物探技术在煤矿地质开采方面的应用.pdf

2020 年 25 期应用科技 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 物探技术在煤矿地质开采方面的应用 曹武庆 （陕西省煤田物探测绘有限公司， 陕西 西安 710005） 在煤矿开采的整个过程中， 开采人员经常遇到各种地 质异常问题与自然灾害， 这不仅增加了煤矿开采的安全隐 患， 甚至会严重威胁到开采作业人员的生命安全。而物探 技术的应用不仅可以帮助开采人员更加全面地了解采煤 层结构， 减少地质灾害的发生， 同时也能够进一步提升煤 炭企业的经济效益与社会效益， 因此在煤矿地质开采过程 中， 加强物探技术的应用是十分有必要的。 1 物探技术对煤矿地质探测的作用 物探技术凭借自身操作简单、 施工方便以及探测准确 率较高等优势在煤矿地质开采领域中得到了较为广泛的 应用。目前， 我国常见的几种物探技术主要为超声波勘探、 电法勘探、 地温法勘探与重力勘探等， 且多应用于煤矿地 质灾害与水灾害的防治工作当中。在应用物探技术对煤矿 地质进行探测的过程中， 首先要明确煤矿的实际环境以及 开采期间的具体要求， 并结合实际情况来选择恰当的勘探 方法。地面高分辨三维地震勘探法与二维地震勘探法， 不 仅可以为煤矿开采计划与开采方案提供可靠的数据， 同时 也能够加强地质异常情况的控制， 具体包括煤层厚度的变 化、 小断层与煤层交叉陷落柱的分布等， 从而大大增强煤 矿地质开采工作的科学性与合理性， 确保煤矿开采工作的 高效与顺利开采。 2 物探技术在煤矿地质开采方面的应用 2.1 二次地震资料处理和精细解释技术 二次地震资料处理和精细解释技术主要是将常规的 属性体解释、 精细静校、 矿井开采等技术密切地结合了起 来，这不仅可以大大提升对小构造煤矿地质的探测水平， 同时也能够进一步提升三维地震勘探的精确度。 在煤矿地质开采的过程中， 二次精细处理作为一个较 为系统的工程， 不仅需要高精度静校正配合完成， 同时也 要应用多种方法。首先， 要对原始资料进行分析， 明确野外 静校正参数与具体的方法。对于埋藏较浅的煤层， 若早期 施工中的三维采区地震资料设计的最大偏移距相对较小， 其低频长波长校正是无法校正到位的， 且目的层与地形整 体的起伏也不一样， 剖面上就会呈现出假的褶曲构造。为 此， 工作人员在选择静校正计算的过程中要先选择恰当的 计算参数， 尤其是平滑参数， 选取数值不要太小。另外， 受 多种因素的影响，地震单炮记录通过野外静校正后， 其 CMP 道集内依旧会存在一定的时差， 也就是指剩余静校正 量， 其主要是通过高频短波长的形式呈现出来的， 因此会 在一定程度上影响到叠加的质量。为此， 要想进一步提升 静校正的精度， 就要实施剩余静校正。除此之外， 施工人员 除了要进行地表一致性剩余静校正以外， 也可以通过综合 全局寻优反射波剩余静校正来进一步提升校正效果， 以此 来大大提升煤矿地质的探测准确性。 2.2 岩性反演资料解释技术 地震岩性反演技术就是利用地震测井与地质资料来 准确反映地下目标层的空间几何形态与微观特征的。其 中， 空间几何形态主要包括顶底构造形态、 目标层厚度、 尖 灭位置与延伸方向和延伸范围。具体来讲就是对连续分布 大面积的地震资料与高分辨率的井点测井资料高效的匹 配起来， 通过转换与结合形成新的探测技术[1]。该技术在煤 矿地质开采环节中的应用， 不仅可以明显增强弱反射波的 可检测性， 大大提升地震剖面的纵向分辨率， 同时也可以 帮助开采工作人员全面了解与掌握该矿区的含水层富水 情况与瓦斯分布区域， 进而为日后煤矿开采工作提供有价 值的参考依据。 相比于油气勘探来说， 煤矿采区存在着大量的钻孔资 料， 因此就可以将其作为已有的边界条件， 以此来有效减 少反演问题本身所存有的多解性。