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一地球物理特征

1表層地震地質(zhì)條件

測(cè)區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，多呈“V”形地貌，地形高差較大。地表出露的二疊系紅色泥質(zhì)砂巖地層常形成較陡的滑坡，粉砂巖區(qū)多形成深溝或者懸崖峭壁以及崩塌堆積場(chǎng)，攀越困難。區(qū)內(nèi)村莊和花椒樹(shù)地較多，影響激發(fā)接收效果和地震測(cè)線的布置。表層地震地質(zhì)條件較差。

2淺層地震地質(zhì)條件

測(cè)區(qū)內(nèi)基巖和黃土塬均有分布，基巖出露較多?；鶐r能夠較好地傳播地震波，能量損失較小，激發(fā)效果較好。黃土塬的黃土對(duì)地震波有較強(qiáng)的吸收散射和低通濾波作用，降低了地震波的能量和頻率，激發(fā)效果不佳。因此淺層地震地質(zhì)條件較好。

3深層地震地質(zhì)條件

測(cè)區(qū)內(nèi)地層自下而上有中奧陶統(tǒng)下馬家溝組、上馬家溝組、峰峰組，石炭系中上統(tǒng)本溪組及太原組，二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組，二疊系上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組及第四系更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。含煤地層為石炭—二疊系，煤層頂、底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖等，其飽和抗壓強(qiáng)度均小于30MPa，屬于軟弱巖石，二者之間波阻抗差異較大，具有形成反射波的良好條件。但測(cè)區(qū)局部的3煤層已經(jīng)開(kāi)采，可能對(duì)11煤層、奧灰的反射波形成存在較大影響。綜上所述，本區(qū)表層地震地質(zhì)條件較差，淺、深層地震地質(zhì)條件相對(duì)較好。

二地震數(shù)據(jù)野外采集和處理

1地震數(shù)據(jù)野外采集

通過(guò)試驗(yàn)工作確定了地震數(shù)據(jù)野外采集參數(shù)。野外觀測(cè)系統(tǒng)采用8線8炮制，單線96道中點(diǎn)放炮，道間距10m，線距40m，炮排距80m，CDP網(wǎng)格為5m（縱向）×10m（橫向），疊加次數(shù)24次(橫向4次，縱向6次)，最小非縱距10m；激發(fā)條件為單井激發(fā)，厚黃土覆蓋區(qū)，鉆孔打到粘土層中，藥量3.0kg；薄黃土覆蓋區(qū)，鉆孔打到基巖面或粘土層，藥量2.0kg；基巖出露區(qū)，井深4m，藥量1.5kg；檢波器采用60Hz二串二并堆放插置；儀器使用加拿大產(chǎn)ARIES遙測(cè)數(shù)字地震儀，記錄的數(shù)據(jù)格式為SEG-Y，儀器前放增益用24dB，0~500Hz全頻帶接收，采樣間隔1ms，記錄長(zhǎng)度1.5s。線束方向布置遵循一般垂直地層走向和主要構(gòu)造走向的原則，呈東西向布置。

2地震數(shù)據(jù)處理

本次地震資料處理是在我公司SunBIade2000工作站上進(jìn)行，使用了多套大型處理軟件，本著“高信噪比、高分辨率、高保真度”的原則，加強(qiáng)對(duì)處理模塊和參數(shù)的反復(fù)試驗(yàn)，確定了本次地震資料處理流程。

2.1初至折射靜校正

由于地表高程及地表低（降）速帶厚度、速度的橫向變化使得地震波旅行時(shí)差會(huì)對(duì)信號(hào)的疊加效果產(chǎn)生一定的不利影響，致使反射波同相軸信噪比下降、頻率降低。應(yīng)用合適的靜校正模塊和參數(shù)，可以消除這種時(shí)差，確保疊加剖面的質(zhì)量。測(cè)區(qū)屬典型復(fù)雜山區(qū)，最低高程481.99m，最高高程919.61m，最大高差為437.62m，地表低、降速帶地層的橫向變化較大。經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，初至折射校正法可以較好解決該地區(qū)的靜校正問(wèn)題。

2.2反褶積技術(shù)

為了消除大地的濾波作用，拓寬頻帶，壓縮地震子波，提高地震資料的縱向分辨率，經(jīng)大量的測(cè)試對(duì)比后，選擇了地表一致性預(yù)測(cè)反褶積。該方法是基于地震子波可以被分解為共炮點(diǎn)、共接收點(diǎn)、共偏移距、共反射點(diǎn)等多種成份的思想，它不僅能壓縮地震子波，而且能進(jìn)一步消除地表?xiàng)l件的變化對(duì)地震波的振幅特性和相位特性的影響，同時(shí)對(duì)多次波也有壓制作用。由于反褶積在提高分辨率的同時(shí)將會(huì)降低資料信噪比，所以處理時(shí)在保證資料信噪比的情況下再提高分辨率。經(jīng)對(duì)比分析，最終選定的處理參數(shù)為：預(yù)測(cè)步長(zhǎng)8ms，算子長(zhǎng)度150ms。

