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收稿日期:2001-10-02作者简介:韩爱英(1966-),女,河北正定人,工程师,地球物理勘探.文章编号:1007-6743(2002)01-0075-04三维地震技术在探测陷落柱中的应用韩爱英(中国煤炭水文地质局,河北邯郸 056001)摘要:本文从探测陷落柱的物性前提出发,结合阳泉一矿三维地震解释陷落柱实例,着重介绍了三维地震对陷落柱的解释方法。
关键词:三维地震;陷落柱;横向分辨率;水平切片中图分类号:P631 文献标识码:A0 引言煤田中的陷落柱除了破坏煤层连续性,影响回采工作面布置及井巷围岩稳定性外,更主要的是作为奥陶系灰岩的岩溶水的导水通道,诱发矿井生产安全事故。
由于陷落柱大小不等、孤立出现和分布规律性差,依靠传统的钻探手段往往难以查清。
重磁、电法和二维地震等地面物探手段由于方法本身的局限也难以取得理想的勘探效果。
三维地震技术的推广应用,使得陷落柱的地面探测变为现实。
1 三维地震探测陷落柱的物理基础1.1 陷落柱探测的物性前提一般认为,华北地区绝大多数煤田陷落柱的形成与奥陶系灰岩的岩溶裂隙有关。
陷落柱内部充填物往往成份复杂且比较松散。
陷落柱与煤层的接触边界两侧存在着明显的密度和速度差异,这就为利用地震技术探测陷落柱提供了物性前提。
从地震勘探角度来讲,探测陷落柱问题可以看作是探测地层在横向上的不连续段。
根据地震反射波的突然中断或消失、能量变弱、同相轴扭曲产状突变或分叉、相位转换,可以识别陷落柱的存在。
1.2 三维地震的横向分辨率三维地震能够探测多大的陷落柱,主要取决于三维地震的纵、横向分辨率,尤其是横向分辨率。
在地层水平的情况下,三维地震水平叠加剖面上的分辨率,是以第一菲涅尔半径r 为半径的一个园,即:r =v 2t 0f ＊式中r —反射界面的平均速度;t 0—反射波的双程旅行时;f ＊—反射波的主频。
当陷落柱横向尺寸大于第一菲涅尔半径,则在水平叠加剖面能按照半幅点确定其边界;反之,则仅表现为连续反射波振幅上的微小变化。
利用地球物理方法综合解释煤系地层陷落柱【摘要】本文综合利用地球物理方法解释煤系地层陷落柱的形成机制。
首先介绍了地球物理勘探方法的基本原理和应用，然后详细描述了煤系地层陷落柱的地质特征。
接着讨论了地球物理方法在解释煤系地层陷落柱中的应用及其与其他方法的对比分析，分析了地球物理方法的局限性。
结论部分强调了地球物理方法在研究煤系地层陷落柱中的重要性，并展望了未来地球物理技术在该领域的发展方向。
通过本文的研究，可以更深入地理解和揭示煤系地层陷落柱的成因，为相关矿产资源勘探和开发提供科学依据。
【关键词】煤系地层陷落柱, 地球物理方法, 地质特征, 应用, 对比分析, 局限性, 重要性, 发展方向1. 引言1.1 煤系地层陷落柱概述煤系地层陷落柱是指在煤炭开采过程中由于煤体沉降而形成的柱状空间。
它通常位于煤层下方，是煤炭开采过程中的一个常见现象。
煤系地层陷落柱的形成不仅会导致地表沉降和地裂缝的出现，还会对周围环境和建筑物造成不利影响。
煤系地层陷落柱的发生主要是由于煤炭开采造成地下煤体的减少和压实，导致煤层上方的地层受到了不同程度的压迫，从而形成了此种柱状空间。
煤系地层陷落柱通常具有不规则的形状和大小，其影响范围也会根据煤层和地质条件的不同而不同。
煤系地层陷落柱是煤炭地质灾害中的重要一环，对于煤炭开采工程的安全和环境保护具有重要意义。
对煤系地层陷落柱的研究和解释显得尤为重要。
利用地球物理方法综合解释煤系地层陷落柱，可以有效地了解其形成机制和对周围环境的影响，为煤炭开采工程的规划和设计提供重要依据。
2. 正文2.1 地球物理勘探方法简介地球物理勘探方法是通过测量地球物理参数来获取地下地质信息的一种方法。
常见的地球物理勘探方法包括地震勘探、重力勘探、磁法勘探、电法勘探和地电阻率勘探等。
地震勘探是通过记录地震波在地下传播的速度和反射情况，推断地下地质结构的一种方法。
地震勘探可以提供地层的速度、密度等信息，从而帮助解释地下构造。
