試論煤田勘探中高分辨地震技術(shù)的應(yīng)用

白如晶

摘 ?要：我國(guó)的煤田類型多樣，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只有對(duì)煤田的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行提前的全方位勘探，才能確保在實(shí)際的開采過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)意外的情況，導(dǎo)致一些開采的事故。煤田的勘探需要對(duì)礦井的深度、煤田的精確位置、煤田周圍的地理環(huán)境等進(jìn)行充分的掌握，從而為實(shí)際的煤礦開采提供更充分有效的數(shù)據(jù)，減少煤礦開采的風(fēng)險(xiǎn)，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。高分辨地震技術(shù)就是這樣一種具有良好勘探效果的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤田勘探;高分辨地震技術(shù);應(yīng)用

一、煤田地區(qū)構(gòu)造概述

本文所研究的煤田從整體的走勢(shì)上為西北方向，煤田的傾斜度為15°左右。煤田的斷裂帶主要為正斷裂層，斷裂層的走向?yàn)槲鞅弊呦?，煤田的總面積為40平方千米，斷層的長(zhǎng)度在10米以上。

二、我國(guó)煤田勘探工作常用的勘探方法

當(dāng)煤田周圍存在水系、老窯、火燒區(qū)、含水帶時(shí)，通常采用健地面電磁法進(jìn)行勘探。在進(jìn)行巷道頂板含水層的探測(cè)時(shí)則采用全方位電磁法。這三種勘測(cè)技術(shù)是在煤田的勘探中最常使用的，但隨著煤田開采的規(guī)模不斷擴(kuò)大，這三種勘探方式已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際的煤礦開采，高分辨地震技術(shù)有效的彌補(bǔ)了以上這三種勘探方式的缺陷和不足，在功能的全面性上有了進(jìn)一步的提升，在煤礦的勘探中有更好的效率和質(zhì)量，成為了煤礦勘探中使用最為廣泛的技術(shù)之一。

三、煤礦勘探工作現(xiàn)狀分析

我國(guó)的煤田勘探技術(shù)從無(wú)到有只經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展歷程，從二維的勘探方式到三維的勘探方式，在數(shù)據(jù)的收集、處理和分析技術(shù)上已經(jīng)有了明顯的提升，尤其是三維勘探技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)煤田開采的安全性有了顯著的提升，因此受到了許多煤礦開采企業(yè)的重視。但是，當(dāng)前的煤田勘測(cè)中仍然存在一些缺陷，例如工作面的布置不合理，巷道、礦井安全性能差等，這些問題都對(duì)勘探結(jié)果的精度造成了一定的影響，采取新的勘探技術(shù)保障勘探精度已經(jīng)迫在眉睫。

當(dāng)前，我國(guó)的煤田勘探存在一些明顯的問題。首先，在觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置上，沒有充分的數(shù)據(jù)支持。許多煤礦企業(yè)套用固定的觀系統(tǒng)，在進(jìn)行野外勘測(cè)時(shí)沒有對(duì)相關(guān)的設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致許多勘探設(shè)備無(wú)法真正發(fā)揮作用。其次，測(cè)量資料的準(zhǔn)確性沒有保障，在設(shè)備放置完成后時(shí)常受到隨意的移動(dòng)，資料的收集完成后沒有進(jìn)行及時(shí)的分析和處理。在激發(fā)點(diǎn)的布置上也缺乏合理性，許多勘測(cè)點(diǎn)設(shè)置在人口密集的地區(qū)，給當(dāng)?shù)厝嗣竦恼Ｉ钤斐闪瞬槐恪Ｔ诳v橫分辨率上存在很多斷層和缺陷，偏移成像中反射點(diǎn)偏射現(xiàn)象嚴(yán)重。

四、高分辨地震技術(shù)在煤田勘探中的應(yīng)用分析

（一）地震勘探數(shù)據(jù)頻率決定地震采集觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。煤田勘探技術(shù)的應(yīng)用原理是根據(jù)煤田地震勘探過(guò)程中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行地震縱橫波的確定。觀測(cè)區(qū)域的直徑?jīng)Q定了地震勘測(cè)帶的分辨率，而地質(zhì)的厚度則決定了勘探的縱向分辨率。因此可以說(shuō)煤田勘探數(shù)據(jù)對(duì)地震縱橫向的分辨率起到了直接的決定作用。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，煤田地震勘探數(shù)據(jù)的頻率越高，地震縱橫帶的分辨率也越高。此外，煤田地震勘探的頻率還會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作效率產(chǎn)生較大的影響。

（二）準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)煤田中各種形態(tài)的采空區(qū)。與傳統(tǒng)的勘探技術(shù)相比，高分辨率的勘探技術(shù)能夠更好的區(qū)分煤田中各種形態(tài)的采空區(qū)。在煤田的勘探過(guò)程中利用高分辨地震技術(shù)能夠快速的識(shí)別煤田中的斷層和中間層，還能對(duì)長(zhǎng)度大于20米的陷落帶也進(jìn)行有效的識(shí)別。通過(guò)對(duì)收集到的圖像和信息進(jìn)行辨認(rèn)，可以對(duì)采空區(qū)的形態(tài)有更好的掌握。

