煤礦采區(qū)三維地震探采對比效果的分析與思考

1、第 2 2 卷 8 期 2 0 1 0年 8月中 國 煤 炭 地 質(zhì) C OA LG EOL OG Y OFC HI NAVo l _ 2 2No ． 8Au g ． 2 0 1 0d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ~ ． i s s n ． 1 6 7 4 - 1 8 0 3 ． 2 0 1 0 ． 0 8 ． 1 7文章編號： 1 6 7 4 — 1 8 0 3 ( 2 0 1 0 ) 0 8 — 0 0 6 7 —

2、0 6煤礦采區(qū)三維地震探采對 比效果的分析與思考 程建遠 ， 趙 偉， 曹丁濤 。 ， 王鐵記 ( 1 ． 煤炭科 學研究總 院西安研究院 ， 陜西 西安 7 1 0 0 5 4 ； 2 ． 淮南礦業(yè)集 團 ， 安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 ；3 ． 兗州煤業(yè)股份有 限公 司， 山東 鄒城 2 7 1 2 3 3 ； 4 ． 峰峰集團梧桐莊煤 礦 ， 河北 峰峰 0 5 6 5 0 0 )摘 要 ： 通過介紹兗州 、 淮南等 1

3、1 個 礦區(qū) 2 0多個煤礦采 區(qū)三維地震成果 ， 對各礦探采對 比情況進行統(tǒng)計 與分析 ， 總 結(jié)出影響三維地震勘探成果精度的 5個技術(shù) 問題 ， 并指 出造成這些 問題 的 3個主要原 因， 即 ： 野外施工質(zhì)量普遍 下 降 ； 方法研究工作嚴 重滯后 ； 三維地震 資料二維解釋仍很普遍 。 為提高采 區(qū)三維地震勘探成果精度提 出了 6點建議 ，即 ： 推廣高密度三維地震技術(shù) ， 解決精細探查 問題 ； 圍繞共性關(guān)鍵 問題 ， 開展

4、攻關(guān)研究 與示范應(yīng)用 ； 發(fā)揮產(chǎn)學研結(jié)合 優(yōu)勢 ， 挖掘現(xiàn)有技術(shù) 的潛力 ； 加強地震行業(yè) 自律 ， 施行市場準入制度 ； 集中優(yōu)勢技術(shù)力量 ， 加強基 礎(chǔ)理論研究 以及 開 展煤礦井下地震技術(shù)研發(fā) ， 提高地質(zhì)保障水平。關(guān)鍵 詞 ： 煤 礦采 區(qū) ； 三 維 地震 ； 探 采 對 比中 圈 分 類 號 ： P 6 3 1 ． 4文 獻 標 識 碼 ： AP o n d e r i n go nCo a l m i n eW i n n

5、 i n gDi s t r i c t3 D S e i s m i cCo r r e l a t i o no fPr o s p e c t i n ga n dM i n i n gI n f o r m a t i o nEfe c tAn a l y s i sC h e n gJ i a n y u a n， Z h a oWe i， C a oD i n g t a oa n dWa n gT i e j if 1

6、． X i a nB r a n c h ， C h i n aC o a lS c i e n c eR e s e a r c hI n s t i t u t e ， X i a n ， S h a a n x i7 1 0 0 5 4 ； 2 ． H u a i n a nMi n i n gG r o u pC o ． L t d ． ， H u a i n a n ， A n h u i2 3 2 0 01 ； 3 ． Ya

7、 n z h o uC o a lMi n i n gCo ． L t d ． ， Z o u c h e n g ， S h a n d o n g2 7 1 2 3 3 ；4 ． Wu t o n g z h u a n gC o a l m i n e ， F e n g f e n gG r o u p ， F e n g f e n g ， H e b e i0 5 6 5 0 0 )Ab s t r a c t ：T h r

8、 o u g hi n t r o d u c t i o nt o3 Ds e i s mi cp r o s p e c t i n gr e s u l t so f11mi n i n ga r e a s ，2 0mo r ec o a l mi n e si nYa n z h o ua n dHu a i n a na r e a s ，c a r r i e do u ts t a t i s t i c sa n da

9、 n a l y s i so fc o r r e l a t i o n so fp r o s p e c t i n ga n dmi n i n gi n f o r ma t i o n ． S u mme du p5t e c h n i c a li s s u e si mp a c t3 D s e i s mi cp r o s p e c t i n gr e s u hp r e c i s i o n ，a

10、 n dp o i n t e do u t3ma i nc a u s a t i o n s ，n a me l y ：g e n e r a l l yd o w n g r a d e df i e l do p e r a t i o nq u a l i t y ；s e r i o u s l yl a g g e dme t h o d o l o g yr e s e a r c h ；g e n e r a li z

