利用反射波能量、振幅等属性解释煤层厚度的研究
地震资料横向预测煤层
应 用 方 法论
１ ２ ３
地震 资料横 向预测煤层
师 红权 ，李保祥
（ 同煤 矿集团临汾宏大豁 口煤业公 司 ，山西 临汾 ０ １０ ） 大 ４００
摘 要 煤 层 波 的发 现是 利 用 煤层 波研 究 煤层 的 关键 ，理 论 和 实践 均证 明 了煤 层 厚 度 大 于 １ ｍ时就 可 以产 生被 识 别 的煤 层 波 ，
１地震横 向预测煤层的理论基础
根 据 地 震波 传播 理论 发 现 了煤 层 可 以形 成 被识 别 的煤 层 波 ，
合 成 记 录和 数 学物 理模 型 试 验证 明了煤 层 波与 煤 层 的关 系 ，在 现 有 地 震 勘 探 系统 技 术 参数 条 件 下 ，对 于煤 层 厚 度 大 于 １１的情 况 １ １ 下 就 可 以 产 生被 识 别 的煤 层 波 。当煤 层 厚 度 大 于 １ｉ时 ，随 着煤 ｎ 层 的厚 度 增 加煤 层 波 的能 量亦 增 加 ，实 际地 震 勘 探 中 ，煤 层 反射 波 往 往 表 现 为 同 相性 好 、连 续 性 强 、波形 能 量 突 出 和 稳定 的特 点 ，煤层 波 的这些 特征 是识 别 煤 层 、研 究结 构 变 化 的基础 。１ ８ ９７ 年 Ｎ ｉｅ 提 出 了采 用对 比地震 叠 加速 度 的方 法 来 预测 地 下 岩性 地 ｅ ｌ ｄｌ 层 的变化 ，主要 用 来识 别 储集 砂 体 和碳 酸盐 裂 缝 发育 带 。 如果 对 Ｎ ｉｅ 提 出的方 法 进行 适 当修 改 ，就 可 以用 于 识 别煤 层 的发 育 情 ｅ ｌ ｄｌ 况 。程 增 庆 （ ９ １ １９ ）提 出 了利用 地震 波 的 振 幅预 测煤 层 厚度 的 方 法 ，同时 指 出了煤层 波 的振幅 与煤层 厚度 的关 系 。 ２ 煤层横 向预测的地震技术 地 震 勘 探技 术 在煤 炭勘 查 中得 到广 泛应 用 ，资 源勘 探 和采 区 勘 探 中 用 地 震 勘 探 探 测煤 层 赋 存 状 态 、构 造 形 态 、断 层 发 育 特 征 ，解 释煤 层 厚度等 。预 测煤 层 的主要技 术手 段为 ： 提取 地 震 属性 ，分 析 预 测煤 层 ：用 于 地震 属 性 分析 的 属性 有 振幅类属性 、频率域属性 、速度类属性等多达几十种。地震将诶 是 系统 中的地 震 属性 分析 软 件 可 以提取 ３ 余 种地 震 属性 ，包括 最 ０ 大振 幅 、最 小 振 幅 、瞬 时振 幅 、平 均 振幅 、半 幅点 振 幅 、均方 根 振 幅 、优 势频 率 振幅 、带 限 振 幅 、总振 幅 和 能量 、总能 量 以及 瞬 时 频 率 、主 频 、频 带 宽 度 、瞬 时 相 位 等 。利 用 这 些 属 性 结 合 测 井 、钻 井 资 料 可 以分 析 研 究 属 性 与 煤 层 参 数 的 关 系 ，选 取 对 煤 层 响 应 关 联 度 高 的 属 性 参 数 进 行 综 合 分 析 ，实 现 对 煤 层 的横 向
利用井约束反演技术进行煤层厚度预测
１ ．
ｒｔ一∑ａｉ￣ｔ ｉ ］ ｉ ， ， （） （ ［－ Ａｔ 一１２ ……Ｉ ）－ 式 中 ：（） ｒｔ——有 Ｌ个反射 界 面（ ——第 ｉ ） 个反射界面的反射系数 ； △——采样间隔。 ｔ
１４ ５
西部探矿工程
２０ 年第 １ 期 ０８ ２
利 用 井 约 束 反 演 技 术 进 行 煤 层 厚 度 预 测
王 佐 强 ， 继 荣 关
（ 安徽煤 田地 质局物探 测 量 队， 安徽 宿州 ２ ４ ０ ） ３ ０ ０
摘 要： 利用测井约束地震资料 目标反演将地震 时间剖 面反 演成波 阻抗剖面， 揭示 了煤岩层变化特 征 。采用基 于 时间域 的鲁宾逊 一雏褶 积模 型叠后 地震 反 演 的计 算方 法 ， 达到 对 煤厚 的变化 趋 势进 行
预 测 的 目的 。
