煤田地震勘探中特殊地質(zhì)異常體的識(shí)別及應(yīng)用研究

吳 斌

(河南能源鶴壁煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司寺灣井，河南鶴壁458000)

0 引言

地質(zhì)異常即惡化附近環(huán)境在基本特征或者成因序次上存在顯著不同的地質(zhì)體。一般情況下，表現(xiàn)為遙感影像、地球理化場(chǎng)等存在不同之處，基本上用來(lái)預(yù)測(cè)礦產(chǎn)，以及分析成礦規(guī)律等方面。筆者在這里大體上探討了業(yè)界的特殊地質(zhì)異常體的特征，同時(shí)把地質(zhì)資料與地震勘探技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，從地質(zhì)層面為深入應(yīng)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 小窯采空區(qū)的識(shí)別特征

1)地質(zhì)特征。屬于長(zhǎng)期采煤的礦區(qū)所具有的特殊地質(zhì)體之一，因盲目開采小煤窯，產(chǎn)生了一系列暗采空區(qū)，在很大程度上影響著安全生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)地面工程的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利作用。所以，細(xì)致深入的勘察小窯采空區(qū)，充分弄清楚其采礦條件、煤層巖層特征、賦存狀況、力學(xué)狀況是該領(lǐng)域需要關(guān)注的方向。

2)地震特征。煤層采空后剩下很少的煤柱構(gòu)成了采空區(qū)，勘探后無(wú)法得到連續(xù)的反射波或者非常微弱，在時(shí)間剖面上主要反映出以下幾方面基本特征:①煤層反射波相對(duì)較弱，于采空區(qū)邊緣位置其同相軸頻率與產(chǎn)狀出現(xiàn)變化，中間位置的反射波同相軸形狀就像蠕蟲一樣。②經(jīng)由房柱式采煤，反射波同相軸發(fā)生一定的變化，逐漸減弱，產(chǎn)狀與頻率發(fā)生非常顯著的變化，和附近非采空區(qū)煤層反射波之間具有非常突出的不同之處，同時(shí)下層位反射波同相軸增強(qiáng)，產(chǎn)狀與頻率發(fā)生急劇變化。③要是徹底采空，只剩下非常少的煤柱，在這種情況下，地震時(shí)間剖面上不會(huì)存在煤層反射波。

3)地震解釋應(yīng)用。某礦為黃土梁峁－沙漠地貌。開展三維地震勘探地質(zhì)旨在弄清楚其采空區(qū)。利用三維地震勘探，能夠得知大多數(shù)煤層反射波不正常，同相軸出現(xiàn)錯(cuò)斷、扭曲、產(chǎn)狀發(fā)揮突然變化、非常沒(méi)有秩序等;通過(guò)分析采空區(qū)在RMS屬性發(fā)現(xiàn)，凌亂區(qū)反射波形成圈閉、能量消失，正是由于這一方面的原因，三維地震把它看做是小窯采空區(qū)，接著通過(guò)鉆探驗(yàn)證，效果非常不錯(cuò)。

2 陷落柱識(shí)別特征

1)地質(zhì)特征。陷落柱即礦井里因下伏易溶巖層受到地下水腐蝕，在此作用下產(chǎn)生許多空洞，最終造成上覆巖層不再保持穩(wěn)定狀態(tài)，塌陷、冒落后構(gòu)建出柱體?；旧闲枰?jīng)過(guò)溶隙、溶孔、溶洞塌陷等環(huán)節(jié)。

2)地震特征。①反射波組能量減小或中斷。改變的場(chǎng)所也就是邊界。②反射波同相軸扭曲。扭曲起始點(diǎn)的連線就是邊界。③同相軸出現(xiàn)圈閉與分叉合并。其分叉、合并點(diǎn)就是邊界。④相位與極性反轉(zhuǎn)，起點(diǎn)就是邊界。⑤疊加時(shí)間剖面產(chǎn)生延遲與斷陷點(diǎn)繞射波。⑥方差體剖面上，放到了立方體中存在的不同之處，體現(xiàn)出深色，可以體現(xiàn)邊界。

