安徽省煤田地质局物探测量队 安徽宿州 234000
摘要：物探技术方法门类众多，所依据的原理和采集的参数也各不相同，但各种方法的应用都依据一定的物理前提，且地质条件、物性条件、干扰因素等对资料品质都具有一定的影响，加之煤田多层采空区地质构造比较复杂。所以使用单一的方法技术难以查明或解决有关多层采空区的工程和地质问题。因此，采用综合物探技术综合研究，实现地震、电法采集、处理、解释一体化模式，应用以岩石物理研究为基础的煤田多层采空复杂区的物探综合评价技术，采用一体化多学科相结合的思路，以地质、工程条件为基础，以系统的思想研究采空区及上部地层的形变规律，以及采空区、沉降垮塌区所引起的地震、电法异常的有效识别，正是有效解决煤田多层采空复杂区勘探问题的核心所在。
关键词：煤田勘探；采空区；综合地球物理
1地震、电法资料处理解释技术
1.1地震处理技术分析
1.1.1迭代静校正技术
针对采空复杂区的资料处理，要最大限度的提高静校正精度。采用思路如下:首先通过对野外表层模型和野外静校正的分析，进行精细的折射波静校正试验，提高基础静校正精度。在此基础上，采用优势频带的速度分析与反射波剩余静校正迭代的思路，逐步提高静校正的精度，确保同相叠加，保护高频有效信息。此外采取相应的质量控制手段，保证静校正技术的正确实施。
1.1.2叠前去噪技术
受采空区和地表条件的影响，地表面波干扰能量很强。同时，由于施工范围穿过村庄、矿区、池塘等，产生很多随机干扰。对于叠前去噪来说，首先多方位分析工区噪声类型，研究噪声的特点及分布规律，分析噪声的运动学特征和动力学特征，寻找信号和噪声的差异，制定高保真的去噪流程，在叠前压制噪声的同时保持有效信号的相对振幅关系。针对采空区的强面波、异常振幅干扰以及折射干扰等特点，采用的叠前去噪方法有:面波压制、自适应线性干扰压制、单频干扰波的压制、强能量干扰的分频压制、高频干扰的压制和随机干扰衰减等。具体处理时需进行不同的参数及模块对比、流程搭配试验，最终采取合理的方法压制噪声。在叠前去噪的基础上，可以准确地进行振幅补偿、反褶积、速度分析等。
1.1.3反褶积技术
地表一致性反褶积可以解决由于地表条件的变化导致的地震子波横向上的不一致问题，它具有抗干扰能力强，对子波振幅具有较好的调整能力，提高地震子波横向稳定性。
1.1.4叠后时间偏移技术
叠后时间偏移有很多方法，虽然每一种方法都有各自的特点，但总体说来，所有叠后时间偏移方法都要求速度横向不能剧烈变化，否则，叠后时间偏移将很难给出精确的偏移结果。为了探索选择最为适合资料特点的偏移方法，本次对比了几种不同的偏移方法，并对偏移结果进行比对，最终确定了采用三维拟合差分偏移法进行复杂采空区地震资料的偏移
1.2电法处理技术分析
1.2.1静态位移校正技术
静态效应是由于近表存在局部电性不均匀体时，电阻率分界面上极化电荷引起的电场畸变，由此产生一个与外电场成正比的附加电场，且与频率无关。静态效应的强度有时可达两个数量级，在推断深度时可引起很大误差，并使构造解释复杂化，因此在反演解释之前需进行静校正。静校正的方法很多，有最小二乘圆滑校正、中值滤波法、相权滤波校正等。根据采空区资料的特点，主要采用了空间滤波法和手动平移法。浅层不均匀体的影响属高频噪声，且埋藏越浅，高通特征越明显。因此，对其实施低通滤波，可以消除静态位移的影响。由于附加电场与频率无关，受静态效应影响的曲线表现为整体的移动，因此，可以采用手动平移的办法进行校正。该方法可以作为其他方法的补充。
1.2.2共轭梯度反演技术