2021年第02期155中国高新科技TECHNOLOGY APPLICATION| 技术应用三维地震与瞬变电磁在矿井陷落柱探测中的应用张战立（山东省煤田地质局物探测量队，山东 济南 250104）摘要：文章整体分析了陷落柱的成因及特征，结合某煤矿的实际地质资料，采用了三维地震物探法和瞬变电磁法对某矿采掘工作面内存在的陷落柱进行了精准探测，并通过本次的物探数据分析，确定了陷落柱的分布位置、影响范围及其导水性，最终结果与实际揭露资料相符，证明了本次物探方法的有效性。
关键词：煤炭开采；三维地震；瞬变电磁 文献标识码：A 中图分类号：P631文章编号：2096-4137（2021）-02-155-02 DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2021.02.65Application of 3D seismic and transient electromagnetic in the detection of collapse column in mineZHANG Zhanli(Shandong Coalfield Geology Bureau Geophysical Survey Team, Jinan 250104, China)Abstract: This article analyzes the cause and characteristics of the collapsed column as a whole, combined with the actual geological data of a coal mine, uses the three-dimensional seismic geophysical method and the transient electromagnetic method to accurately detect the collapsed column existing in the mining face of a mine. The geophysical data analysis of this time has determined the distribution location, influence range and water conductivity of the collapse column. The final result is consistent with the actual disclosure data, which proves the effectiveness of this geophysical method.Keywords: coal mining; 3D seismic; transient electromagnetic我国是煤炭开采与使用大国，煤炭资源蕴含丰富，煤矿企业在进行井下采掘生产活动时，会遇到各种不同的地质构造，其中陷落柱就是一种较为常见且危害性较大的地质灾害性异常构造，在国内煤炭赋存区很常见。
综合物探技术在探测陷落柱中的应用摘要: 近年来，随着煤矿生产水平的提高，在当前的科技大发展和煤矿生产规范化的号召下涌现出其他的物探技术。
红外温度探测技术、地下氛气监测技术、精密重力场变化感应技术、地震波虚拟成像技术以及更多都是在基于煤矿生产单位的实际生产研究的基础上形成成熟的探测陷落柱的技术。
关键词: 综合物探;探测陷落柱中;三维地震;三维地震勘探以它对地质体的分辨率高、探测精度高而成为目前解决煤田地质构造问题的首选方法。
瞬变电磁法则以它独有的轻便、灵活，对含导水构造、低阻体反映灵敏，体积效应小，所得原始数据的保真度高，分辨率高而成为目前煤矿探测采空区分布及其含水性、含水层及奥灰富含水性的首选方法。
把瞬变电磁法与采区三维地震有机结合起来在解决构造、煤层赋存和水文地质问题方面能取得较好的探测效果。
就某种物探技术方法的作用而言，应视其解决具体地质或工程问题的适宜性和效果进行评判，无论哪一种先进的物探技术方法，由于它们所测试的物性特征参数各异，往往也只是其他方法的补充和印证，而不是对常规物探方法的取代或覆盖。
许多常规的物探方法，如地震折射法、瞬变电磁法、电测探法和联合剖面法等，其作用和效果仍不可忽视和低估，事实表明，采用综合物探技术和综合分析解释，使各方法成果相互佐证，取长补短是提高物探资料解释精度和可靠性的必由之路。