关键词 ： 地震资料 ； 测井资料； 目标反演； 煤层厚度 中图分类号 ：６４ 文献 标识码 ： 文章 编号 ：０４ ５ １（０ ８１一 Ｏ５一 Ｏ Ｐ３ Ｂ １０－ ７ ６２０ ）２ １４ ３
在深一步探索储层及解释的岩性过程中， 地震勘探 中的波阻抗反演是十分重要的手段 。利用测井约束地 震反演技术以测井资料丰富的高频信息和完整的低频 成分补充地震有限带宽的不足 ， 已知地质信息和测井 用 资料作为约束条件 ， 推算 出高分辨率 的地层波阻抗资 料， 为储 层深 度 、 厚度 、 物性 等精 细描述 提供 可靠依 据 。
．
式 中 ：（） ｓｔ—— Ｍ 个 时 间取样 值 的地 震 道 ；
２０ ０ ８年第 １ 期 ２
式 中： ０ —先 验信 息 。 ｍ— ２ 反演 方法
麟游地区含煤地层地震反射波特征研究
分 辨 率 比其 它 子 波 函 数 高 ， 此 ， 源 函 数 选 用 因 震
Ｒ ｃ ｅ 子波 ， ｉｋ ｒ 即
层 多集 中于 中部 、 下部 ， 大部份 地 区缺失上 段 ， 中 由
粗 粒砂 岩 、 砾粗砂 岩 （ 含 宝塔 山砂 岩段 ）和砂 岩 、 粉
尺（）一 ［ — ２７ （— ｔ） ￡ １ ［ ｆｔ 。］］ ｃ ｅｐ一 （厂 —ｔ）。］ ｘ ［ ７ （ ｏ）］ ｒ
第３卷 第４ ４ 期
物探 化探 计 算技 术
２１ 年７ ０２ 月
文章 编号 ：１）１ １ ４ （ ０ ２ Ｏ — ０ ｌ— ０ （］— ７ ９ ２ １ ）４ ４ ９ ６ （
麟 游 地 区 含 煤 地 层 地 震 反 射 波 特 征 研 究
牛跟彦， 王万合
（ 中煤科 工 集 团 西 安研 究院 ， 西 西安 陕 ７ ０７ ） １ ０ ７
含 煤 、 的碎 屑岩 系 ， 走 向 ＮＥ的不 对 称 向斜 的 油 呈 东 南 翼 。该 区 域 地 层 倾 向北 西 ２ 。 右 ， 角 为 ５左 倾
５～１ 。次级褶皱 以短轴 背斜 、 。 ５， 鼻状 背斜等平缓
拱 形 隆 起 为 主 ， 南 部 发 育 的 两 亭 背 斜 规 模 较 以 大 ， 伸 较 长 ， 响 到煤 系 地 层 在 其 轴 部 变 薄 ， 延 影 沉
反射 界 面之 间波 阻抗 的差 异来 实 现找 煤 的一 种 地
球物 理方 法 。
于 断裂 构 造 不甚 发 育 ， 震 反 射 层 资料 反 映 在 煤 地
系 地层 基 底 有较 大规 模 的 区 域 断 裂 ， 煤 系 地 层 是
随着 地震 资料 采 集 、 理 和 解 释技 术 的进 步 ， 处 人们 越来 越认识 到 使 用 单 一信 息预 测 地 质 构 造 特
利用地震资料进行煤层厚度解释预测
煤 田地 质 与 勘 探
・
Ｖ０ ． Ｏ Ｎ ３ １３ ｏ．
５ ・ ４
Ｃ ０ＡＬ ＧＥ０ＬＯＧＹ ＆ ＥｘＰＩ ＲＡｎ０Ｎ Ｄ
Ｊ ｎ． ０ ２ ｕ ２ｌ Ｄ
文 章 编 号 ：０ １１８ （０２ ０—０４０ １０ —９６ ２０ ）３０５ —４
外 ， 要求 尽 可 能 提 供 煤 层 厚 度 变 化 的 信 息 。传 统 还 的煤 层 厚 度计 算 是 利 用 钻 孑 资料 的 对 比 、 Ｌ 内插 获 得 的。 由于 钻孑 的 数 目有 限 ， 以 其 计 算 的 煤 层 厚 度 Ｌ 所 值 可信 度 很低 。因 此 ， 内 外许 多 学 者 试 图利 用 地 国 震 资料 ， 别 是从 数 据 密度 很 大 的 三 维 地震 资 料 中 特
本 文 提 出 了 一 种 新 的煤 层 厚 度 非 线 性 反 演 方
随 着 高 产 高 效 矿井 的建 设 和投 产 ， 来 越 多 的 越
大型综 采 机组 得 到 广 泛 应 用 。 因此 ， 煤 田地 质 工 对 作 提 出 了更 高的 要 求 ， 了 查 明 采 区 内的 细 微 构 造 除
利 用 地 震 资 料 进 行 煤 层 厚 度 解 释 预 测
崔若飞 ， 仲其 涛 ， 李晋 平 （ 中国矿业 大学 ， 江苏 徐 州 ２ １０ ） ２０ ８
