張集煤礦三維地震時(shí)間剖面特征規(guī)律探討.docx

1、張集煤礦三維地震時(shí)間剖面特征規(guī)律探討邱志誠，郝其國，修正標(biāo)（淮南礦業(yè)集團(tuán)張集礦地測科，安徽淮南232001）摘要：通過實(shí)例探討張集煤礦三地地震時(shí)間割面同相軸錯(cuò)斷、同相軸扭曲、同相軸分義合并、同相軸稀疏凌亂、同相軸輔助波等反應(yīng)地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象的規(guī)律性。通過對(duì)時(shí)間剖面反應(yīng)斷層規(guī)律性的抽象，建立了適合張集礦區(qū)的“緩做斜煤層中的同相軸扭曲正斷層模型”及“緩但斜煤層中的同相軸分叉、合并正斷層模型”。關(guān)鍵詞：三維地震；時(shí)間剖面；同相軸；斷層中圖分類號(hào):P631文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A張集礦近幾年來通過利用中國礦業(yè)大學(xué)開發(fā)的“煤礦三維地震管理系統(tǒng)”、三維地震工作站等,對(duì)三維地震成果開展了廣泛的應(yīng)用和探索,在預(yù)測預(yù)報(bào)地質(zhì)異

2、常區(qū)以及利用三維地震時(shí)間剖面、水平時(shí)間切片、沿層切片、屬性等輔助分析和預(yù)測斷層方面取得了一定成績，積累了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合張集礦實(shí)例,通過將實(shí)際巷道揭露的構(gòu)造情況與地震時(shí)間剖面、地震屬性相對(duì)比，總結(jié)出地震地質(zhì)斷層解釋規(guī)律，為今后更好地使用三維地震成果進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)工作莫定基礎(chǔ)°通過實(shí)例探討張集煤礦三維地震時(shí)間剖面同相軸錯(cuò)斷、同相軸扭曲、同相軸分叉合并、同相軸稀疏凌亂、同相軸輔助波等反應(yīng)地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象的規(guī)律性。通過對(duì)時(shí)間剖面反應(yīng)斷層規(guī)律性的抽象，建立了適合張集礦區(qū)的“緩傾斜煤層中的同相軸扭曲正斷層模型”及“緩傾斜煤層中的同相軸分叉、合并正斷層模型”。查明各類隱伏構(gòu)造，做好地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)工

3、作，是煤礦安全高效生產(chǎn)的迫切需要。這給我們使用和解釋三維地震成果提出了更高要求，經(jīng)過處理后得到的地震數(shù)據(jù)體，雖然可以一定程度地反應(yīng)地下地質(zhì)構(gòu)造的特點(diǎn)，但還存在許多假象,因此，要求我們要運(yùn)用地震波的理論，結(jié)合解釋勘探區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征,積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行分析對(duì)比，去偽存真。1時(shí)間剖面特征規(guī)律時(shí)間剖面橫坐標(biāo)代表共中心點(diǎn)疊加道的位置，縱坐標(biāo)垂直向下，代表反射時(shí)間。時(shí)間剖面上的反射時(shí)間是經(jīng)過動(dòng)校正處理后的，是共中心點(diǎn)處的to時(shí)間，因此能直接反映地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。由于煤層是強(qiáng)反射界面，煤層厚度對(duì)反射波能量影響也很大，所以反射波能量弱，同相軸稀疏有可能是薄煤區(qū)、無煤區(qū)及頂?shù)装鍖踊瑯?gòu)造的反應(yīng)。影響同相軸稀疏、零

4、亂的因素很多，有數(shù)據(jù)采集和處理方面的（人為原因）；下標(biāo)準(zhǔn)層被上標(biāo)準(zhǔn)層“屏蔽”也能造成反射波同相軸稀疏、簽亂現(xiàn)象;因此，要求運(yùn)用地震波的理論，結(jié)合解釋勘探區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征，積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行分析對(duì)比，去偽存真。時(shí)間剖面橫坐標(biāo)代表共中心點(diǎn)疊加道的位置,縱坐標(biāo)垂直向下，代表反射時(shí)間。時(shí)間剖面上的反射時(shí)間是經(jīng)過動(dòng)校正處理后的，是共中心點(diǎn)處的to時(shí)間，因此能直接反應(yīng)地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。應(yīng)用“煤礦三維地震數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解釋系統(tǒng)”的重點(diǎn)也在解釋時(shí)間剖面方面上。時(shí)間剖面有很多顯示形式，如波形曲線、變面積、變密度、波形加變面積疊合、波形加變密度疊合、雙極性顯示等。常用的是波形加變面積疊合顯示，因?yàn)樽兠娣e將波形的一部分填黑