探测断层，三维地震和瞬变电磁都是比较有效的方法，三维地震对构造的位置、倾角和落差反应比较明显，而瞬变电磁对构造的位置及含水性反应较明显，两种方法相结合，既可以互相验证，又可以探测出断层的位置、倾角、落差和含水性。
一．三维地震及瞬变电磁的原理1.1 三维地震的工作原理是根据人工激发地震波在地下岩层中的传播路线和时间、探测地下岩层界面的埋藏深度和形状，认识地下地质构造进而寻找油气藏的技术，与医院使用的B 超、彩超和CT 技术类似。
首先震源产生地震波。
地震波遇岩层界面反射回来被检波器接收，并把传来的信号记录下来，获得地震记录。
浅析杜矿陷落柱发育特征及过好陷落柱的方法摘要：本文详细分析了杜矿陷落柱发育的特征，总结了其成因，以及过好陷落柱的方法，从而帮助读者正确使用此类成像。
关键词：杜矿陷落柱；发育特征；过好方法正文：杜矿陷落柱是一种用于地震信号反射成像的特殊反射物体。
它的形态、发育特征及其在地震成像中的应用。
杜矿陷落柱广泛用于地质勘探等行业，但也存在一些问题，如极两端变形失稳问题，陷落柱的安装、控制良好的反射效果得到了很多人的重视。
杜矿陷落柱的基本发育特征包括大小、形状、位置等。
杜矿陷落柱之所以能反映准确的地震信号，是由于它的各部分构成比例达到了一定的平衡。
在大多数情况下，柱子的高度会超过宽度。
此外，大多数情况下，在绝大多数情况下，陷落柱会拥有两个、三个或四个支撑点以及多个受力支点，以确保稳定性和保持理想的发育特征。
在过好陷落柱的过程中，有一些重要的方法可以被遵循，以确保获得最佳的地震反射效果。
首先，要保证陷落柱的安装稳定，避免因松动而被损坏。
其次，在安装之前，要进行调试，确保柱子能够保持良好的状态。
最后，应注意正确使用合适的支点和连接技术，使反射信号最大程度地发挥出应有的作用。
综上所述，本文总结了杜矿陷落柱的发育特征，以及如何在安装和控制时过好陷落柱，从而获得最佳的地震成像效果。
在使用杜矿陷落柱时，应注意有效地控制它们的衰减和反射。
一般来说，杜矿陷落柱的衰减应该在0.5-1.0dB/m之间，而反射应维持在+2-0dB之间。
当使用杜矿陷落柱时，有些情况下柱子会变形、失稳，这种情况对信号的反射有很大的影响，所以在安装过程中要注意柱子的稳定性。
此外，应注意正确控制衰减和反射的大小和角度，帮助实现最佳的反射效果。
一般来说，采用较小的衰减值或较大的反射值，会得到更好的信号反射效果。
另外，也要注意较大的反射和较小的衰减值会比较不利于信号传播，因此要根据实际情况来选择。
此外，应注意检查其他可能影响地震信号反射的因素，如陷落柱上的障碍物，以及柱子包围的环境情况等。
三维地震在采区小断层和陷落柱勘探中的应用【摘要】随着煤矿高产高效的需要，煤矿采区三维地震勘探技术已成为查明矿井小断层、小褶曲、陷落柱、采空区及煤层厚度变化等有效手段。
本文介绍了三维地震探测的物理基础和数据处理关键步骤，并针对小断层和陷落柱的三维地震应用作了详细的阐述。
【关键词】三维地震；采区勘探；小断层；陷落柱引言煤矿地质构造中存在大量的断层和陷落柱，这些构造规模虽小，但对高效率的综合机械化采煤机组的生产效率影响极大。
对某一新开发的矿井调查发现，几乎30%工作面是由于出现新的断层而过早地被废弃。
采用三维地震技术正确识别和解释断层、陷落柱等构造，确定其产状和性质，避开构造解释的陷阱，为优化矿井设计、合理布置采区和工作面提供可靠的地质依据，以利于减少井巷工程浪费，提高资源回收率和保障安全生产，成为当前煤矿勘探工作的重要方向。
1 三维地震探测的物理基础1.1 探测小断层的物理基础断层在盆地或造山带中是普遍存在的。
通常，拉张性盆地正断层发育，而挤压性盆地特别是前陆盆地逆冲断层发育。
目前断层落差h主要是根据断层上、下盘断点时差△t及地震波速度v来确定，即利用公式h=12△t×v。
而且，地震波包含着丰富的断层构造信息，其中许多信息与断层落差有着密切的联系。
断层落差越大，构造运动规模一般也越大，断层带内的岩石破碎程度也越高，对地震波的吸收也就越严重。
同时反射波之间的相互干涉也越强。
因此断层地震波从多方面反映着断层落差大小。
如果将反射波运动学特征与动力学特征加以综合解释，就有可能提高小断层的解释精度与可信度。