摘 要 ： 用 Ｃ＋ ＋语 言基 于 Ｗｉｄｗ 操 作 环 境 开发 了适 用 于煤 田地 震 资料 解释 的 煤 层 厚 度 辅 助 解 利 ｎｏｓ 释 系统 。该 系统 采 用人 工神 经 网络 非 线性 反 演 方 法对 煤 层 厚 度 变化 进 行 解 释 ， 煤 层 厚 度 和 地 震 对
噪声 ［］ 石油地球物理勘探 ，９９ ３ （ Ｊ． １９ ，４ 增刊 ）５ ：３—５ ． ８
测井资料解释(煤田测井解释)
对比泥质砂岩体积模型和煤的体积模型： 泥质砂岩的岩石骨架相当于碳分， 泥质相当于灰分， 而孔隙水则相当于水分。
煤的声波测井、密度测井及中子测井解释公式与泥质砂岩的测井解释公式具有相 同的形式：
t 1 Vatc Vata t f b 1 Vac Vaa f N 1 Vac Vaa f
上式中Va’=V0/V为灰分的相对体积含量;Δtc、Δta、Δtf分别为碳、灰、水的声波时差； δc、δa、δf分别为碳、灰、水的体积密度；Φc、Φa、Φf分别为碳、灰、水的含氢指 数；为水分的相对体积含量。
煤层的井径曲线受钻井工艺和钻井液性能影响，煤层会发生垮塌，使井径扩大。 煤层的声反射系数比其它地层都小，声波井周成像是记录声波在井壁处反射波的 能量，由于煤层反射系数小，声波透过地层的能量多，而反射的能量少，因此图像 颜色深。
煤储层孔渗特征
1. 煤储层孔隙结构 属裂缝—孔隙型结构，煤基质被天然裂缝（割理）网分隔成许多方块，每个方块 由煤粒和微孔隙组成。基质是储气空间，甲烷被吸附在微孔的表面，渗透率很低， 一般为（10-2～10-6）×10-3μm2。在浓度差的作用下，甲烷透过基质扩散到裂缝中， 裂缝在煤的总孔隙体积中占次要地位，储气功能很低，可有少量游离气储存其中， 但裂缝的渗透率高，是甲烷渗流的主要通道。 煤中的天然裂缝(割理)是煤化作用和构造应力影响的结果。成大致相互垂直的两 组，主要的、延伸较大的一组叫面割理，次要的、与面割理大致垂直的一组叫端割 理。割理是煤中流体运移的主要通道，并且有方向性，因而它是控制煤层气方向渗 透的主要因素，割理间距是煤储层模拟中的一个重要参数。
煤质研究-反射率、折射率
反射率与折射率的变化规律一样，都 是由煤质内部结构决定的。在高级阶段煤 的分子结构中，芳香层状结构不断增大， 排列越来越规则化，在平行和垂直于芳香 层面两个方向的光学性质出现显著差异， 即出现光学各向异性现象。
总结
总而言之，煤的反射率和折射率表征 了煤化程度、芳香层大小与排列。 煤对光的反射率随变质程度的加深而增大。 折射率随煤化度的提高而增加，当碳含量 高于85％时增加的幅度较大。 随煤化程度的增加，芳香核层状结构不断 增大，排列趋向规则化。
煤的反射率是在垂直照明条件下，煤岩组分 磨光面的反射光强度与入射光强度之比，以百分 率表示。随着煤化程度的增高，煤的反射率不断 增强。油浸介质中，煤的最大反射率 Rmax=0.26％-11.0％，空气介质中煤的最大反射 率Rmax＝6.40％-22.10％。 当Cdaf>85％时，反射 率出现最大值和最小值，即双反射现象。随煤级 升高，双反射逐渐增强(如表)。煤的反射率是确 定煤化程度最重要的光学常数，它对煤质评价、 煤加工利用、油气勘探等地质问题均有十分重要 的意义。
物理研究法
物理研究法主要是利用高性能的现代分析仪 器，如红外光谱仪、核磁共振仪、X射线衍射仪、 扫描电镜等对煤结构进行测定和分析，从中获取 煤结构的信息。
化学研究法
对煤进行适当的氧化、氢化、卤化、水解等 化学处理，对产物的结构进行分析测定，并据此 推测母体煤的结构。此外煤的元素组成和煤分子 上的官能团，如羟基、羧基、羰基、甲氧基、醚 键等也可以采用化学分析的方法进行测定。
物理化学研究法
利用溶剂萃取手段，将煤中的组分分离并进 行分析测定，以获取煤结构的信息。
煤的物理研究法
——光学性质