另外， 开采人员也可以 将纵向高分辨率的钻孔资料与横向十分稳定的地震高分 摘要 物探技术在煤矿地质开采中能够明显提升煤矿地质开采的整体水平。因此， 文章主要针对物探技术在煤矿地质开采方面 的应用展开了深入的分析与探究。 关键词 物探技术； 煤矿； 地质开采； 应用 中图分类号院P631文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2020冤25-0174-02 Abstract Geophysical prospecting technology can significantly improve the overall level of coal mine geological mining. There鄄 fore, this paper focuses on the in-depth analysis and exploration of the application of geophysical prospecting technology in coal mine geological mining. Keywords geophysical prospecting technology; coal mine; geological mining; application 作者简介 曹武庆 （1983-） ， 男， 本科， 副经理， 研究方向 煤田地质勘探。 174-- 2020 年 25 期应用科技 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 辨率二维地震资料有效的结合起来， 以此来更加准确地预 测顶底板岩性的分布情况与煤层空间的变化情况。 在这一过程中， 反演结果主要取决于多种因素， 主要 有如下几种（1） 原始资料的完整性与质量。具体包括地震 资料的噪音、分辨率以及测井资料的可靠性；（2）地震子 波。子波的提取会影响到最终的记录合成， 且合成记录的 准确性又会在一定程度上影响到地震反射波的层位标定 及时深转换精度。因此， 子波的提取是一项十分重要的工 作；（3） 合成记录作为测井资料与地震资料二者之间相互 联系与衔接的桥梁， 不仅可以在地震时间剖面图上准确的 标定出岩性反射层位， 同时也会直接影响到反演结果；（4） 地质模型。在构建地质模型时， 一定要充分结合测井资料， 保证地质模型特有的灵活性。以防井模型无法准确反映出 地层的真实性， 进而影响到最终的反演结果。 2.3 属性体解释技术 地震属性主要是通过间接的形式，依据相关算法， 从 三维地震数据体中生成出的一种新的数据体， 并在此基础 上再进行地层特征动力学、 运动学以及统计学特殊测量值 的提取工作。与此同时， 地震属性解释技术主要研究的内 容是如何利用地质综合解释软件系统来对地震属性进行 提取、 验证、 储存以及评价的， 并通过上述属性来对地质构 造进行解释。将属性体解释技术在煤矿地质开采的过程中 的应用， 主要是利用三维数据来准确计算分析地震反射波 频率、 振动与能量的， 进而可以获取到更为可靠与精确的 地震属性数据体[2]。在一般情况下， 属性体解释技术具有准 确与快速等特点， 因此可以更加准确地获取小型结构剖面 图， 为后续的开采工作奠定优良的基础。除此之外， 在我国 三维地震资料解释技术发展的过程中， 属性体解释技术会 成为重点研究内容与发展方向。 在三维地震勘探过程中， 工作人员可以从地震反射波 中获取大量的地震地质信息。同时， 由于不同介质在地震 波传播过程中所产生的变化是不一样的， 因此就会导致地 震反射波在实际传播过程中， 出现时间、 频率、 相位、 以及 振幅等多个方面的相应变化。例如， 在研究小构造变化所 引发的地震反射波信息时， 从其变化特征、 相关性与印证 对比情况中就可以提取出地震反射波的相关信息， 进入为 小构造等地质异常体识别提供有价值的依据。 