采空区的地震资料解释方法探究

《采空区的地震资料解释方法探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、采空区的地震资料解释方法探究【摘要】通过分析煤层采空区的形成机理及地质特征，分析地震勘探反射波在釆空区的的特征，结合辽宁某煤矿三维地震资料解释，总结采空区在地震资料解释方面的特点及规律。为地震勘探采空区的解释提供有用信息。【关键词】采空区地震资料解释1采空区裂隙发育的地质特征煤层开采后，釆空区周围的岩层将发生复杂的移动和变形。形变后的岩层按破坏程度分为不同的影响带：冒落带、裂隙带和弯曲带。1.1冒落带煤层开采后，其直接顶板在自重力作用下，发牛法向弯曲。当岩层内部的拉应力超过岩石的抗拉强度时，产生断裂并破碎成块垮落，形成冒落带，冒落岩块大小不一，无规则地堆积在采空区内。冒落带的高

2、度主要取决于采出煤层厚度和上覆岩石的碎胀系数，通常为采出厚度的3-5倍。薄煤层的采出厚度小，冒落高度较小，一般为采出厚度的1.7倍左右。顶板岩石坚硬时，冒落带的高度为采出厚度的5-6倍，顶板为软岩时，冒落高度为采出厚度的2-4倍。实际过程中可用下式近似估算冒落带高度：h=m/(k-l)cos。式中h—冒落高度；ni—采岀煤层厚度；k—岩石碎胀系数；a为煤层倾角。岩石的碎胀系数取决与岩石的性质，坚硬岩石碎胀系数较大,软弱岩石则较小。碎胀系数恒大于1,一般在1.05—1.80之间。1.2裂隙带在采空区上覆岩层中，产生裂隙、离层及断裂但仍保持层状结构的那部分岩层称为裂隙带。裂隙带位于

3、冒落带与弯曲带之间。裂隙带内岩石发生严重弯曲、变形及破坏。其破坏特征是：裂隙带内岩石不仅发生垂直于层理面的裂缝或断裂，而且还产生顺层理面的离层裂隙。下部岩层大多断开，但仍保持其原有的层次，裂隙如果不断开，则连通性较差；裂隙如果断开，就会产生严重的漏水现象。冒落带和裂隙带合称为两带，又叫冒落裂隙带。两代间没有较明显的分界线，均属于破坏性影响区。离采空区距离越人，上覆岩层的破坏程度越小。1.3弯曲带弯曲带位于裂隙带之上直至地表，特点是弯曲带内地层在重力作用下产生层面法向弯曲。在水平方向处于法向受压状态，因而其压实程度较高。弯曲带内岩层移动过程是连续而有规律的，并保持其整体性及层状结

4、构，不存在或极少存在离层裂隙。在竖直层面内，各部分的移动值相差较小。弯曲带的厚度主要受开采深度的影响。当釆深很大时，弯曲带的厚度可大大超过冒落带和裂隙带的厚度之和。此时，开采形成的裂隙带不会到达地表，地表的移动和变形较小，相对比较平缓，有时地表也产生一些裂隙，但这些裂隙表现为上大下小，到一定深度又自行闭合。2勘探区概况辽宁某井川位于辽宁东北部，井m煤系地层基底为前震旦系变质岩系，煤系地层为上侏罗系。现分述如下：(1)前震旦系变质岩：以花岗岩及绿泥片岩为主，各种火成岩侵入体发育，在本区内无露头。(2)中上侏罗系：又分为下部砂岩组和底部砾岩组。下部含煤段含11、12、13、14、1

5、5-1、15-2、16-1、16-2、17等煤层,主要可釆煤层为12、13、14、15-1、16-1层，17层仅局部可釆,本段地层厚度为210-310m。一般为250m左右,上部含煤段含2、4、5、7、8、9、10煤层，其中4、5、7、8、9为可采煤层，4、7煤层为主要可采煤层，本段地层厚度为95-195m。一般为120m。（3）白垩系：主要为砂岩、砂砾岩及砾岩，下部以灰绿色砂砾岩层，上部以紫红色砂砾岩为主。（4）第四系：本井田第四系厚度为1.6-36m,一般为20m,主要冇冲积和洪冲积层，坡积次之，由亚粘土、砂土及砂砾组成。该矿区自建矿以来，开采强度大，上部煤层四周均已釆完，

6、只剩中间孤岛，是研究地震方法探测采空区的理想区。由于该区地震地质条件较好,针対本区的实际情况，我们釆用了宽带采集，高分辨率处理、多属性全三维解释一体化进行地质解释研究工作。3煤层采空区的地震波特性分析3.1煤层采空区的波场特征煤层在开采完毕后，采空区上部形成冒落带、导水裂隙带和弯曲带有时地面也下沉，出现鞍状凹陷。从地震地质条件来说，此时也发生了变化,尤其在鞍部附近，由于地层遭到破坏，整个层状介质的地震反射条件已不复存在，地震波在此发生了大量的散射，使得这一区域不能形成反射波，而在盆地周围地震波同向轴发生明显的错乱和变化。从本矿的地震勘探资料可以明显看出，采空区范围内不但上组煤层

7、不能形成反射波T4和T7波,就是距上组煤层50m左右的下部煤层反射波T14也受到影响。下部煤层之所以反射波不好，原因在于下部煤层反射波在穿透破坏的覆岩层时，其能量被大量吸收、散射，不能形成良好的反射波。因此，在采空区上或者在上组煤采完以后进行地震勘探下组煤是相当怵I难的。3.2煤层釆空区的反射时间特征采空区导致的塌陷，及岩石产生破坏松动，使地震波速度也发生变化,因而，会使采空区上部的反射波传播时间变长，表现在时间剖面上出现明显的同向轴下拉现象。利用这一变化我们圈定了本勘探区的采空区影响范围。