煤的光学性质主要包括在可见光下的 反射率、折射率和透光率以及不可见光照 射下的X射线、红外光谱、紫外光谱和荧光 性质等。 这里我们主要研究煤的前两种光学性 质，即反射率和折射率。
巨厚煤层变薄区槽波地震勘探技术
0引言目前，煤层因冲刷或加积作用引起的厚度不规则变化是井下常见的构造现象，若在工作面回采前不能查明煤厚变化的展布位置及影响范围，常导致矿方决策失误，影响矿井安全生产及经济效益。
因此在煤层开采之前查明煤层厚度变化，能够合理安排煤矿生产衔接，如何准确高效地探测煤层厚度变化是矿井生产关注的一个热点问题，传统煤厚探查手段是钻探、巷探和物探。
其中，钻探是“一孔之见”，控制范围有限；巷探成本过高；物探具有探测范围广、时间短、成本低等优点，但是物探成果的准确性易受环境的影响。
目前矿井煤厚探查的主要手段是三维地震、无线电波坑透和地震槽波技术等[1-3]。
在丘陵地区受地形限制，三维地震勘探准确性较低；无线电波坑透无法做到定量化解译；地震槽波勘探技术在煤层厚度探查方面具有较大的优势。
1槽波地震勘探在含煤地层中，煤层的速度、密度均低于顶底板围岩。
因此煤层与围岩间的界面，一般呈现良好的反射面。
在煤层中激发地震波，所激发的纵波、横波均以震源为中心，以球面体波形式向四周传播，并以不同的角度入射到顶底板界面，如图1。
当入射角小于临界角时，大部分能量将透射到围岩之中，只有少部分能量反射回到煤层中，返回到煤层中的能量，在煤层中来回多次反射、透射而迅速衰减（漏失模式）；当入射角大于等于临界角时，则入射到顶、底板界面的地震波能量将全反射回到煤层，并在煤层中多次反射，最后禁锢在煤层之中（正常模式）。
只有满足一定条件的各种谐波，在槽内相长干涉而形成垂直于煤层面的驻波，在煤层内不断向前传播，这就形成了槽波（channel waves ），也称煤层波（In Seam waves ）。
2勘探技术及处理方法槽波地震勘探是利用在煤层中激发和传播的导波，探查煤层不连续性的一种地球物理方法，是地震勘探的一个分支[4-5]。
槽波透射法采用从震源透过煤层传至接收点的直达槽波信号。
激发点与接收点布置在采区周围不同巷道内，根据槽波的有无、强弱来判断在相应的透射射线扇形区内有无构造异常，槽波透射法勘探如图2所示。
用地震勘探方法解释煤层层位
｛
㈨
井 曲线约束生成反演剖面， 可见波阻抗值较小的绿 色 为分 别 ６煤 与 １ 反 射 波 （ 图 ２ 。根据 反 演 １煤 见 ）
剖 面纵 向可 以放 大 的 特点 ， Ｔ 、 １ 组 标 准 层 以 ６ ２煤、 九 十煤等各
个煤 层 的层位 。
一 主一 一 … 重霞 赣 ～ ｑ 一～ １ 一 璧 ｝ 纛
＿ ，
３ 结 论
地震 勘 探 具 有横 向资料 密 集 的优 点 ， 尤其 是 三 维地 震勘探 ， 以从 各个 角度分 析煤 层的起 伏形 态 、 可
图 １ 过孔剖 面与人工合成纪录对 比图
度和波 速相对 较小 ， 因而 二 者 的界 面 具 有 明显 的波 阻抗 差异 ， 从而 能产 生反射 波 。
１ ２ 标定 煤层 层位 的方法 ．
由已知地质资料可知， 区内煤层为山西组煤层 ，
其 中六煤 、 一 煤 为稳 定 可 采 煤 层 ， 煤 平 均 厚 度 十 六 １７ 十一 煤平 均厚 ２ ９ ｌ二煤 层 结构 为简 单 ， ．５ｍ， ．５Ｉ， ｌ 煤层 顶板 为泥岩 、 质 粉 砂 岩 、 砂 岩 、 泥 粉 细砂 岩 和 含 砾粗 砂岩 ， 底板 为泥 岩 、 粉砂 质 泥岩 、 质粉砂 岩 、 泥 细 砂岩 等 。可形成 能量较 强 、 续 的反射 波 ， 图 １ 连 见 。
段 是行 之有效 的 ， 它 是 基 于单 个 钻 孔 资料 而 进行 但
的， 钻孔 之间没 有必然 的 相关 性 ， 而且 钻孔 的分布 密
在确 定 了煤 层 反 射波 的地 质意 义 后 ， 采用 标 准
波法解释煤层 ： 将特征 明显（ 如具有角不整合特性） 的反射波作为参考波， 将全区稳定可连续追踪的煤
二维地震勘探在新疆准东煤田梧桐窝子煤矿区煤层对比中的应用