5、，可使反射層突出。在時(shí)間剖面上識(shí)別斷層,尤其是識(shí)別小斷層等地質(zhì)現(xiàn)象是應(yīng)用“煤礦三維地震數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解釋系統(tǒng)”的工作重點(diǎn)。通過對(duì)大量實(shí)見構(gòu)造與地震時(shí)間剖面的對(duì)比分析，也逐漸認(rèn)識(shí)了幾種斷層引起的時(shí)間剖面異常特征:從斷層的幾何模型理論分析，在斷棱處可能出現(xiàn)繞射波；當(dāng)斷面傾斜時(shí)，斷面反射要向其下傾方向偏移。同相軸的錯(cuò)斷往往是中大斷層引起的，反射波同相軸分叉、合并、扭曲、波形和產(chǎn)狀發(fā)生突變等往往是小斷層的反應(yīng)。11 同相軸錯(cuò)斷煤層反射波同相軸發(fā)生錯(cuò)斷，是中大斷層在地震時(shí)間剖面上表現(xiàn)的基本形式，由于斷層規(guī)模的不同，可表現(xiàn)為波組或波系的錯(cuò)斷。在時(shí)間剖面中確定斷面時(shí),斷面不可穿過可萩的反射波同相軸，由于斷面的屏蔽

6、作用，斷層下盤斷點(diǎn)位置往往不可靠，所以應(yīng)主要依據(jù)上盤斷點(diǎn)確定斷面。在資料處理好的區(qū)段,斷面傾斜時(shí)，斷面反射要向其下傾方向偏移（見圖1）。A，.B*（a）直立斷層斷盤的反射一斷面反射繞射響，發(fā)射波能址弱，同相軸稀疏。AB圖1水平地層中的斷層特征（據(jù)李錄明,2007）13煤反射波發(fā)生明顯扭曲（見圖2）,11煤反射波受13煤“屏蔽”，能量較弱，11煤反射波同相軸錯(cuò)斷，13煤反射波同相軸發(fā)生扭曲處與13煤斷層下盤斷點(diǎn)位置有差異（水平偏移20m左右）。圖2張集礦1117（3）軌順實(shí)測剖面（上）與地震時(shí)間剖面（下）對(duì)比圖12 同向軸扭曲根據(jù)張集井田構(gòu)造特征，大部分煤層為緩傾斜的，幾乎所有斷裂構(gòu)造均為正斷層

7、，結(jié)合對(duì)同相軸扭曲與實(shí)際斷層下盤斷點(diǎn)位置的比照。在張集井田三維地震同相軸的扭曲變形一般是小正斷層的反應(yīng)，但這種扭曲現(xiàn)象要與表層、地層巖性變化的影響結(jié)合分析，加以區(qū)別，并非所有的扭曲都是斷層引起的，煤層產(chǎn)狀的變化也能造成同相軸扭曲，同相軸扭曲處解釋為斷層下盤斷點(diǎn)位置比較接近實(shí)際（見圖3）。片C片CC么(b)斷層面斷盤反射圖3緩彳頃斜煤層中的同相軸扭曲正斷J只模型8、6煤反射波同相軸發(fā)生扭曲（見圖4）,8煤斷層上盤斷點(diǎn)位置與同相軸發(fā)生扭曲處I分吻合,6煤斷層下盤斷點(diǎn)附近同相軸受斷層面“屏蔽”影Aof-wnAof-wn圖4張集礦16118運(yùn)順實(shí)測劑面（上）與地震時(shí)間剖面（下）對(duì)比圖13 同向軸分叉、