3)地震解釋應(yīng)用。該地開展三維地震勘探地質(zhì)旨在弄清楚礦井陷落柱。利用三維地震勘探，能夠看出其中西部煤層反射波異常，每一個(gè)煤層反射波同相軸錯(cuò)斷、扭曲等;分析在水平切片，能夠觀察到反射波圈閉、能量消失;等時(shí)切片上能夠發(fā)現(xiàn)平面形態(tài)是近橢圓形。進(jìn)一步利用地震地質(zhì)解釋，能夠發(fā)現(xiàn)陷落柱三個(gè)，它們都是反漏斗型、陷壁角在80°左右，有直立型中心軸。解析的情況和現(xiàn)實(shí)一致。

3 巖漿巖侵蝕的識(shí)別特征

1)地質(zhì)特征。巖漿冷凝之后即能夠產(chǎn)生巖漿巖，其不管侵入或者噴出地面，均與附近巖石存在非常突出的分界。巖漿噴出或者侵入的時(shí)候，因諸多理化因素發(fā)生變化，巖漿成分與性質(zhì)同樣有所改變，所以，現(xiàn)實(shí)中會(huì)產(chǎn)生各種形狀的巖漿巖，反映出其成分非常復(fù)雜。

2)地震特征。因受到巖漿巖侵蝕，在此作用下，破壞了局部煤層，煤層反射波同相軸的消失或減弱，呈現(xiàn)出條帶狀，其與煤層沖刷帶存在的差異之處是其頂面的反射波通常相對(duì)較強(qiáng)。

3)地震解釋應(yīng)用。通過(guò)三維地震資料解釋能夠得知，某礦西南方存在一巖漿巖侵蝕帶，在這里按照附近資料推測(cè)測(cè)線間的侵蝕邊界，大致有0．2 km2受到侵蝕。

4 火燒區(qū)的識(shí)別特征

1)地質(zhì)特征。煤層燃燒放出的熱量烘烤巖層，使其成為燒變巖，打擊有陶瓷片聲。土質(zhì)地變松，地表巖層裂隙提高，產(chǎn)生一層薄硬殼，棕紅色并且具有H2S味。頂?shù)装鍑鷰r里存在黃鐵礦等多種物質(zhì)，因高溫烘烤新的氧化物，分解之后形成磁性物。

2)地震特征。煤層燃燒產(chǎn)生的高溫烘烤著附近巖層，使其物理特性出現(xiàn)顯著改變，在很大程度上破壞了巖層，巖石破碎，裂隙變大，同時(shí)煤層理化同樣有了顯著的改變，也就是其反射波減弱或消失、反射無(wú)序，整體而言并不會(huì)產(chǎn)生突出的成層性反射。

3)地震解釋應(yīng)用。通過(guò)三維地震勘探可以得知，某礦南部煤層反射波產(chǎn)狀發(fā)出非常明顯的變化，同相軸沒(méi)有章法，反射非?；靵y、同相軸變差非常突出。因此推測(cè)這一位置是火燒區(qū)，其形狀不規(guī)則，大小為0．33 km2，后來(lái)進(jìn)一步對(duì)其加以鉆探驗(yàn)證，所得結(jié)果一致。

5 煤層沖刷帶的識(shí)別

1)地質(zhì)特征。通常情況下，水流沖擊煤層或泥灰層同時(shí)以砂質(zhì)沉積物產(chǎn)生的地質(zhì)體，就是煤層沖刷帶。歸根結(jié)底，其為煤層里面形成的帶狀砂體，它們的分布較為分散。煤層和巖體對(duì)比，其密度與彈性波傳播速度小。

2)地震特征。其邊緣物性存在非常突出的區(qū)別，具有彈性分界面，當(dāng)?shù)卣鸩ǖ诌_(dá)其邊界的時(shí)候，反射波中斷或消失。

3)地震解釋應(yīng)用。通過(guò)解釋某礦三維地震資料就能夠得知，東南部存在煤層沖刷帶，其M1煤層反射波中斷，和煤層未受到?jīng)_刷的反射波存在著非常明顯的差異。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，充分弄清楚地質(zhì)異常體的反射特征，明確其分布特點(diǎn)，對(duì)降低安全事故發(fā)生、科學(xué)開展礦井生產(chǎn)等方面發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。

［1］王立國(guó)．三維地震勘探技術(shù)在查找煤礦采空區(qū)、陷落柱等地質(zhì)異常體中的應(yīng)用［J］．西部探礦工程，2013(8)．