物探新方法新技术之十一：煤矿三维地震数据动态解释技术.doc

11 煤矿三维地震数据动态解释技术 11.1 煤矿采区三维地震勘探存在的问题 近年来，三维地震勘探技术广泛用于煤矿采区的合理布置、主巷道的开拓、综采工作面开采地质条件的评价，在矿井和采区设计优化、避免和减少地质风险、优选采煤方法等方面起到了重大作用。 三维地震勘探提供了能反映地质体时空变化的三维数据体，见图11—1。利用该数据体，可以提取垂直剖面、时间切片和立体数据，以满足解释工作的需要，见图11—2。 图11—1 三维地震数据体 图11—2 从三维地震数据体提取的垂直剖面和地震切片 垂直剖面分为三种，垂直于构造走向的剖面称为主测线剖面，通常表示为Inline方向；与主测线剖面相垂直的为联络测线剖面，通常表示为Crossline方向；实现地震资料与地质资料直接对比而连结部分钻孔的测线称为联井测线，对应的剖面为联井剖面。 地震切片分为两种，水平切片是地下不同层位的信息在同一时间内的反映，它相当于某一等时面的地质图，即同一张切片里显示了不同层位的信息；沿层切片把地下同一层位的信息显示到一张切片上。 目前，我国主要矿区的生产矿井均做了采区三维地震勘探工作，获得了大量的三维地震数据。在地震地质条件较好的地区，可以解决的主要地质问题是： (1) 查明落差大于等于5m的断层，提供落差小于5m的断点，平面摆动误差小于30m； (2) 查明幅度大于等于5m的褶曲，主要可采煤层底板深度误差不大于1.5%； (3) 查明新生界(第四系)厚度，深度误差不大于1.5%； (4) 探明直径大于30m的陷落柱。 近年来，在使用三维地震勘探成果的过程中暴露出许多问题，主要包括： (1) 地震成果的利用率低，仅限于煤层底板等高线图和固定间距的地震时间剖面，无法利用三维地震数据体的所有信息； (2) 无法实时获得沿巷道方向(即任意方向)的地震剖面； (3) 无法对煤层底板等高线的误差进行修正； (4) 在掘进和回采过程中，可以发现许多小于5m的断层，但是无法自动修改原构造解释方案(即无法自动修改煤层底板等高线图)。 11.2 煤矿三维地震数据动态解释系统 造成上述问题的主要原因是，目前三维地震资料解释系统(如LandMark、GeoFrame等)均为安装在UNIX系统下的工作站上，过于专业化，而且价格昂贵，煤矿地质人员一般无法使用。 因此，随着煤矿生产对三维数据进行动态解释的需求越来越高，煤矿地质人员急需一种安装在微机上，基于WINDOWS平台，价格便宜、简单易学的、具有基本解释功能的地震数据解释系统。它将使得地震资料能够随煤矿生产进行全程动态解释，提高三维地震成果利用水平，以便解决更多的地质问题。 经过多年的研究，中国矿业大学资源与地球科学学院开发了“煤矿三维地震数据动态解释系统”，先后公布了多个版本。煤矿三维地震数据动态解释系统(V1.0)于2008年获得国家软件版权，见图11—3。 图11—3 软件版权证书 煤矿三维地震数据动态解释系统由三维工区管理、数据体剖面显示、数据体切片显示、地震属性技术和三维可视化等五个模块构成，图11—4为系统的主界面。 图11—4 煤矿三维地震数据动态解释系统的主界面 煤矿三维地震数据动态解释系统具有以下主要功能： (1) 三维工区数据管理 包括建立工区数据库、将UNIX SEGY格式的三维数据体转换为PC-DOS SEGY格式、工区切割、二维测线提取、三维数据体的输入、相对坐标与绝对坐标的转换、数据体数据格式化输出等。 (2) 钻孔资料管理 根据钻孔(包括井巷工程和回采过程中)的见煤深度资料计算速度场，可以对速度场实时刷新。通过刷新后的速度场资料再反算煤层底板等高线图，从而可以实现煤矿三维地震数据的动态解释。图11—5为工区底图中显示的速度场资料。 图11—5 工区平面底图 (3) 地震剖面显示和输出 对三维数据体的Inline剖面、Crossline剖面、联井剖面和任意方向剖面进行显示，对二维测线进行显示，显示方式包括波形、波形加变面积、彩色变密度、灰度、双极性等。图11—6为联井地震剖面显示。 对三维数据体的Inline剖面、Crossline剖面、联井剖面和任意方向剖面进行输出，输出方式可以是PC-DOS SEGY文件或图形文件。 图11—6 联井地震剖面 (4) 地震切片显示 对三维数据体的时间切片和沿层切片进行显示，显示方式包括彩色和灰度。图11—7为沿层彩色切片显示。 图11—7 沿层彩色切片 (5) 地质剖面显示 在显示地震剖面的同时，在另一窗口显示所对应的地质剖面。 (6) 地震标准层位追踪与拾取 包括三种层位拾取方法，手动拾取、半自动拾取和自动拾取。同时，也可以利用其它解释系统得到的层位数据。 (7) 断层解释 在地震剖面图上拾取某个目的层断点、断面等，并可在平面底图上对解释 断点进行组合。