11、 e d3 Ds e i s mi cd a t a2 D i n t e r p r e t a t i o n ．T oi mp r o v ew i n n i n gd i s t r i c t3 D s e i s mi cp r os p e c t i n gr e s u l tp r e c i s i o n ， 6s u g g e s t i o n sp u tf o r wa r d ：g e n e

12、r a l i z eh i g hd e n s i t y3 D s e i s mi ct e c h n o l o g y ，t os e t t l et h ef i n ep r o s p e c t i n gi s s u e ； a i ma tc o mm o nk e yp r o b l e m s ， t oc a r r yo u ts c i e n t i f i cr e s e a r c h

13、a n dt a c k l et h ek e yr e s e a r c hp r o j e c ta n dd e m o n s t r a t i n ga p p l i c a t i o n ；f u l lp l a yt oi n t e g r a t e dp r o d u c t i o n ，t e a c h i n ga n dr e s e a r c hp r e d o mi n a n c

14、e ，t odo u te x i s t i n gt e c h n i c a lp o t e n t i a l ；s t r e n g t h e ns e i s mi cp r o s p e c t i n gi n d u s t r i a ls e l f — d i s c i p l i n e ，t op u ti nf o r c eo fe n t r yc e r t i f i c a t i o

15、 ns y s t e m；c o n c e n t r a t ep r e p o n d e r a n tt e c h n i c a lf o r c e s ，t os t r e n g t h e nf u n d a me n t a lr e s e a r c ha n dc o a l mi n eu n d e r g r o u n ds e i s mi ct e c h n i c a lr e s

16、e a r c ha n dd e v e l o p me n t ， i mp r o v eg e o l o g i c a ls e c u r i t yl e v e 1 ．K e y wo r d s ： c o a l mi n ew i n n i n gd i s t r ic t ； 3 Ds e i s mi c ；c o re l a t i o no fp r o s p e c t i n ga n dm

17、i n i n gi n f o r m a t i o n0 引言 1 9 7 4年 ， W． S ． F r e n c h首 次在 實 驗 室利 用 三維 物 理模 型 ， 提 出 了“ 只有 用三維 的 觀點 和方法 研究 地下 三維 問題 ， 才 能得 出對 于地質(zhì) 結(jié) 構(gòu) 的全 面 正確認 識 ”基金項 目： 國家 9 7 3計劃項 目 2 0 0 6 C B 2 0 2 2 0 8 、 大型油氣 田及煤層 氣 開發(fā)科技重大

18、專項 2 o 0 8 Z X 0 5 o 4 0 — 0 0 3與科技部科研 院所 技術(shù)開發(fā)研究專 項資金 N C S T E 一 2 0 0 7 一 J K — Z X 一 1 9 0課題 聯(lián) 合資助。作 者簡介 ： 程建遠( 1 9 6 6 一) ， 男 ， 1 9 8 7 年畢 業(yè)于 中國礦業(yè)大學 ， 博導(dǎo) 、研究員 ． 主要從 事煤礦采 區(qū)地震勘探 的科研工作。收 稿 日期 ： 2 0 1 0 — 0 3 — 1 8責任編輯 ：

19、 孫常長 的 著名論 斷 ，極大 地推 動 了三維 地震技 術(shù) 的研究 和 推廣。 1 9 7 8 年， 中國煤炭地質(zhì)總局在伊敏煤 田中部 ，利用 2臺 4 8 道 的模擬地震儀 ， 開始 了我 國煤 田地質(zhì) 系統(tǒng)第 一塊 三 維地震 勘探 試驗 工作 ，為 煤炭 三維 地 震勘探進行了積極 的探索； 1 9 8 8 年在山東省濟寧煤 田唐 口中 日 合作勘探項 目中，山東煤田地質(zhì)局首次 利 用 1 9 6道 的 S N 3 6 8數(shù)字

20、 地 震 儀 ， 進 行 了全 國煤 炭 地質(zhì)系統(tǒng)第一個三維地震勘探生產(chǎn)項 目，解釋的一 個 落 差 5 — 1 0 m 的小 斷層 得 到地 面鉆 探 驗證 ， 為 煤 礦 采 區(qū)三維 地震 勘探 積 累 了經(jīng) 驗 ； 1 9 9 3年 ，安徽 煤 田地 質(zhì) 局 與 中國 礦業(yè) 大學 聯(lián) 合 ， 利用 S N 3 8 8多道 遙測 數(shù)字地震儀 ，在淮南謝橋一礦開展了第一個煤礦采 8期 程建遠 。 等 ： 煤礦采區(qū)三維地震探采對 比效