2.3速度分析和剩余靜校正

速度分析的精度和剩余靜校正的準(zhǔn)確程度是相互影響的，為求取更準(zhǔn)確的疊加速度場(chǎng)，必須求取準(zhǔn)確的剩余靜校正量。剩余靜校正的求取是在給定的條帶、時(shí)窗、傾角范圍內(nèi)，在縱橫兩個(gè)方向進(jìn)行傾角調(diào)查形成模型道，在共炮點(diǎn)道集和共檢波點(diǎn)道集做互相關(guān)，求取每個(gè)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)的剩余靜校正量，因此在選擇時(shí)窗時(shí)要對(duì)層位的拾取進(jìn)行試驗(yàn)。剩余靜校正和速度分析是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，迭代的次數(shù)在一定程度上影響著處理的精度。在本次資料處理過(guò)程中，進(jìn)行了3次迭代分析，剩余靜校正后剖面目的層同相軸連續(xù)性明顯提高，剖面質(zhì)量得到了明顯改善。

2.4疊后去噪

疊后去噪是利用相鄰地震道之間的反射波具有相似性而干擾波不具有相似性的這種特點(diǎn)使相干波得以加強(qiáng)的處理方法。利用相關(guān)函數(shù)測(cè)定2個(gè)以上記錄道時(shí)間序列的相似程度，按相似程度的大小對(duì)記錄進(jìn)行加權(quán)，使得相似性好的波得以加強(qiáng)。本次資料處理選擇多項(xiàng)式擬合方法來(lái)提高疊后信噪比。提高信噪比的同時(shí)影響剖面的分辨率，在疊后采用譜白化方法進(jìn)一步提高頻率，得到高分辨高信噪比資料。

2.5三維偏移

三維偏移的主要目的是消除地下傾斜界面對(duì)反射波的影響，使之成像歸位到真實(shí)的反射界面位置上去，從而正確地反映地下形態(tài)和構(gòu)造變化情況。有限差分偏移的效果主要決定于偏移速度，我們選用疊加速度經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換建立偏移速度模型，并進(jìn)行了反復(fù)測(cè)試和調(diào)整。用人工剔除奇異值，采用機(jī)器自身平滑，對(duì)速度的百分比進(jìn)行偏移試驗(yàn)。經(jīng)對(duì)比，95%的偏移效果較好。

三采空區(qū)的時(shí)間剖面特征和切片屬性特征分析

1采空區(qū)的時(shí)間剖面特征

三維地震勘探成果包含了豐富的地質(zhì)信息，其中包含采空區(qū)的地質(zhì)信息，用來(lái)解釋煤層的采空區(qū)范圍。在時(shí)間剖面上采空區(qū)表現(xiàn)有3種現(xiàn)象，其一是煤層反射波變?nèi)?，在采空區(qū)邊界處反射波同相軸頻率和產(chǎn)狀發(fā)生突變，在采空區(qū)內(nèi)部反射波同相軸不連續(xù)且雜亂無(wú)章；其二是煤層反射波同相軸的變?nèi)?，頻率和產(chǎn)狀變化較大，與周?chē)遣煽諈^(qū)煤層反射波存在明顯差別，而且煤層反射波之下的層位反射波同相軸增強(qiáng)，頻率和產(chǎn)狀突變，從整張剖面來(lái)看無(wú)采空區(qū)的地段煤層反射波較強(qiáng)，其下伏層位反射波很弱，而有采空區(qū)的地段煤層反射波同相軸表現(xiàn)微弱，其下伏層位反射波同相軸較強(qiáng)，形成明顯反差；其三在地震時(shí)間剖面上表現(xiàn)為煤層反射波缺失。以韓城桑樹(shù)坪井田為例，根據(jù)前人資料和礦方提供的采掘工程資料得知，井田內(nèi)部，3號(hào)煤層正常采掘范圍比較集中，2號(hào)煤層和3號(hào)煤層的老窯采空區(qū)比較分散。本次三維地震勘探圈定了采空區(qū)主要位于測(cè)區(qū)的東部以及中南部。根據(jù)采空區(qū)在三維地震勘探資料上的顯示特征，解釋了采空區(qū)的范圍，面積約0.98km2。

2采空區(qū)的切片屬性特征

地震屬性技術(shù)的關(guān)鍵在于屬性提取，提取方式包括同相軸屬性提取和數(shù)據(jù)體屬性提取。同相軸屬性是與某個(gè)界面有關(guān)的地震屬性，具體提取方法包括瞬時(shí)提取法、單道分時(shí)窗提取法和多道分時(shí)窗提取法。利用地震屬性分析，有利于采空區(qū)邊界的界定，利用Geoframe解釋軟件，提取了26種地震屬性，選擇了對(duì)采空區(qū)反映較好的弧長(zhǎng)、均方根振幅、最大振幅和能量和四種地震屬性參與了解釋?zhuān)瑢?duì)采空區(qū)范圍的判別和劃分起到了很好的輔助解釋作用。

四結(jié)論

三維地震勘探技術(shù)應(yīng)用于韓城桑樹(shù)坪井田采空區(qū)探測(cè)獲得了很好的效果，諸多成果得到了鉆孔和實(shí)際采掘工程的驗(yàn)證，進(jìn)而在三維地震勘探技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜地形采空區(qū)勘探領(lǐng)域取得了重要的技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。尤其值得注意的是，在數(shù)據(jù)解釋方面，時(shí)間剖面解釋和切片屬性分析在采空區(qū)判斷和范圍劃分具有同等重要的地位，二者相輔相成，兼顧彼此是提高采空區(qū)解釋精度的關(guān)鍵。

作者：劉芳曉趙祿順李元杰王曉亮單位：中國(guó)煤炭科工集團(tuán)西安研究院有限公司