刘迪新

摘要：根据地震勘探原理，煤层底板在地震勘探过程中容易产生能量较强的反射波，由于煤层的这一特征，地震勘探被广泛地应用在了煤田地质勘探的各个勘查階段，随着地震勘探分辨率的提高，特别是三维地震勘探的普及，地震勘探成了煤田地质勘探中一种不可或缺的勘探方法。

关键词：分辨率;物性差异;介质;地震相;沉积环境

一、概况

地震勘探是利用地下不同介质的弹性和密度差异，通过观测和分析地层对人工激发的地震波的响应，来推断出地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。由于煤层和围岩之间存在着明显的物性差异，因此煤层底板通常是一强波阻抗界面，容易产生能量较强的地震反射波。我们利用煤层的这一特性，对煤层产生的地震波进行处理、分析和研究，就可以推断出地下煤层的发育形态。因此地震勘探在煤田地质勘探领域几乎成为了一种不可或缺的勘探手段，在煤炭勘查的各个阶段：预查、普查、详查、精查和建井勘探中，都少不了地震勘探的参与。

地震勘探的精度和分辨率成正比例关系，地震勘探的难题就是怎样提高分辨率，高分辨率有助于对地下精细的构造和煤层的性质进行分析研究，从而更为详细了解煤层的构造与分布情况。随着三维地震勘探的普及，地震勘探方法在煤田地质勘探中到了广泛而深入的应用。

二、对煤层起伏形态和构造的控制

煤田地质勘探最终目的是为煤矿建井服务，因此在矿井建立之前，对煤层的起伏形态、构造度均要进行查明和控制，为矿井建设提供地质依据。

由于煤层和围岩之间存在明显的物性差异，因此每一层煤层的底板都能产生一个强反射波，多层煤层就能发育一强反射波组，所以煤地的起伏形态便能从时间剖面上直观地反映出来。地震时间剖面上地震相位的起伏形态反映的正是煤层的起伏形态，只是时间剖面上煤层的起伏形态是以时间的方式来体现的。

同理，煤系地层的各种构造形态也会以时间的形式在地震时间剖面上显示出来。这些构造现象和煤层的起伏形态在时间剖面经过时深转换后均能在地质地质剖面上得到控制。

三、对煤系地层覆盖层厚度和煤层埋藏深度的控制

当时间剖面上各反射波经过时深转换后，地震时间剖面就转换成了地震地质剖面，地质时间剖面上的各个相位就有了有了实际的地质含义。

大多煤系地层和其覆盖层均存在一明显的角度不整合关系，覆盖层底界面发育的反射波经过时深转换后就是煤系地层覆盖层的厚度。覆盖层下伏各煤层底板发育的反射波经过时深转换后就是各煤层的埋藏深度。

由于煤层覆盖层和煤层存在一明显的角度不整合，因此经过时深转换后，煤层覆盖层底界面的地质界线和各煤层的埋深线必定存在一交点，该交点就是煤层的露头。

四、对煤层发育的细小构造的控制

由于钻探是一孔之见，只能查明地下一点的地质情况，而地震勘探得到的一条时间剖面就是一条完整的地质剖面，而三维地震勘探更是一个由无数纵向和横向地质剖面组成的地质体，对地下地质体可以进行全方位的反映，由于三维地震勘探分辨率的大幅提高，就让对煤层中发育的细小构造进行精准解释成为了可能。

对煤层中发育的一些细小构造的解释主要是对小断层、小摺曲、煤层的冲刷带和陷落柱的解释。

煤层中小断层在时间剖面上常常表现为反射波相位的分叉和扭曲;而小摺曲在时间剖面上表现为反射波相位发生小的起伏。

由于煤层和它的上下顶板的岩石存在明显的物性差异，因此煤层底板或是煤层和它的上下围岩一起形成了一个波阻抗界面，在地震勘探的中，容易产生强反射波，所以煤层底板发育的反射波在地震时间剖面上通常表现为一个能量强、连续性好的强反射相位。而当煤层存在有冲刷剥蚀的情况存在时，由于煤层在该地段缺失，而被近似于上、下围岩物性的填积物所填充，该地段可以形成强反射波的物性差异也就消失了，因此在地震时间剖面上，该地段就不能形成强反射波，就会出现反射波相位中断的情况，该反射波中断地段也就是煤层存在风化剥蚀或冲刷的地段。

有些煤田的煤系地层下部地层为石灰岩，由于地下水的长年侵蚀作用，在煤层的石灰岩基底上形成空洞或是坍塌，煤系地层也随之坍塌，这样就在煤层中形成了陷落柱，在地震时间剖面上表现为地震相位向下凹陷，煤层的陷落柱大多变现为不规则的椭圆形，且煤系地层从下往上，塌陷面积逐步减小的趋势。即煤系地层的陷落大多为不规则的椭圆柱形。煤层陷落柱不仅给煤层的开采带来极大的不便，同时煤层陷落柱发育地段，通常也是一地下水导水通道，因此在煤矿开采过程中应引起足够的重视。

五、地震勘探在井田划分中的应用

现在井田的划分除了人为垂直划分相邻矿井以某一垂直面为边界的垂直划分法之外，多以一定标高的煤层底板等高线为界的水平划分法、以大型的断层或构造线为界的地质界线划分法和按煤层（组）间距的大小来划分矿界的煤组划分法。

由于地震勘探的主要任务就是查明矿区内的煤层层数，控制主要煤层的起伏形态、构造和煤层的埋藏深度。因此地震勘探多的地震地质资料是矿区井田划分必不可少的依据。

六、地震勘探在煤炭储量计算中的应用

以往煤炭储量的计算都是利用钻孔资料来进行的，地震勘探成果仅仅用于对煤层发育范围进行圈定。即用地震勘探成果圈定用于计算储量的煤层的发育范围的面积，根据钻孔所得的煤层的厚度、密度来对煤炭的储量进行计算，孔与孔之间的煤层厚度多是根据两个钻孔所见的煤层情况来进行推断。

随着地震岩性反演技术的推广与应用，运用地震时间剖面来推算煤层的发育厚度已经成为可能。地震岩性反演是指利用地震资料在已知测井资料的约束下，对地下岩层空间结构和物理性质进行成像的过程，即将测井资料较高的垂向分辨率和地震较好的横向连续性相结合，得到既有较高垂向分辨率又有较好横向连续性的反演剖面，把界面性的地震资料转换成可与测井资料进行对比，具有岩性特征并有明确地质意义的波阻抗资料，对其进行地质解释，从而达到岩性分布预测的目的，最终得到了反映煤层分层及厚度变化情况的波阻抗数据。简单来说，即利用已知的钻孔资料和钻孔所在位置的煤层发育情况进行对比，得出地震反射波和煤层发育情况的对比关系，把这种关系推广到整条地震时间剖面上去，得出整条时间剖面上煤层的发育情况。这样就对孔与孔之见的煤层厚度的变化有了准确的了解，从而提供了储量计算的准确性。

七、结论

地震勘探方法因其特殊的优势在地质勘探的各个领域得到了广泛的应用，特别是在煤田地质勘探领域，几乎在煤炭地质勘探的各个阶段都少不了地震勘探的参与，近年来，随着三维地震勘探技术日益成熟和普及，地震勘探已经成了全国各大矿井建设中必不可少的勘探手段。相信随着地质勘探方法的不断完善，必将为煤矿建设解决越来越多的地质难题。