二维地震勘探在新疆准东煤田梧桐窝子煤矿区煤层对比中的应用刘兴金【摘要】通过人工合成地震记录,了解煤层反射波形成机理,在常规地震时间剖面中确定标准反射波,根据标准反射波连续性、时间间距、动力学特征,在新疆准东煤田梧桐窝子煤矿区煤层对比中取得了较好的应用效果,通过实践证明利用地震资料进行煤层对比方法是可行的,可以在复杂地区提高煤层对比的可靠性.【期刊名称】《山东国土资源》【年(卷),期】2016(032)002【总页数】4页(P70-72,76)【关键词】二维地震;煤层对比;人工合成地震记录;标准反射波;梧桐窝子;准东煤田【作者】刘兴金【作者单位】山东省煤田地质局物探测量队,山东泰安271021【正文语种】中文【中图分类】P585引文格式：刘兴金.二维地震勘探在新疆准东煤田梧桐窝子煤矿区煤层对比中的应用［J］.山东国土资源，2016，32 （2）：70-72.LIU Xingjin.Application of Two Dimensional Seismic Exploration in Coal Seam Correlation of Wutongwozi Coal Mine Area in Zhundong Coal Mine in Xinjiang UygurAutonomous Region［J］.Shandong Land and Resources，2016，32（2）：70-72.随着东部煤炭资源逐渐面临枯竭的情况下，西部新疆、内蒙、宁夏等地成了煤炭勘查主战场，该地区煤田沉积方式多为陆相、河流相、湖泊相，沉积岩相和古地理环境较复杂［1］，造成岩性、岩相变化较大，煤层层数多，厚度变化大，无明显标志层，给煤岩层对比工作带来较大困难。
梧桐窝子煤矿区是中国最大整装煤田——准东煤田最后一块未被精细勘查的区块，面积较大，约1 320km2左右，具有煤层层数多、煤质好、构造相对简单、煤层结构较为复杂、无明显标志层等特点①山东省煤田地质局物探测量队，刘兴金、朱名、田思清，新疆木垒县梧桐窝子煤矿区普、详查二维地震勘探报告，2012年。
二维地震勘探技术在煤矿采空区探测中的应用
二维地震勘探技术在煤矿采空区探测中的应用二维地震勘探技术是一种利用地震波在地下传播的特性，通过对地震波的反射、折射和干涉等现象进行分析，获取地下物质构造和性质的方法。
在煤矿采空区探测中，二维地震勘探技术可以帮助矿工更准确地了解煤层底板、底板下覆岩层和采空区的情况，提高采煤效率和安全性。
二维地震勘探技术的原理是，利用地震仪在地面上放置震源和接收器，通过激发地下的地震波并捕获其反射、折射和干涉信号。
根据地震波在地下传播的速度和走时，可以确定地下各层的厚度、速度和参数等信息。
通过对多次地震波的收集和处理，可以获得地下物质的三维构造和性质，并绘制出相应的地震剖面图。
在煤矿采空区探测中，二维地震勘探技术可以帮助矿工了解采空区的大小、形状和分布情况，以及底板的形态和性质，为矿工制定有效的采煤方案提供依据。
在具体应用中，一般需要先通过地质调查和地下探测手段获取采空区的位置和大小，然后设计出相应的二维地震勘探方案。
二维地震勘探方案一般包括选取适当的地震仪、震源和接收器、确定采样点和采样间距、制定数据处理和解释方法等。
在采样点处，地震仪会产生一束地震波，这些波会在地下不同层进行反射、折射和干涉，生成一系列反射、折射波和干涉信号。
通过对这些信号进行采集、处理和解释，可以得到采空区的形态、大小、底板厚度和构造等信息。
1.精度高：通过多次钻探和地质调查，确定采空区的位置和大小后，应用二维地震勘探技术可以非常准确地测算出采空区的形态和底板情况。
2.安全性高：采煤时，若对采空区情况了解不充分，可能导致煤层崩塌、地面塌陷等危险事故。
利用二维地震勘探技术检测出采空区的位置和形态，可以避免这些危险。
3.节约成本：在采煤前，矿工需要进行多次钻探和甚至爆破，来了解采空区的情况。
而应用二维地震勘探技术可以代替部分钻探和爆破，节约成本。