为了得到合理的反演效果，我们使用RGInv软件进行了共轭梯度反演，特点是拟合迭代反演，不断修改模型拟合实测数据，反演时间较长，但效果较好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆共轭梯度反演采用非启发式反演方法，快速收敛到某一极值;再用启发式反演方法跳出局部极值;然后使用非启发式反演方法收敛到另一局部极值，反复进行此过程;并在解空间范围内搜索，保留所有的局部极值，最终确定最优解。它继承了随机爬山能够全局寻优、共轭梯度法计算速度快和精度高的优点，能快速搜索到全局最优解。这种方法是一种高效的反演算法，特别适用于求解非线性、多极值的最优化问题和地球物理反问题。
1.2.3顺层电阻率求取技术
利用三维地震得到的目标层的起伏形态，换算每个目标层的海拔标高，再从反演数据体上求取相应位置的电阻率值，得到目标层全区的电阻率值，成图后得到矿区目标层顺层电性切片图。顺层电性切片图可非常有效、直接地反映某一构造面的电性平面分布规律。根据顺层电阻率切片图上显示的电性的相对高低、异常的形态、在平面上的展布可以研究目的层的水文特征，结合剖面可以研究目标层的富水情况
2三维地震和电法综合解释技术
2.1沉降带与垮塌区的研究及预测
研究分析采煤工程活动与地质构造相互作用、影响的关系。形成采空沉降带，在采空沉陷区地层稳定后，根据岩层特征与应力分布特点，沉降带整体由上至下可分为三带，即冒落带、裂缝带和弯曲带。
2.1.1沉降带的电性特征研究
从理论上，当矿层被采空后，采空区上方岩层在重力作用下发生塌陷变形，致使岩层破碎并出现裂缝，地下水便沿破碎岩层和裂缝向“沉降带”汇集并富集。低电阻率异常响应，呈下凹的半封闭低阻异常带。
2.1.2沉降带的地震属性特征研究
垮塌区在地震剖面上表现为：反射杂乱，波组特征差，甚至完全没有波组特征。因为煤层采空后，上部地层发生沉降，沉降带发育到一定规模而产生垮塌，对上覆地层及下伏地层都有影响，尤其是对下伏地层的影响更大。由于该矿区多层采空区的地震资料受到了地表地质条件的复杂性、地层吸收、子波因素、采空区对地震波的吸收等综合因素的影响，所以地层垮塌不是引起地震杂乱的唯一因素。因此，应用电法与地震一体化综合评价的方法可极大的提高沉降带、塌陷区预测的可靠性，电性异常反应的整体沉降带的位置与地震预测塌陷地层相叠合的位置，恰恰是沉降带发育到一定规模引起地层强烈塌陷的部位。由此，必须对沉降带及垮塌区的分布位置进行有效的预测。
2.1.3采空沉降和垮塌引起的
“地层错动”在地震属性异常上的响应规律应用地震与电法一体化综合评价的方法识别出了采空沉降及垮塌区的范围，采空沉降造成的后生构造、错动在物探异常上的识别有效地指导了地质构造的解释，大大提高了采空区构造解释的可靠性。
2.2采空区的综合分析和评价技术
应用了多方法、多参数综合分析技术：根据电法预测的采空沉降带的分布规律、地震剖面特征解释预测采空、振幅属性解释预测采空、多属性综合分析解释预测采空、方差体属性预测垮塌，有效地预测了采空区的分布范围。
结束语：
随着各地兼并开发的老煤窑、小煤窑比例的增加，煤田开采所面临的地质问题、尤其是采空区越来越复杂，掘进中极易引发突水事故。针对这一问题，笔者阐述了三维地震、高密度电法、可控源电法一体化综合物探解释技术用于解决煤田多层采空复杂区勘探研究方法，实际勘探结果证明，综合物探解释技术能有效地解决煤矿采空复杂区勘查。
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论文作者:田雪娇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/16
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