不同年限采空区下地震勘探效果实例研究

随着煤炭资源的持续开发,部分煤矿上组煤已经开采殆尽,亟需开展下组煤的探测工作。受上组煤采空影响,下组煤地震波能量吸收和散射衰减严重,资料信噪比低,三维地震对采空区下组煤的探测尚属于探索阶段。以冀中能源东庞矿采空区下组煤三维地震勘探项目为例,采用“两宽一高”采集、高精度资料处理和属性体解释等技术,对不同年限采空区下组煤的探测效果进行了对比分析。结果表明:采用“两宽一高”采集技术能够获取采空区下组煤的地震信息;振幅补偿、地震拓频技术使得9号煤反射波波组丰富、连续性好;采空区年限大于10年时,破碎岩层压实,相对稳定,下组煤反射波利于追踪,而小于10年时,岩层破碎未压实,导致下组煤反射波能量弱、杂乱无章。这一认识对于类似煤矿采空区下组煤探测具有一定的指导意义。      

探地雷达技术在煤矿采空区探测中的应用

不明采空区对煤矿的安全生产构成潜在危害,而人工地震勘探对埋深较浅的采空区存在盲区。采用RAMAC/GPR探地雷达仪配备的超强地面耦合天线(RTA50MHz)探测采空区。由于煤层及采空区相对雷达探测的有效范围较深,综合考虑探地雷达的分辨率与探测深度的关系,选用合适的雷达参数和探测模式进行数据采集,并采用了VC++开发了三维系统进行了补充解释,实现了探测目标体的准确定位,取得较好的探测效果。      

煤矿采空区四维地震特征分析及识别方法:以淮南煤田张集矿区为例

煤矿采空区塌陷是一个重要的地质问题,由于采空塌陷区地震、地质条件的复杂性,传统三维地震勘探探测方法难以准确查明采空区边界.本研究提出一种基于四维地震特征的煤矿采空区识别方法,并以淮南煤田张集煤矿为靶区开展采空区探测.该方法从模型驱动入手,通过建立煤层开采前、后地质模型及进行正演模拟,利用模型地震叠前时间偏移剖面回溯分析...     

地面物探技术在煤矿隐蔽致灾地质因素探测中的应用

通过勘探实例,介绍了地面电法、三维地震等地面物探手段在采空区、断层及陷落柱探测中的应用,结合地质背景及煤矿采掘情况,对采空区积水、断层及陷落柱的含(导)水性进行了分析,多数解释成果得到了矿方验证,效果良好。根据当前煤炭资源勘查形势,地面物探技术应从煤矿安全生产需求出发,致力于煤矿隐蔽致灾地质因素的探测,注重加强在各种复杂地质条件下物探技术应用研究,将采空区积水、断层及陷落柱导水等精细探测技术作为物探技术的发展方向。     

利用地震波勘探方法探测小煤矿采空区

通过设计物理模型,实现对小煤矿采空区的数值模拟研究,分析了小窑采空区产生的地震响应在地震时间剖面的反射波特征.发现小范围采空区在地震时间剖面的响应是反射波组同向轴错断,大面积采空区在地震时间剖面的响应表现为了煤层同相轴的"类向斜特征"。对山西晋城和洪洞地区两个煤矿采空区进行实地探测研究,都取得较好的应用效果。     

综合地震勘探方法在陕北煤田采空区探测中的应用

基于陕北黄土塬煤层采空区地震勘探方法研究项目,在该类复杂地质背景和地震地质条件下进行了煤层采空区多种地震探测方法的应用。探测中依据不同的地震勘探方法原理,针对同一目标地质体,提取了识别其地震波场的响应特征:①在地震反射时间剖面上呈现反射波组中断缺失、不连续特征;②在折射层析速度剖面上反射为低速异常;③面波记录出现强能量基阶面波传播中止(波散),面波速度剖面呈现为低速异常,频散曲线发生畸变(呈"之"字型回折);④煤层采空区边界显现出散射波特征。这些地震波场特征在鄂尔多斯等地的煤层采空区探测中也已得到验证。陕北煤田采空区探测实例表明,采用综合地震勘探方法探测可有效解决单一方法的多解性问题,提高其成果的准确性和可靠性。     