4.快速性高：应用二维地震勘探技术可以在很短时间内测算出采空区的形态和底板情况，便于矿工及时制定采煤方案。
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第１８卷第４期（总第１１３期） ２０１３年８月 煤矿 开 采
Ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．１８Ｎｏ．４（Ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ．１１３）
Ａｕｇｕｓｔ ２０１３
利用反射波能量、振幅等属性解秤煤层厚度的研究 李 飞 ，鲍怀伟 ，王 晶 （１．永城煤电控股集团有限公司，河南永城４７６６００；２．山东省煤田地质局物探测量队，山东泰安２７１０２１）
［摘要］ 依据地震地质模型及理论，根据煤层厚度与煤层反射波的能量、振幅等地震属性存 在的单调非线性关系，解释煤层的厚度变化，圈定无煤带等地质异常区。 ［关键词】 反射波能量；振幅；煤层厚度；三维地震勘探 ［中图分类号］ＴＤ１７８ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００６—６２２５（２０１３）０４—００２１－０３ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ Ｗａｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｔｏ Ｅｘｐｌａｉｎｉｎｇ Ｃｏａｌ－ｓｅａｍ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ＬＩ Ｆｅｉ ．ＢＡＯ Ｈｕａｉ．ｗｅｉ ．Ｗ＿ＡＮＧ Ｊｉｎｇ （１．Ｙｏｎｇｅｈｅｎｇ Ｃｏａｌ＆Ｐｏｗｅｒ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｏｎｇｃｈｅｎｇ ４７６６００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ Ｐａｒｔｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｃｏａｌｆｉｅｌｄ Ｇｅｏｌｏｇｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｔａｉａｎ ２７１０２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｇｅｏｌｏｇｙ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｙ，ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｎｏｔｏｎｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏａｌ－ｓｅａｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ ｗａｖｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｔｏ ｅｘｐｌａｉｎｉｎｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｎｄｉｎｇ ｎｏｎ－－ｃｏａｌ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｏｔｈ・－ ｅｒ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｏｍａｌｉｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ ｗａｖｅ ｅｎｅｒｇｙ；ａｍｐｌｉｔｕｄｅ；ｃｏａｌ—ｓｅａｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；３－Ｄ ｓｅｉｓｍｉｃ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ
煤层的沉缺、剥蚀、分叉、合并等地质因素引 起的煤层厚度变化剧烈会给矿井的生产建设带来很 大的影响。据资料统计，煤层的实际厚度比原设计 厚度变薄１０％一２０％，煤炭产量就会下降３５％一 ４０％。一般在煤矿的地质应用中，通常是利用钻探 资料在钻孔间进行内插获取煤层的厚度。当煤层的 变薄、缺失的范围较小，或者钻孔的密度较稀，上 述方法推测的煤层厚度变化趋势存在较大的误差， 这给煤矿的矿井设计和合理开采带来极大的风险。 如果刻意地增加钻孔的网度，会给矿方带来较大的 经济负担，降低了煤矿的经济效益。因此在生产前 了解矿区煤层的厚度变化情况尤其重要。本文以三 门峪龙王庄煤矿为例，利用反射波能量、振幅属性 解释煤层厚度，取得了明显的效果。 １理论依据 从煤田地质勘探的角度来说，煤层反射波的主 波长一般为Ａ＝４５ｍ左右，龙王庄煤矿的煤层厚度 基本都在ｌｏｒｅ以下，小于Ａ／４，属于薄层范畴，其 顶、底板反射波不能分开，在地震数据上只能形成 一个复合波。随着煤层厚度的变化，根据煤层厚度 Ｈ＜Ａ／４，日＝Ａ／４和Ｈ＞Ａ／４的情况，其顶、底板反 射波存在不同的相位差，这个复合波振幅就产生相 应的消、长现象，要了解这种变化规律就要建立相 应的地震地质模型来进行研究。中国矿业大学的董 守华教授在济宁二号井九采区模拟不同煤层厚度建 立正演模型，通过反复试验，对３煤层反射波的振 幅和频率等地质属性的变化规律进行统计，都得出 如下结论： （１）煤层反射波能量与其厚度关系 煤层反 射波能量（Ｅ）与煤层厚度（日）的关系如图１所 示，从图１中可以看出：当煤层厚度在０—１４ｍ之 间时，煤层反射波的能量Ｅ和煤层厚度日之间的 关系为非单调曲线。当煤层的厚度在０～８．５ｍ之 间变化时，该曲线为单调上升曲线，反射波能量随 煤层厚度的增加而增加；但煤层厚度在０．５—４ｍ 区间内，反射波的能量增加缓慢，根据反射波能量 来预测煤层厚度的精度稍差；煤层厚度在４～８．５ｍ 的区间内，反射波能量急增，能较好地分辨煤层厚 度的变化；当煤层厚度大于９ｍ时，理论上煤层的 顶、底板各自形成反射波，在视窗长度不变的情况 下，此时计算的反射波能量仅仅为煤层反射波底板 的反射波能量，而非整个煤层的反射波能量。对于 实际的地震资料来说，即使煤层主频较高，人的肉 眼也无法分辨出煤层的顶、底板，也就无法扩大时 窗长度。因此，实际使用反射波能量单一属性仅对 ０～８．５ｍ的煤层效果较好。 （２）煤层反射波振幅与其厚度关系 煤层反
［收稿日期］２０１３－０３－１４ ［作者简介］李飞（１９６７一），男，河南南召人，高级工程师，从事煤矿地质工作。
２１ 总第１１３期 煤 矿 开 采 ２０１３年第４期 图Ｉ 煤层反射波的能量和煤层厚度的关系曲线 射波的最大振幅Ａ 与其厚度的关系如图２所示。 从图中可以看出：当煤层的厚度在０～７ｍ之间变 化时，其关系为一单调的增曲线，最大振幅Ａ… 随着厚度的增加而急剧上升，说明在此范围内，振 幅对煤层厚度的变化比较敏感；当煤层在７～ｌＯｍ 之间时反射波的振幅随着厚度增加而逐渐降低；当 煤层厚度大于１０．４ｍ时，煤层反射波振幅不跟随 煤层厚度变化而变化。因此，厚度大于７ｍ的煤 层，不宜用Ａ 来预ｉ贝０。
图２ 煤层反射波的最大振幅和煤层厚度的关系曲线 ２勘探区地质分析 勘探区地层自老到新有奥陶系、石炭系、二叠 系、新第三系和第四系组成。新近系厚度０～ １６４．４０ｍ；二叠系上统土门组和马头山组总厚度为 ６２．９７—３０７．０７ｍ；二叠系上统上石盒子组的厚度 １ ７９．２９—３４７．７０ｍ，煤系地层二叠系下统下石盒子