21、果 的分析與思考 6 9圍的僅 占少數(shù) ， 對 礦井 生產(chǎn)起 到 了很好 的指導(dǎo)作 用 。1 ． 2淮南 礦 區(qū)的探 采對 比 淮南礦 區(qū)自 1 9 9 3年推廣三維地震勘探技術(shù) 以來 ， 目前 累計完 成 了 4 8個 采 區(qū) 、 2 5 4 ． 5 6 k m的采 區(qū)三 維地 震 地 震勘 探 ， 占淮 南礦 區(qū) 面積 的 4 6 ． 7 6 ％ ， 三 維 地震 成果 首 次 發(fā) 現(xiàn) 淮 南 礦 區(qū)某 些 礦 井 亦 存 在 陷

22、 落 柱 、 巖漿巖侵 入 和第 四系新 構(gòu)造 運 動等 ， 為礦 區(qū)今 后 的高 效安 全生 產(chǎn)提 供 了地 質(zhì)保 障 ； 2 0 0 5年 ，淮 南潘 謝 礦 區(qū)各 個 煤 礦 相 繼 配 備 了 三 維 地 震 微 機 管 理 系 統(tǒng) ，由礦井地質(zhì)人員承擔三維地震資料的地質(zhì)動態(tài) 解釋任務(wù) ， 取得 了很好的效果 ； 截止到 2 0 0 9年 9 月 ，淮 南礦 區(qū)對 張集 、 謝 橋 、 潘 一 、 潘二 、 潘三 、 顧 橋 、

23、 丁集 等煤礦的 3 3 個 采區(qū)f 區(qū)段) 內(nèi)已經(jīng)完成 的 1 5 6個綜 采工作面 ， 分煤層( 1 3 — 1 、 1 1 - 2 、 8 、 6 ) 進行 了系統(tǒng) 的探 采對 比分 析 ： 1 3 — 1煤層 的三維 地震 解 釋成果 ，對 于 落差 5 m以上斷層的合格率達到 6 6 ． 6 7 ％、對于 3 ～5 m之間斷層解釋的合格率達到 5 1 ． 6 1 ％、對于落差 3 m 以下 斷層亦 有所 顯示 ， 基本 可 以

24、滿 足煤 礦高 效安 全 開采 的地質(zhì) 需求 ；而 對于 作為 保護 層優(yōu) 先開 采 的 1 1 — 2煤 層 ， 落 差 5 m 以 上 斷 層 的 錯 誤 率 達 到 2 3 ． 6 8 ％、 3 - 5 m斷層解釋的合格率達到 3 4 ． 2 1 ％， 給瓦 斯防突工作帶來潛在隱患 ； 8 煤層以下的煤層 ， 三維 地震解釋的準確率較低。1 ． 3成 莊煤 礦 的探采對 比 晉 煤集 團成莊 煤 礦一盤 區(qū) 由于未 做 三維地 震

25、勘 探 ， 盤 區(qū) 內(nèi)構(gòu) 造資 料不 清 ， 導(dǎo) 致工 作 面 回采 時遭 遇多 個陷落柱 ， 不得不停產(chǎn) ， 重新施工切眼、 搬家， 嚴重影 響生產(chǎn) ， 同時 給安 全 帶成 隱 患 。 為此 ， 成 莊 礦 對 二 、三 、 四 、 五 盤 區(qū)全 部進 行 了三維 地 震 勘探 ， 完成 三 維 地震勘探面積 5 1 ． 6 4 8 k m，解釋陷落柱為 1 6 5 個 、 斷 層 6 6條 。 現(xiàn) 已開采 4個盤 區(qū) 內(nèi) 1 1

26、個 工作 面 ． 驗證 面 積達 4 ． 6 8 k m， 準確 率平 均 為 5 0 ％。1 ． 4陽泉礦 區(qū) 的探 采 對 比 1 9 9 7 年 ， 陽煤集團率先在五礦中央采區(qū)開展三 維 地震 勘探技 術(shù)試 驗研 究并 獲得 成功 。 截至 到 2 0 0 8年 年底 ，陽煤集 團開展 了多個 煤礦 采 區(qū)三維 地震 勘 探工 作 ， 累計完 成控 制 面積超 過 l O O k m 。陽 泉 五 礦 中央 采 區(qū) 依 據(jù) 采

27、區(qū)三 維 地震 勘 探 成 果 ， 共 圈 定 陷落柱 2 7個 f 其 中長軸 直徑 2 05 0 m 的 8個 、 5 0 ～ 1 0 0 m 的 1 0個 、 1 0 0 — 2 0 0 m 的 7個 、 大 于 等 于 2 0 0 m的 2 個) ； 三維地震解釋 斷層 1 2條f 其 中落差 5 m一 1 0 m 的 8條， 落 差 1 0 — 3 0 m 的 4條 1 。三維地 震解 釋的 2 7 個陷落柱 中， 位于后期采