8、合并在時(shí)間剖面上，相位的突然增多或減少，同相軸的分叉與合并往往是小斷層引起的。這種現(xiàn)象是由于下降盤煤層厚度變化及巖相改變引起的。在時(shí)間剖面上同相軸分叉、合并處反射波不可靠,斷層上盤斷點(diǎn)位置定在最靠近“分叉、合并處”斷層下降盤的可靠同相軸處比較接近張集井田實(shí)際,斷層模型如圖5所示。C么WcA業(yè)AA人，BAA/(a)(b)同相軸斷層面圖5緩傾斜煤層中的同相軸分叉、合并正斷層模型8煤反射波同相軸發(fā)生扭曲.6煤反射波同相軸發(fā)生“分叉”，斷層面基本無偏移（見圖6）o14同向軸稀疏;零亂影響同相軸稀疏、零亂的因素很多，有數(shù)據(jù)采集和處理方面的（人為原因）；下標(biāo)準(zhǔn)層被上標(biāo)準(zhǔn)層“屏蔽”也能造成反射波同相軸稀疏、

9、零亂現(xiàn)象;由于煤層是強(qiáng)反射界面，煤層厚度對(duì)反射波能量影響也很大，所以反射波能量弱，同相軸稀疏有可能是薄煤區(qū)、無煤區(qū)及頂?shù)装鍖踊瑯?gòu)造的反應(yīng)；又因?yàn)閿鄬拥摹捌帘巍弊饔靡部梢栽斐上卤P反射波同相軸稀疏、零亂，甚至出現(xiàn)空白反射帶,所以同相軸的軸稀疏、零亂，甚至出現(xiàn)空白反射帶,所以同相軸的圖8張集礦西三膠帶機(jī)大巷實(shí)測剖而（上）.與地宸時(shí)間剖面（下）對(duì)比圖圖6張集礦16118軌順實(shí)測剖面（上）與地震時(shí)間剖面（下）對(duì)比圖稀疏、零亂也有可能是小斷層的反應(yīng)，斷層導(dǎo)致兩盤煤層產(chǎn)狀發(fā)生變化，引起反射波同相軸形狀及產(chǎn)狀發(fā)生突變,這也是判別小斷層的標(biāo)志。煤層變薄帶造成同相軸稀疏、零亂、反射波能員弱,預(yù)計(jì)煤層變薄帶與實(shí)際煤

10、層變薄帶范圍吻合,但平面位置稍有偏移（見圖7）。圖7張集礦17278運(yùn)順實(shí)測剖面（上）與地震時(shí)間削面（下）對(duì)比圖15波形、復(fù)合波、輔助波異常當(dāng)反射層兩邊巖性或地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起波形變化。相距較近的兩個(gè)以上反射波組合在一起構(gòu)成復(fù)合波。當(dāng)?shù)刭|(zhì)結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定時(shí)，復(fù)合波的干涉特征很少改變，容易識(shí)別，稱為“波組”，相鄰的穩(wěn)定波組稱為“波系小斷層、層滑構(gòu)造、煤層厚度變薄及煤層頂板巖性的變化會(huì)造成波形，復(fù)合波甚至波組的異常，這些輔助波的異常是識(shí)別地質(zhì)異常的標(biāo)準(zhǔn)，中大斷層會(huì)造成波系的異常。8煤輔助波同相軸錯(cuò)斷（見圖8）,采用雙極性法顯示時(shí)間剖面輔助波同相軸錯(cuò)斷更明顯，結(jié)合正負(fù)相位分析，更易解釋出斷點(diǎn)，斷層

11、面向其下傾方向偏移（水平偏移17m左右）。層滑構(gòu)造影響的煤層變薄區(qū)及無煤帶在時(shí)間剖面上的反應(yīng)為復(fù)合波的出現(xiàn)，預(yù)計(jì)地質(zhì)異常區(qū)范圍和位置與實(shí)際稍有差別（見圖9）。圖9張集礦17208運(yùn)服實(shí)測剖面（上）與地震時(shí)間剖面（下）對(duì)比圖2.6斷面波、繞射波等異常波斷面波、繞射波等異常波的出現(xiàn)，是識(shí)別斷層的主要標(biāo)準(zhǔn)。繞射波極小點(diǎn)對(duì)應(yīng)真實(shí)的煤層斷點(diǎn)位置;斷盤反射波在斷點(diǎn)附近與繞射波相切，它相對(duì)真實(shí)的煤層斷點(diǎn)向下傾方向偏移。8煤斷棱處出現(xiàn)異常波,8煤上盤斷點(diǎn)位置與繞射波極小點(diǎn)位置基本吻合（見圖10）。圖10張集礦-477m轉(zhuǎn)載膠帶機(jī)斜卷實(shí)測剖面（上）與地震時(shí)間剖面（下）對(duì)比圖（下轉(zhuǎn)第78頁）遮擋，使用不便。當(dāng)室內(nèi)