基于两层含水采空区瞬变电磁场数值模拟的拟地震偏移成像

瞬变电磁法是探测煤田采空区的一种有效方法。瞬变电磁拟地震处理解释方法研究日渐成为电磁勘探领域的热点并且取得了突破性进展,所以可以把瞬变电磁拟地震处理解释运用到煤田采空区的探测中来提高勘探精度。文中在瞬变电磁三维时域有限差分数值模拟两层含水采空区模型的基础上,运用预条件正则化共轭梯度算法实现了瞬变电磁扩散场到虚拟波场的稳定转化,并对虚拟波场进行了脉冲压缩处理;最后通过克希霍夫积分解,对虚拟波场进行延拓成像,实现了两层含水采空区模型的三维解释。     

利用三维地震及瞬变电磁法探查老窑、采空区

煤矿采空区富含水或瓦斯而对煤矿安全生产构成事故隐患，三维地震勘探技术可查明落差5m以上的断层、直径大于20m的陷落柱，控制采空区边界，其平面位置误差不大于20m，是探测煤层采空区边界行之有效的手段。瞬变电磁法可查明含水地质体如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等。利用三维地震结合瞬变电磁法探查显德旺矿老窑、采空区破坏范围及积水情况，取得了可喜的成果。     

三维地震技术在探测煤矿腔状采空区中的应用

采用三维地震勘探方法对采空区进行勘探,虽积累了大量的经验,但在实际应用中,解释误差依然存在,尤其是煤层顶板悬空,并在一定范围内呈"腔状"类型的采空区,会出现较高的"漏检率"。为此根据实际地层序列设计了地质模型,对采空区的地震反射波场特征进行了研究。将腔状采空区充气、充水时的正演地震剖面,与煤层开采前正常地层波场响应特征进行对比发现,煤层开采后将会产生比正常波场能量更强的反射波组。另外根据腔状采空区充水和充气反射波最大振幅及反射波频谱对比结果,还发现充气时产生的反射波能量比充水时产生的反射波能量强;充气时产生的反射波频率比充水时产生的反射波频率要低。山西左权佳瑞煤业有限公司的应用实例佐证了三维地震勘探技术探测腔状采空区的有效性。     

高密度电阻率法与浅层地震在探测煤田采空区中的应用

在内蒙古某地区,针对测区不同的地电条件,综合应用高密度电阻率法和浅层地震进行煤田采空区探测,钻孔验证结果表明两种物探方法结合探测采空区取得了良好的效果。     

急倾斜多煤层勘查区煤层层位测井曲线对比研究

急倾斜地层,特别是多煤层的急倾斜地层勘查区,由于地层倾角的变化较大,单纯依靠钻孔取心进行煤层层位对比或利用地震时间剖面同相轴进行煤层层位追踪,效果均不理想。以新疆尼勒克煤田胡吉尔台勘查区为例,在钻探施工方法各异的情况下,通过对各种勘探方法的比较,最终选择误差影响因素较小的自然伽马测井曲线进行煤层层位对比,并找出了该区煤单层、煤层组合及煤岩层组合等自然伽马测井曲线响应特征,如11煤的＂上凹下峰＂形态,7煤层与9煤层的＂手套＂形态,16、17、18煤的尖峰与直立组合形态等。根据上述标志层的典型响应特征,采用先走向后倾向的原则,对全区进行煤岩层对比,揭示了该勘查区煤层的分岔、合并、冲刷、沉缺、煤层厚度等变化规律,取得了良好的对比效果。     

瞬变电磁法在探测宏石煤矿采空区中的应用

山西省灵石县宏石煤矿是由四家独立的小煤矿整合而成的新型股份制煤矿,区内可采煤层为5层。由于前期的开采,遗留下大量的采空区及小窑。为查清采空区范围及其富水状况,采用瞬变电磁法对矿区实施了矿井水文地质补充勘查工作。根据现有物探资料可知,该区的视电阻率曲线类型为HA型,其中第四系底界面为低阻分界面,奥陶系石灰岩的顶界面为高阻界面。通过建立已知充水与未充水采空区的地电模型,总结出该区煤层采空充水区与导水断层裂隙带的电阻率变化规律,并以10、17、25Ω·m作为确定各煤层采空区与断层强、中、弱富水性的阈值,推断出2号、4号、6号、9号、10号各煤层采空区范围及富水性。经验证,解释结果与实际基本相符。     

煤层顶板导水裂缝带发育高度探测研究——以黑龙江省双鸭山双阳煤矿为例

煤层顶板导水裂缝带发育高度是煤矿设计部门在留设防、隔水煤柱时必须考虑的一个重要参数,对煤矿水体下采煤、顶板防治水具有重要意义。基于双阳煤矿水文地质补充勘探项目,在8#煤层采空区上方施工两个地面钻孔,采用地面钻孔钻井液漏失量实测法、钻孔电视摄像技术及传统经验公式法相结合的方法,综合确定8#煤层顶板导水裂缝带发育高度为43.7~45.7m,为地质条件相似矿区在合理确定开采上限、留设防（隔）水煤柱等问题提供方法和数据支持。     