28、掘驗證區(qū)內(nèi)的三維 地 震解 釋陷落 柱 1 1 個 、 而驗 證范 圍 內(nèi)采掘 實 際揭露 陷落柱 2 1 個 ； 三維 地震 解釋 斷層 有 4條位 于采 掘 區(qū) 域 、 實際揭 露 斷層 1 1 條 。需要說明的是 ： 在三維地震解釋的 2 7 個陷落柱 中，有 5 個陷落柱在三維地震勘探前 已知或部分已知 ，其實見控制結(jié)果在三維地震解釋時也被全部采 用 ， 因此如果考慮到這一因素， 則三維地震對于長軸 直 徑 3 0 m 以上 陷

29、落 柱 的解 釋 準確 率 將 有 可 能 低 于 5 0 ％ 。1 ． 5峰峰 礦 區(qū)的探 采對 比 峰峰礦區(qū)梧桐莊煤礦一 、 二、 三采區(qū)都開展了三 維地 震 勘探 ， 其 中一 二采 區(qū)共 查 出斷 層 4 9條 、 解 釋 陷落柱 5 個 、 異常區(qū) 9 處。 目前， 一采區(qū)涉及三維地 震 解 釋斷層 共 1 O條 、 陷落 柱 2個 、 異 常 區(qū) 3個 ； 二采 區(qū)涉及 三維 地震 解釋 斷層共 7條 。一 采 區(qū)巷道 中實

30、 見 落差 大于 或等 于 5 m 的斷點 7處 ， 落差 小 于 5 m 的 斷點 1 3 處 ， 陷落柱 1 個 ； 二采 區(qū)巷道中實見落差大 于或等于 5 m的斷點 4 處 ，落差小于 5 m的斷點 3 8處 ：三采 區(qū) 已揭露 巷道 和鉆 探涉及 地震 解 釋的 9條 斷層 、 異常區(qū) 1 個 ， 其 中 3 條斷層在位置或落差 、 產(chǎn) 狀有相當改變后與實際吻合 ，另外 6 條斷層未見到( 其 中 4條 地震 解 釋落 差大 于

31、 l O m) ， 1 個 地震 解 釋 的 異 常 區(qū)( Y 4 ) 經(jīng) 鉆探被 否定 。在 一 、二采 區(qū)開 采范 圍 內(nèi)涉及 到三維 地震 勘探 解釋的 1 7 條斷層 ，落差大于 5 m的斷層有 8 條 ， 其 中 5 條可靠 、 3 條較可靠 ； 5 條可靠斷層中 ， S落差 0 — 1 4 m， 1 8 2 2 0 1 和 1 8 2 2 0 9兩 個工 作 面共 3條巷 道經(jīng) 過該 斷層 位置 ， 但 都沒 有見 到該 斷

32、層 ； F． ． 、 F 。 。 、 S F在 地震 勘探 報告 編制 前井 下 己揭露若 干處 ，在 己知 地 段斷層位置吻合 ； F ： 是精查基本查 明的斷層 ，三維 地 震 勘探 對 F 2 南 段延 展 長度作 了較大 修改 ， 尚無驗 證 ； 3 條的控制程度為“ 較可靠” ， 這 3 條斷層井下均 未 見 到 。地震 解釋 的 1 7條 斷 層 中 ． 落差 小 于 5 m 的 斷層 有 9條 ， 在 1 8 2 2 0

33、9回風順巷 中見 到落 差分別 為 2 m、 4 m 的兩條 小斷 層 。三采 區(qū)巷道現(xiàn) 已揭露 3 5 條斷層 ，落差大于 3 m的僅 有 2條 ， 其 余小 于 3 m。1 8 2 3 0 7工作 面西 南端 所 見斷層與地震解釋 的 S F 7 ( 落差 3 0 m， 較可靠1 位置接 近 ， 但 位 置偏 移 3 0 ～ 8 0 m； 1 8 2 3 0 3工 作 面東 南端 見一 條落差 7 m 的正斷層 ， 與 S F( 落

34、差 l O m ) 延伸方向接 近 ， 偏移 約 5 0 m。 此 外 ， 1 8 2 3 0 3 工 作 面 回風 巷一 斷點 與 S F 曲 ( 落差 1 3 m， 較可靠) 位置一致 ， 但巷道見斷層 落差 僅 2 m。因此 ， 一二 采 區(qū) 1 7條斷 層 中與巷 道揭 露基本 吻 合 的有 4條 、 1 3條 不 吻合 ；三 維地 震解 釋 的 2個 陷 落柱 、 3 個異常 區(qū)中，與巷道揭露基本吻合 的有 1個 ， 其余均未