三维地震时间剖面在回采工作面底板异常隆起预测方面的应用

小康矿  史建军  王吉凯  任立军

摘  要   小康矿应用三维地震时间剖面对S₂N₅工作面回采期间底板异常隆起进行预测，判断发育位置及影响范围，为工作面回采提供参考，同时总结时间剖面的显现规律，为今后应用积累经验。

关键词   回采工作面   底板异常隆起   时间剖面预测  

2018年7月，小康矿S₂N₅综放工作面开始回采。该工作面地质构造复杂，断层、无煤带发育，尤其回采过程中遇到大面积底板异常隆起，给工作面回采带来了较大难度。为取得底板异常隆起的位置及范围，为回采提供可靠的地质资料，应用三维地震时间剖面对该工作面底板异常隆起的位置及范围进行预测，取得了一定的技术成果，是小康矿三维地震时间剖面在构造预测中的一次新的尝试和拓展。

1 工作面概况

    小康矿S₂N₅综放工作面位于南二采区北侧，有效推进长度640m，工作面长238m，其西侧为S₁E₃工作面采空区（1993.2～1994.11）。

S₂N₅综放面煤层赋存于-457～-530m之间，本工作面煤层结构复杂，由7～17个自然分层组成，煤层最大厚度约为8.3m，最小厚度约为6.4m，平均厚度为6.87m。

2019年5月初，工作面推进过程中突然揭露大范围底板隆起，隆起范围最大可达70m左右，表现为底板岩石呈波状隆起，两侧无明显断裂面，类似小型褶曲构造。岩层层位亦随褶曲面起伏，较坚硬，偶夹薄层煤线，严重影响工作面的推进和煤质，如图1所示。

图1 底板异常隆起实测素描图

2  时间剖面的选取

为了更好的确定底板异常隆起的范围，确定平面的展布而非线性的分布，在进行时间剖面的选取时采用了垂直和平行工作面两种方式，实现交叉布置、形成网状剖面叠合，较好的控制了底板异常带的范围和程度，平行工作面方向上设置A、B、C、D、E、F、G、H共8条剖面；垂直工作面方向上设置a、a1、a2、a3、a4、a5、a6共7条剖面，为保证预测精度，剖面间距控制在10m、20m，时间剖面选取如图2所示。

图2  时间剖面选取示意图

3  时间剖面显现特征

由于此前只在断层、无煤带的预测和判断分析上应用三维地震资料进行解释，从未进行过底板异常的三维地震判断，其在时间剖面上的显现特征及规律均不明确，也没有成型的判定标准，为了解决这一问题，采取了“从实践到理论、理论指导实践”的方法。即将工作面实见底板隆起位置及范围标注到时间剖面上，得到“异常区域”，在此“异常区域”分析判断波形特征、曲线特征所包含的规律，获取“异常区域”规律及特征信息后，将其应用到此次任务中，寻找、认定“异常区域”，即通过反演的办法达到确定底板异常隆起范围及程度的目的。

3.1 垂直工作面时间剖面显现特征

经过仔细的分析和研判得出，垂直工作面方向上实际底板隆起的部分在时间剖面上表现为：煤层特征曲线（波峰连线）在底板隆起部位显现为特征曲线，即煤层的隆起，且范围同实际隆起范围相当，可以借鉴。根据这一特征，在垂直工作面剖面上圈出了底板异常隆起的单方向范围，如图3所示。

3.2 平行工作面时间剖面显现特征

平行工作面方向上实际底板隆起的部分在时间剖面上表现为：煤层及底板地震波形曲线疏密有变化，底板部分波形部分被“拉直”，呈现出能量减弱式异常表象，而特征曲线无明显隆起现象。根据这一特征，在平行工作面剖面上圈出了底板异常隆起的单方向范围，如图4所示。

图3  垂直工作面方向时间剖面图

图4  平行工作面方向时间剖面图

4  线性范围交叉、叠合确定底板异常隆起平面范围

通过将垂直、平行工作面两个方向上的时间剖面显示的底板异常隆起范围投射到工作面平面图上，同时结合附近的802^#钻孔见煤点位置及其附近发育的一条断层的上下盘位置分析，其底板隆起范围不可能超过802^#钻孔见煤点位置及断层上盘一侧。依据上述分析，最终确定了底板异常隆起的平面范围。

5  应用效果

通过上述方法和过程得到S₂N₅工作面底板异常隆起范围，为工作面回采层位的选取、工作面坡度调整提供了可靠的地质资料，为煤岩分运及煤质管理提供了有效的技术手段。S₂N₅工作面目前已回采结束，同工作面回采实见范围基本一致，预测及实见对比如图5所示。

图5  预测及实见范围对比图

6 结  语

三维地震时间剖面解释底板异常隆起，拓宽了三维地震资料的应用范围和思路，不但为小康矿软岩矿井、无煤带地质构造发育、底板起伏不平给工作面生产带来的困难提供了新的预测和解释途径，同时，应用实见构造位置投射到时间剖面上，探寻其在时间剖面上的有别于正常地段的细微变化和特征，总结规律、掌握规律，具有指导工作面生产的作用。

第一作者简介：史建军（1971—），男，高级工程师。1996年毕业于黑龙江矿业学院地质矿产勘查专业，现任小康矿地测大队队长。联系电话：13470112816。