煤炭采空区地震勘探正演模拟.pdf

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1、磋他第31卷第1期GEOLOGYOFSHAANXI2013年6月文章编号：1001"--6996(2013)01—0057-_o5煤炭采空区地震勘探正演模拟李西周(陕西省地矿局物化探队，西安710043)摘要：采空区勘察是近年的热点和难点，实践证明，利用地震勘探对采空区进行探测，是一种较为有效的方法。本文通过建立典型的采空区地质模型，进行正演模拟，确定了不同采空区模型。关键词：地震勘探；采空区勘查；正演模拟中图分类号：P631．4文献标识码：B1前言随着经济社会的快速发展，煤炭资源开发力度越来越大，相应的也造成大面积的煤炭

2、采空区，特别是以前煤炭开采造成的采空区，给地面工农业生产造成了巨大的安全隐患。因此，通过新技术探测并确定已有采空区十分重要。目前，实践已证明，地震勘探技术对采空区探测是一种较为有效的方法。2采空区物性特征煤层及煤系地层由于成因不同而表现出不同的分布状态，多为层状沉积。当煤层被开采后形成采空区，采空区多表现为两种形式：当开采时间较短或支护措施较充分时，其煤层顶板为塑型岩石并保存完整，一部分压力转移到煤柱上，未引起煤层塌落、变形，采空区以不充水或充水的空洞形式保存下来；当采面较大或开采时间较长时，采空区在重力和地层应力作用下，

3、顶板塌落，形成冒落带、裂隙带和弯曲带等，使采空区被上层塌落的松散物充填而地球物理特征发生变化，导致塌落带上部地层的特性也发生了变化。这些变化奠定了地震勘探的可行性前提。3地震勘探技术及正演模拟方法地震勘探是应用地球物理勘探的一种方法。通过测量波的传播时间，分析振动特征，确收稿日期：2o13—02—19作者简介：李西周，男，41岁，1994年毕业于西安地质学院，工程师，长期从事物探勘查工作。陕西地质第31卷5结论(1)地震勘探方法在采空区上的运用，在多煤层开采地区为煤矿提供采空区下较深水平面的地质信息，进而查清煤矿周边和自身

4、的地质隐患，为煤区安全生产提供依据对策。(2)采空区造成地下反射层(煤层)的中断，变得不可连续追踪，跨越采空区后，反射波(组)恢复；同时由于采空区下方岩层未遭开采破坏，所以仍能保持原有良好的反射波而可连续追踪。地震时间剖面上反射波不连续追踪是识别煤层采空区的重要标志。(3)模型正演结果表明，采空区是否坍塌在地震反射剖面上表现出不同的特征。未坍塌采空区，在地震时间剖面上表现为同相轴的消失、紊乱，异常范围基本与采空范围一致，目标层上部同相轴较稳定，无挫断及断开现象。已坍塌采空区，在地震剖面上表现为同相轴紊乱，异常范围大于采空范

5、围，目标层上部同相轴较不稳定，异常两侧附近多存在挫断现象。(4)采空煤层的厚度及采空区的宽度，对勘探结果影响较大，煤层越厚、采空区域越大异常特征越明显，但在剖面上须存在较明显的未采区域，为标志同相轴的识别提供基础。(5)地震波在穿越采空区的时候，在采空区两侧及下方存在绕射现象，导致下部同相轴不连续，该特征也可作为采空区识别的参考因素。(6)有多层采空存在的区域，具有阴影效应，由于上部采空的影响，很难再识别下部采空的存在。当两层采空区域间距较大时，下部采空的识别有所改善。(7)构造复杂区域采空区的识别较困难，尤其是地表起伏较

6、大的区域，很难判断同相轴的异常是由地形还是采空造成。(8)采空区勘探是一个复杂的工程。针对不同地质背景下的采空区，应先进行正演模拟，确定合理的采空区地震勘探采集参数。(9)本次正演选用声波介质模拟算法，可以有效的逼近真实地质情况下地震能量传播的2D波动效应。[参考文献][1]陆基孟主编，地震勘探原理(上、下册)[M]．石油大学出版社。2OO4年1月．[2]周绪文编，反射波地震勘探方法[M]．石油工业出版社，1989年．[3]宗志刚，地震勘探方法在探测煤矿采空区中的应用研究[D]．中国地质大学(北京)，2006年第1期李西周

7、：煤炭采空区地震勘探正演模拟61FoRWARDMoDELINGoFSEIsⅣⅡCEXPLoRATIoNATACoALM姗GoBAREALiXizhou(GeophysicalandgeochemicalExplorationTeam，ShaanxiBureauofGeologyandMineralResources，Xi’an710043)Abstract：GoalReconnaissanceisahotspotandadificultspotinrecentyears．AppHcafionofseis-micexplor

8、ationtocoalmineg0afareaisconsideredtobeanefectivemethod．Basedonestablish-mentoftypicalgeologicalmodelingong0afarea，forwardmodelingandanalysisofthereflec