1.2 探测陷落柱的物理基础陷落柱柱体是由块度大小不均，排列杂乱无章的上覆地层塌陷物充填胶结而成，充填物成份复杂、松散，密度小，速度低，成层性差，而陷落柱附近及顶部围岩多为煤层地层的砂岩、泥岩或煤层，其沉积稳定，速度、密度与陷落柱相比，在横向和纵向上都存在明显的差异，因此，为利用地震反射波法探测陷落柱奠定了物理基础。
地震勘探在煤矿陷落柱探查中的应用煤层底板有泥岩、砂岩、灰岩三大类，其中灰岩由于地下水活动作用，发生化学溶解，并形成大量的空洞，空洞围岩抵抗破坏的能力降低。
在地应力和构造应力综合作用下，空洞围岩发生松动、破碎和塌陷，形成陷落柱［1］。
当陷落柱逐步扩大并到达煤层，煤层也因此而遭受破坏，井下掘进至陷落柱位置时，顶板支护困难，底板裂隙发育，深部灰岩水容易大量涌入，造成突水。
陷落柱在形成的过程中对煤系地层中的煤层及其周围的岩石也会造成严重破坏，在一定程度上影响煤矿的开采，并且存在很大的安全隐患。
1赵庄煤矿地质概况赵庄煤矿位于沁水煤田东南部，地层构造形态为一个单斜构造，走向为近北东向，地层平均倾角为24°。
单斜构造上发育了大量次级小褶皱，研究区内小构造发育，根据最新的统计数据，平均每千米巷道内的断层数为12条，矿区内根据揭露或者三维地震解释的陷落柱共计67个。
勘探区内以低山、丘陵为主，地形东西高中间低，北高南低。
区内第四系黄土覆盖，厚度为3～10m。
地层从老到新有：奥陶系中统峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组及新生界第三系、第四系地层。
勘探区含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，含煤地层平均厚度147.44m，共含煤层15层，平均厚度12.58m，平均含煤系数8.5%。
二叠系下统山西组3号煤层，总平均厚度为5.58m，全勘探区稳定可采。
2利用三维地震技术解释陷落柱的基础2.1陷落柱解释的物理基础陷落柱是一个平面上为圆锥状，剖面上为一个上小下大的塌陷体。
其在三维地震上的响应取决于野外地震数据的纵向和横向分辨能力。
目前地震资料主要采用剖面解释的方法，因此，地震资料的横向分辨能力是衡量陷落柱探测的物理基础之一。
根据三维地震勘探理论，假设地下地层水平，可以通过地震波的干涉理论分析得出。
通过上述公式来确定陷落柱的半径，当陷落柱半径大于r 时，在三维地震数据的水平叠加剖面能够确定陷落柱的边界;当陷落柱半径小于r时，只表现为连续反射波振幅上的微小变化。
地震属性技术在解释隐伏陷落柱中的研究摘要：区内隐伏陷落柱的存在，严重破坏了煤层底板的稳定性，如果存在带压开采区，将增大底板突水的可能性。
由于奥灰顶界面波阻抗差异较小，无法产生能量强和连续性好的反射波组，仅仅使用时间剖面解释隐伏陷落柱存在很多不确定性。
为有效识别区内隐伏陷落柱，对提取的地震属性，进行研究、分析、优化和组合，并结合实例说明地震属性对隐伏陷落柱具有较高的识别精度。
关键词：陷落柱地震属性奥灰顶界面近年来，浅部煤炭储量随着开采的不断深入呈现为急剧减少的情况，深部开采就成为煤炭行业发展的重点。
随着深部开采范畴的持续拓展，越来越多的煤矿在开采进程中遭受底板岩溶水的制约，开采效果并不理想。
所以，针对水文地质情况进行深入的研究，尤其是针对底板岩溶水对应的突水规律进行研究，已成为当前煤矿安全生产和开采下组煤中亟待解决的重大问题。
因此，准确地查明区内隐伏陷落柱的发育规律和对底板的破坏程度，对于提高煤炭产量和保障煤矿安全意义重大。
由于，奥灰顶界面是一不整合界面，其波组抗差异较小，致使其反射波能量较弱和连续性较差，同时，复杂地质条件的影响，使得仅仅使用时间剖面查明隐伏陷落柱受到严重限制，而地震属性技术，既可直接应用或与其它数据综合应用于地质研究，解释小断层、陷落柱、采空区和冲刷带；又可为隐伏陷落柱的预测提供定性参数。
1 地震属性的分类所谓地震属性，指的是叠前与叠后地震信息数据当中所提取出来的统计学、运动学以及动力学等地震特殊的测量值。
所谓地震属性技术，指的是针对地震属性进行提取、显示、以及分析的技术。
对煤田地震勘探来说，通常包含地震属性的提取、分析，最后综合利用地质条件实施目的层预测。
针对地震属性进行分类当前仍然缺乏统一标准，综合参考地震勘探特征，主要可以划分为时间、振幅、频率、相位、波形、相关、吸收衰减、速度这8个类型。