12、接收機(jī)問世以后，進(jìn)行煤礦工業(yè)廣場建筑物、構(gòu)筑物的施工測量，再也不需要考慮工地各種障礙物對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的遮擋，可實(shí)現(xiàn)快速、精確、實(shí)時(shí)定位及放樣,極大地提高工程質(zhì)扯及工作效率。5.3礦區(qū)控制測量用GPS相對(duì)定位技術(shù)建立礦區(qū)控制網(wǎng)，在我國已有數(shù)年實(shí)踐。這種建立礦區(qū)控制網(wǎng)的方法與經(jīng)典測雖技術(shù)相比較，不僅效率高，而且大大降低了成本。6煤礦測量技術(shù)發(fā)展的瓶頸GPS已在除煤礦、地下工程等以外的其他領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展，但在煤礦測量中，因大量的日常工作是在井下進(jìn)行的，而井下無法接受GPS衛(wèi)星信號(hào)，使GPS的應(yīng)用受到極大限制。要將GPS衛(wèi)星發(fā)射的信息用于井下測量中，需要解決巖層中的通信問題?？梢圆捎玫耐ㄐ攀侄问且猿?/p>

13、聲波作為載波，將信號(hào)通過巖層傳到井下，實(shí)現(xiàn)井下的實(shí)時(shí)定位。要做到這一點(diǎn)，目前還有大量的研究工作需要做，其中最難，工作量:最大的是分析超聲波在各種巖性的巖石中傳播的特性，以及準(zhǔn)確及時(shí)的巖性物探方法。巖層通信技術(shù)如能研究成功，對(duì)井下安全保障將會(huì)極大改善，亦可及時(shí)掌握礦井災(zāi)害情況,為災(zāi)害救援及時(shí)提供信息。7結(jié)語以現(xiàn)代測繪技術(shù)、礦業(yè)工程技術(shù)和相關(guān)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的煤礦測量，必將會(huì)形成集數(shù)據(jù)采集、處理、管理、傳輸、分析、表達(dá)、應(yīng)用以及輸出為一體化的智能化、自動(dòng)化的技術(shù)系統(tǒng)，為礦區(qū)資源環(huán)境信息系統(tǒng)的建立提供基礎(chǔ)性的資料，可以促進(jìn)煤礦的高產(chǎn)、高效和可持續(xù)發(fā)展。(上接第63頁)2結(jié)論近幾年，通過利用中國礦業(yè)大學(xué)

14、開發(fā)的“煤礦三維地震管理系統(tǒng)”，對(duì)張集煤礦三維地震成果資料進(jìn)行了廣泛應(yīng)用和探索，總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)C(1) 在時(shí)間剖面中確定斷面時(shí)，斷面不可穿過可靠的反射波同相軸，由于斷面的屏蔽作用，斷層下盤斷點(diǎn)位置往往不可靠，應(yīng)主要依據(jù)上盤斷點(diǎn)確定斷面；(2) 在資料處理好的區(qū)段，斷面傾斜時(shí)，斷面反射要向下傾方向偏移；(3) 張集井田三維地震同相軸的扭曲變形一般是小正斷層(落差為39m)的反應(yīng)，但這種扭曲現(xiàn)象要與表層、地層巖性變化的影響結(jié)合分析,加以區(qū)別，并非所有的扭曲都是斷層引起的，煤層產(chǎn)狀的變化也能造成同相軸扭曲；(4) 同相軸扭曲處解釋為斷層下盤斷點(diǎn)位置比較接近實(shí)際；(5) 在時(shí)間剖面上同相軸分叉、合并處反射波不可靠，斷層上盤斷點(diǎn)位置定在最靠近“分叉、合并處”斷層下降盤的可靠同相軸處比較接近張集井田實(shí)際；(6) 同相軸的稀疏、零亂也有可能是煤層變薄帶及小斷層的反應(yīng)，斷層導(dǎo)致兩盤煤層產(chǎn)狀發(fā)生變化，引起反射波同相軸形狀及產(chǎn)狀發(fā)生突變，這也是判別小斷層的標(biāo)志；(7) 小斷層、層滑構(gòu)造、煤層厚度變薄及煤層