致地震数据采样频率不同。因此，在进行地震数据处理时需要对原始地震资料进行二次采样，设置为同一采样点数、采样间隔。（2）地震数据在采集过程中，每次震源激发的能量存在差异性，导致检波器所接收的反射波在能量（振幅）上也表现出差异性。因此，在进行地震数据处理时需要对原始地震资料进行道间平衡。（3）通过本次探测结果来看，反射共偏移地震勘探技术对探测煤岩层完整性具有较好的效果，可以指导矿方进行安全生产。参考文献1秦道霞，郭玉成，王立栋.矿井地震在隐伏构造探测中的应用 J.山东煤炭科技，2022，40（11）：189-191.作者简介付聪（1984-），男，助理工程师，毕业于山东科技大学地质工程专业，主要从事煤矿地质及水文地质工作。收稿日期：2023-03-08距检波点 R32 距离/m60504030201006050403020100外 4248 m 附近出现第 2 反射界面外 33 m 附近出现第 1 反射界面100 110 120 130 140 15010 20 30 40 50 60 70 80 900167