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组的厚度８７．２５～１６３．８５ｍ；二叠系下统陕西组的 厚度一般为６０ｍ；龙王庄煤矿三、四采区二．煤层 的厚度为０～７．９０ｍ，区内揭露二．煤层情况见表１ 所示。本区的地层与济宁二号井九采区的地震地质 模型层序十分接近，上述计算的结论可以为本区地 震解释所应用。另外勘探区煤层厚度在０～８ｍ之 间变化，其与振幅、能量的对应关系为一单调的增 曲线，有利于煤厚的解释。 表１二 煤层情况 孔号 埋／￣．／ｍ 煤厚／ｍ 孔号 埋深／ｍ 煤厚／ｍ ３ｌＯ２ ５２８．７６ ２．２５ １５０７ ７４２．６４ １．７７ ｌ８ｏ６ ７２４．ｏｏ ７．ｏｏ ｌ５０６ ５１７．３ Ｊ ４．２８ ｌ７０７ ７ｌＯ．３５ ２．３９ ｌ４１７ ５２１．２７ ６．２６ １７０６ ７５５．５４ １．９３ １４１４ ５８５．２１ 缺失 １７０５ ５６５．６５ ５．１８ ｌ４ｌ３ ５０９．９９ ５．４８ １６ｌ２ ７４２．６４ ７．９０ １２０２ ５８０．３０ ０．４０ ｌ６Ｏ９ ６Ｏ１．３Ｏ １．３８ ｌ２Ｏｌ ７１７．４８ １．１４
３成果解释 根据本区三维地震数据，沿煤厚变化较剧烈的 ３个钻孑Ｌ（１４１７，１５０７，１６１２钻孔煤厚变化情况见 图３）切取的时间剖面见图４，二 煤层的反射波 Ｔ 波能量较强，连续性好，同相轴光滑，易识别， 追踪可靠，能清晰地反映出煤层反射波的振幅变 化，为解释二。煤层厚度提供了可靠依据。 １６１２
孔间距 图３勘探区东西向联孔柱状
图４勘探区沿东西向切取的联孔时间剖面 根据正演理论，首先在工作站上对勘探区地震 数据体进行振幅参数提取，制作本区的二 煤层反 李 飞等：利用反射波能量、振幅等属性解释煤层厚度的研究 ２０１３年第４期 射波的瞬时振幅图（图５），利用反射波的振幅参 数对本区二 煤层的煤厚进行预测，通过人机联作 的方法，参照钻孔的煤厚进行修改和调整，做出煤 厚变化趋势图（图６）。 北 ｌ 蟛 ／ 多 ５０、 ： ：拿 １６１１ － 、 ● 一 ＼ ， 、／ ／ｌ ， “～ Ｊ 、 、ｌ一 ／／ ／ 、 一一 夕 、 ，≥＝＝ 燧 、 川 ？ ｆ ｌ ≥≯ ＼、 、 — ～ 产一 、 ／ ＼。 、 缈 ｌ２ｏ１ 图５ 二．煤层反射波瞬时振幅图 北 ３ｌ眈 ／ ｌ８Ｄ４ ＾＼ ／ ３５０１・ — 、０ １６１ｌ — ‘ ＿ ｌ６ 、 、、 ＼＼ 潮 区 ／ — ——— ———— 、 ・ ・ 、 ＼＼＝ 二ｊ／ ．／ 夕一 — 隰变薄 ； ／二 ＝ 三 ／／＿ 士 映失 Ｉ２Ｏ１ 煤层墨 Ｉｌ４ ● １２∞ 图６ 勘探区二 煤层厚度预测图 ４结论 勘探区二．煤层钻孔揭露厚度０～７．９ｍ，变化 较大，仅仅依靠个别的钻孔来圈定其变化趋势是十 分有限的，利用煤层反射波能量振幅等参数，在薄 煤层区预测煤层厚度，圈定薄煤区、无煤带等地质 构造，是行之有效的工作方法。目前部分地震资料 解释成果已为矿井生产开拓实际揭示情况所证实： 龙王庄煤矿三采区轨道下山在１７０５钻孔（二 煤 层底板标高＋７４．９９ｍ，煤厚５．１８ｍ）和１８０６钻孔 （二 煤底板标高－８０．０９ｍ，煤厚７．ＯＯｍ）之间掘 进，按照钻孔的内插方式推测煤层应该都大于５ｍ， 利用振幅三维地震解释两孔间煤层变薄到３ｍ，在 煤层３～４ｍ的范围带上巷道迎头揭露二 煤层厚度 为３．７ｍ，从而验证了地震解释的精度，给矿井建 设和生产带来了较大的收益。该方法为煤层厚变化 复杂的薄煤层区提供了很好的借鉴作用，值得推 广。
［参考文献］ ［１］董守华．煤层厚度与振幅、频率地震属性的正演模拟［Ｊ］． 中国矿业大学学报，２００４，３３（１）：２９—３２． ［２］胡强，刘福贵，冯德永，等．利用振幅、频谱信息综合反 演储层厚度［Ｊ］．石油地球物理勘探，１９９５，３０（ｓ）：９６— １０１． ［３］仲其涛．煤层厚度反演方法研究与应用［Ｄ］．徐州：中国矿 业大学资源与地球科学学院，２０ｏ１． ［责任编辑：施红霞］
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