（三）大量的接收地震波場(chǎng)的有效信號(hào)。高分辨率的地震技術(shù)能夠結(jié)合單個(gè)頻率的電磁波，接收大量的地震波信息，并通過(guò)電磁波的形式將這種信息再傳遞出去，再次獲取煤田中的原始信息。通過(guò)這樣的過(guò)程，可以確保數(shù)據(jù)的客觀性和有效性。高分辨率的地震技術(shù)在煤田的勘探過(guò)程中可以對(duì)地質(zhì)狀態(tài)的相關(guān)信息進(jìn)行充分的掌握。

（四）查明煤層中的小斷層。煤田地震勘探技術(shù)的主要作用是對(duì)煤田的地質(zhì)狀況進(jìn)行勘探。高分辨的地震勘探技術(shù)能夠有效的擴(kuò)大觀測(cè)的范圍，真實(shí)的反映出煤田的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并顯示出煤田地質(zhì)的三維特征。利用高分辨地震技術(shù)可以對(duì)煤田上細(xì)小的斷層和走向變化進(jìn)行分析，提高了地質(zhì)分析的精度。在較淺的煤田或平原地區(qū)的煤田中，應(yīng)用高分辨地震勘探可以使勘探的精度達(dá)到95%以上，在山區(qū)或地質(zhì)較為復(fù)雜的地區(qū)，勘探的精度也可以達(dá)到70%以上。

（五）圈定陷落柱及采空區(qū)的范圍。陷落柱是由于非構(gòu)造變動(dòng)而產(chǎn)生的一種地表形態(tài)。在陷落柱內(nèi)存在較多破碎的石塊和泥漿。當(dāng)?shù)卣鸩ù┻^(guò)陷落柱時(shí)，反射波的傳播速度會(huì)明顯的降低，從而發(fā)生時(shí)間上的延遲?？梢酝ㄟ^(guò)時(shí)間上的延遲來(lái)判斷陷落柱的形態(tài)和范圍。當(dāng)前，地震波對(duì)于陷落柱的勘探還有一定的大小限制，通常只有當(dāng)陷落柱的長(zhǎng)軸大于25米時(shí)才能通過(guò)地震波檢測(cè)出來(lái)。

五、高分辨地震技術(shù)對(duì)煤礦建設(shè)與生產(chǎn)的作用

高分辨地震技術(shù)擴(kuò)大了對(duì)煤田的勘探范圍，為煤田的開采提供了有效的數(shù)據(jù)保障，能夠更好的指導(dǎo)煤礦開采工作的進(jìn)行，對(duì)于煤田開采的優(yōu)化有著極大的作用，還能提高煤田開采的效率和質(zhì)量。通過(guò)應(yīng)用高分辨地震技術(shù)，還可以對(duì)礦井開采過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更好的分析，從煤田的地質(zhì)構(gòu)造，深度等方面進(jìn)行分析，確定斷層、陷落柱、采空區(qū)等的位置，從而對(duì)工作面的設(shè)置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，是綜采面的設(shè)計(jì)更加的科學(xué)，提高煤礦開采的產(chǎn)量。

六、煤田高分辨地震技術(shù)的發(fā)展前景

當(dāng)前，煤炭仍是我國(guó)使用最為廣泛的資源，在未來(lái)的30年時(shí)間里，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生明顯的變化，這意味著煤礦仍將作為我國(guó)的主要能源，這也給我國(guó)的煤礦采礦行業(yè)帶來(lái)更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。煤田勘探的高分辨地震技術(shù)主要應(yīng)用于淺層的煤礦勘測(cè)，能夠?yàn)槊禾锏拈_采提供更全面的地質(zhì)信息。未來(lái)，高分辨地震技術(shù)將獲進(jìn)一步的發(fā)展和完善。首先從設(shè)備方面，高分辨地震技術(shù)將逐漸實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備的數(shù)字化。與之相配套的數(shù)字化程序軟件也將得到設(shè)計(jì)和使用。未來(lái)還將重點(diǎn)對(duì)山區(qū)構(gòu)造勘探的精度和煤層的分辨率進(jìn)行完善，將勘探的誤差控制在15米以內(nèi)，勘探的精度提高到90%以上，并且對(duì)老窯采空區(qū)、古河床、巖漿層等地質(zhì)構(gòu)造也進(jìn)行有效的勘探。高分辨地震技術(shù)還將應(yīng)用于巖性的分析中，將巖性進(jìn)一步劃分為發(fā)育帶、富水帶等。

結(jié)語(yǔ)：高分辨地震技術(shù)是一種以地面電磁勘探為基礎(chǔ)的礦井全方位勘探技術(shù)，能夠?qū)γ襟w中的斷層、陷落柱、采空區(qū)等進(jìn)行有效的勘探，符合當(dāng)前煤礦產(chǎn)業(yè)對(duì)煤田勘探的要求，能夠有效的提高煤礦開采的效率和質(zhì)量，并確保煤礦開采的安全，是煤礦企業(yè)在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步發(fā)展和重視的勘探技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃永平.夏代學(xué).高分辨率三維地震勘探技術(shù)在莫北油田的應(yīng)用[J].CT 理論與應(yīng)用研究.2012（02）：24-26.

[2] 候杰莉.高分辨地震技術(shù)在煤田勘探中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（10）：35-37