晋城矿区王台铺煤矿采空区积水防治探讨

晋城矿区王台铺煤矿经过多年的开采,上煤组（3#煤）资源枯竭,目前开采下组煤（9#煤和15#煤）,面临着上组煤采空区积水的威胁。运用地质资料和瞬变电磁法对该矿九五盘区上部采空区积水进行了预测。井下的泄水孔排水量证实,运用地质分析法预测的水量偏大,瞬变电磁法的水量偏小,但总体误差不大。本次泄水的成功,可解放9＊煤层145万t的可采储量,确保矿井采掘衔接的正常,同时也可从根本上杜绝了矿井突水事故的发生。     

基于地震属性分析的红柳林煤矿采空区解释

以红柳林煤矿采空区的三维地震勘探为例,对房柱式采煤形成的采空区的地震波场进行了正演模拟,分析了不同采空区地震波振幅特征、频谱特征及绕射波对采空区地震响应的影响;利用均方根振幅(RMS)属性圈定了小煤窑采空区范围。钻探验证结果表明,利用地震属性解释采空区的应用效果良好。      

瞬变电磁法勘探在煤层采空积水区的应用

山西翼城某矿在巷道掘进时,发现煤壁挂汗,巷道渗水等现象,疑为采空破坏区。为查明勘探区内是否存在采空破坏区及导水断层、陷落柱等构造,圈定煤层积水区及其范围,对该区进行了瞬变电磁法勘探。数据采集使用美国ZONGE公司的GDP-32II电法仪器,采用大定源中心回线方法施工测线11条,经资料处理和解释,在勘探区内没有发现较大的断层和陷落柱,仅在勘探区西南角一处推断存在采空区(积水),另外圈出3处富含水区,3处含水区。该勘探成果为解决矿井建设和开采中的地质难题,提供了可靠的地质信息。     

三维地震勘探在构造复杂地区的应用

山西某勘探区地形较平坦,相对高差较小,地表多为第四系黄土覆盖,零星有基岩出露,岩石风化严重,无潜水位．激发条件较复杂。该区主要可采3^#煤层埋藏最浅为75m,最深处245m,层位沉积不稳定．厚度变化剧烈;15^#煤层上距3^#煤层90m±,沉积相对稳定。该区二煤层形成的反射波T3和T15波虽可辨认,但因煤层埋深较浅．易受浅层干扰,有效叠加次数减少。通过实验,确定了激发及接收参数;在资料处理上利用叠前及叠后反褶积以提高分辨率：在解释中,充分利用水平切片、层拉平切片等方法,结合相干体、方差体技术进行相关特征对比及验证,有效识别出勘探区内的断层、陷落柱、采空区、无煤及薄煤区,为煤矿生产提供了可靠的地质保障。     

宣东矿区下花园组岩矿、煤岩及孢粉组合特征

河北宣东矿区含煤地层为中侏罗统下花园组,含有5个煤组,煤层多,标志层不发育,煤层对比较为困难。钻孔岩、煤心样品的岩矿、煤岩鉴定和孢粉分析等成果资料揭示:①长石砂岩主要赋存于Ⅲ煤组岩段及其以上地层,Ⅴ煤组岩段分布极少;安山岩屑砂岩集中分布在Ⅴ煤组顶底板附近,Ⅲ煤组岩段及其以上岩段未见;泥化安山岩屑砂岩仅分布在Ⅴ煤组岩段的下部;石英砂岩分布在Ⅴ煤组岩段底部与煤系基底地层接触处;鲕状粘土岩仅分布于Ⅴ煤组岩段下部,并常为煤组底板。②Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ煤组显微煤岩类型以微镜煤、微亮煤为主;Ⅳ、Ⅴ煤组多为角质微亮煤、微亮暗煤及丝炭微暗煤。③Ⅰ、Ⅱ煤组的裸子植物花粉含量丰富,占孢粉总数的40%～60%;Ⅲ煤组低于Ⅰ、Ⅱ煤组;Ⅴ煤组除克拉梭粉及苏铁粉含量占15%左右外,其它松科花粉少见。该结论可作为矿区岩、煤组(层)划分和对比的依据,对指导煤矿开采生产和邻区的勘查工作具有实际意义。     

煤矿采空区探测效果研究

通过对煤矿采空区“三带”的分析,解释了其物性变化特点及探测效果分析,并以实例证实了其复杂性和多变性,给出了几点有益的结论。