2.4 三维地震叠前偏移处理技术 三维地震叠前偏移处理技术主要是对常规物探技术 的错误成像与横向分辨率偏高等问题进行了进一步优化 与改进。将其应用在煤矿地质开采中不仅可以有效解决传 统物探技术所存在的问题， 同时也能够让开采人员更加清 楚、 直观地看到煤矿矿井周围的地质构造边界情况， 准确 探测出小陷落柱的实际情况。 另外， 由于三维地震叠前偏移处理技术具有较高的分 辨率与覆盖率， 且密度较大， 因此可以更加准确地获取矿 井地物现象。同时， 将三维地震叠前偏移处理技术应用到 煤矿地质开采过程中， 能够准确检测出陷落柱直径分辨率 为 20m， 断层落差分辨率大于 2m。针对三维地震叠前偏移 处理技术在煤矿开采中的优势特点， 已经有相当多的研究 人员在落差为 2.5m 的复杂山丘等地区开展了一系列的试 验， 且试验数据显示， 该种物探技术具有较高的精确性， 因 此可以被广泛应用在煤矿地质开采过程当中。 2.5 高密度数字三维地震技术 与传统三维技术相比，高密度数字三维地震技术具有 高保真度、 低假频采样、 波场全以及频带宽等多种优势， 缺 点主要表现为资料信噪比低， 数据量较大。因此， 煤矿开采 人员在进行大量试验与系列的处理工作当中，要在炮检域 互补的高效折射波静校正、 各向异性叠前时间偏移、 波分频 去噪以及地表一致性振幅补偿与反褶积等多种技术的基础 上进一步完善高密度数字三维地震技术的处理流程[3]， 以此 来有效解决高密度资料长短波长静的校正问题，并在一定 程度上压制噪声问题， 提升成像的准确性与高精度。 3 实例分析 本文章以淮南矿区为例， 据地质勘察资料显示， 含煤 地层主要是二叠系山西组， 整体厚度大约为 720m， 其中含 煤 40 层， 总厚 40m。 可采煤层只有 13 层， 厚度大约为 29m。 而主要可采煤层为 5 层，分别为 13-1、 11-2、 8、 5、 1 煤层。 在一般情况下， 常规传统地震只可以看到 T5 （13-1 煤） 、 T4 （11-2 煤） 、 T3 （8 煤） 三组反射， 这主要是因为 13-1 煤层起 到了一定的屏蔽作用，这就导致其下组煤层的反射波 T4 波、 T3 波的信噪比相对较低、 且连续较差， 而位于下组煤层 中最下部的 T2 （5 煤） 、 T1 （1 煤） ， 其反射波的噪音比更低， 整体品质更差， 因此无法用于地质解释。在这种情况下， 负 责该项目的开采单位决定使用物探技术来攻克上述难题。 该开采单位通过物探技术的综合应用， 不仅可以探测 到埋藏在 13-1 煤层下的 T2 （5 煤） 、 T1 （1 煤） ， 同时也能够 帮助开采人员更好全面掌握煤层构造、 水文情况、 反射波 强度、 地质异常情况等， 进而有效解决该矿区的开采难题， 大大提升煤矿开采的效率与质量。 4 结束语 在资源短缺的背景下， 煤矿开采企业要想有效提升开 采效率， 就要充分重视物探技术的应用， 以此来对煤矿地 质结构进行深入的勘察， 为开采单位提供有价值的地质参 考资料， 大大提升煤矿开采效率。与此同时， 物探技术在煤 矿地质开采中的应用还可以有效监测到各种地质灾害与 水灾害的发生， 以便开采单位提前制定好有针对性的预备 解决方案， 进而有效确保开采施工人员的安全， 推动我国 煤矿地质开采行业早日实现健康可持续的发展目标。 参考文献院 [1]王诗海， 魏文杰， 宋燕鹏.物探技术在探测煤矿地质中的应用研 究[J].山东工业技术， 2018 （17） 89. [2]高洁.物探技术在探测煤矿地质中的应用研究[J].现代盐化工， 2018， 45 （01） 62-63. [3]刘海东.物探技术在煤矿地质开采方面的新技术新应用分析[J]. 科学技术创新， 2018 （04） 173-174. 175--