2 地震属性的提取属性提取是地震属性技术的重点所在，具体的提取方法为两种，即数据体属性提取、同相轴属性提取。
长平井田陷落柱探测技术及其适用性评价作者：张路来源：《现代经济信息》 2017年第17期摘要：岩溶陷落柱做为比较特殊的地质异常体，其勘探工作一直是地质基础资料整理的重点工作之一。
本文就国内外多种陷落柱探测技术进行研究，并结合长平井田的实际地质勘探工作进行应用评价，通过评价可以得到各种探测技术在长平井田适用性，也为其他井田的岩溶陷落柱的探测提供宝贵的借鉴经验。
关键词：岩溶陷落柱；探测技术；适用性中图分类号：TD166文献识别码：A文章编号：1001-828X(2017)025-0-01一、绪论众所周知，岩溶陷落柱是比较特殊的地质异常体，对岩溶陷落柱的探测是矿井地质勘探的基础工作，探测目的不仅探清该地区的地质构造情况，而且了解到含水性情况[1-2]。
由于岩溶陷落柱柱体物理性质极端各向异性，空间形状变化无常，所以在探测岩溶陷落柱时难度很高，一种探测方法很难探测准确，故需要多种方法综合探测，才能得到更为准确的探测结果[3]。
本文以长平井田为例，通过对各种岩溶陷落柱的探测技术的研究分析，并结合本井田实际情况作出实用性的评价。
二、陷落柱探测技术方法探测岩溶陷落柱的方法很多，从探测的技术类型可以划分为：物探技术、化探方法、水文地质试验方法、水文地质试验方法和井下超前钻探，下面对个中国方法特点进行分析，并结合本井田实际地质情况做出实用性评价。
1.物探技术法(1)地面物探方法三维地震勘探技术是主要的地面物探方法之一，该技术主要是用于煤矿基本建设和生产过程中详细查明小断层、小褶曲、陷落柱、采空区、冲刷带、煤层变化等重要地质资料的有效手段。
随着现在国内外数字化技术的不断发展和影响，数字化技术也成功与三维地震勘探技术向结合，对于三维地震勘探技术探测的结果基本可以实现标准化、数字化。
总之，该技术手段能填补一些之前不能解决地质问题的盲区。
在长平井田使用了该技术，成功的探测出了123个陷落柱，但是在探测的结果中还存在一定的误差，这说明该技术在实际应用过程中还是存在不足，需要进一步完善和修正，尽管如此，三维地震技术在长平井田陷落柱分布问题上提供了宏观上有力的参考资料。
第48卷 第4期 煤田地质与勘探Vol. 48 No.42020年8月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Aug . 2020收稿日期: 2019-12-15；修回日期: 2020-05-04基金项目: 中国石油天然气股份有限公司重大科技项目(2017E15)Foundation item ：Major Science and Technology Project of CNPC(2017E15)第一作者简介: 万照飞，1988年生，男，河北任丘人，硕士，工程师，从事油气勘探地质综合研究工作. E-mail ：*******************.cn 引用格式: 万照飞，郭增虎，王鹏，等. 基于地震波形指示反演的陷落柱识别方法及应用[J]. 煤田地质与勘探，2020，48(4)：212–218. WAN Zhaofei ，GUO Zenghu ，WANG Peng ，et al. Collapse column identification method based on seismic waveform indication inversion and its application[J]. Coal Geology & Exploration ，2020，48(4)：212–218.文章编号: 1001-1986(2020)04-0212-07基于地震波形指示反演的陷落柱识别方法及应用万照飞，郭增虎，王 鹏，唐美珍，韩天宝，刘良琼(中国石油东方地球物理公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072750)摘要: 在煤层气勘探开发中，陷落柱是制约煤层气勘探成效的重要因素之一，因此，有效识别陷落柱对提高煤层气勘探成效具有重要意义。
以往识别方法都是基于三维地震数据利用陷落柱这一构造引起的地震反射同相轴的非连续性进行识别，本次将陷落柱作为一种地质异常体，利用地震波形指示反演的方法对其进行识别预测。
