內容提綱

北京派特森科技股份有限公司于2017年提出將人工主動源與被動源地震法以及多次迭加處理技術相結合，發明了全新的三分量頻率諧振探測方法。其要點是應用大能量信號源和多次迭加技術壓制大量的無用信號噪聲，使得頻率諧振下的地震數據中有用信號占優，從而提高淺層勘探能力和深層分辨能力。相比其他地震勘探手段(面波、反射波、折射波)而言，頻率諧振勘探技術增加了直接找礦、評判最優靶點的能力。

2.2  數據采集和數據處理

（1）數據采集

根據工作需要，選定的目標區域如圖1所示。針對目標區域共布設2D測線6條，其中5條測線長300m，1條測線長450m（由測線7和測線13組成），共部署1950m測線，東西向測線間距60m，南北向測線間距100m，檢波點間距5m，共部署390個檢波點。單點數據采集時長不短于1h。

（2）數據處理

數據處理包括現場數據處理和室內數據。基礎數據現場處理要檢驗的數據包括原始地震數據、觀測數據集靜校正數據等一切地震采集數據。現場數據處理的目的在于對采集作業質量進行控制，及時發現問題，并提出整改措施。室內數據處理使用多套常用地質資料處理、解釋和成圖軟件以及北京派特森科技股份有限公司持有的無射線層析靜校正技術、高精度速度分析技術等專利技術。室內數據處理的目的是生成后續地質解釋及專業研究所需的圖像。

3  采煤工作面覆巖移動特征研究

3.1  沿工作面走向覆巖移動空間特征研究

測線7、測線8、測線9為同一時段采集的數據，其頻率諧振波阻抗成像圖如圖2、圖3、圖4所示。其波阻抗具有如下特點：

（1）存在波阻抗分帶現象。說明巖石垮落和裂縫的形成存在分帶現象，分帶高度最大可達百米，上方基本止于475m深的層位。

（2）波阻抗分帶具有一定的傾角，其與水平方向夾角在60°~62°，說明煤層采后對覆巖擾動破壞遵循莫爾準則。

（3）分帶區域的下限直至原煤層所在位置，超過煤層底板后，分帶現象消失；分帶區域上方的區域以在水平方向上分層現象比較明顯，證明了覆巖的層狀賦存特征。

（4）在分帶區域內，波阻抗值存在系列不規則塊體結構，該結構隨深度增大而塊度漸小，表明覆巖在采動影響下破碎程度離原煤層越近破碎越充分。

圖3  測線8頻率諧振波阻抗成像圖

圖4  測線9頻率諧振波阻抗成像圖

3.2  沿工作面傾向覆巖移動時空特征研究

測線10、測線11、測線12均沿工作面傾向布設，其頻率諧振波阻抗成像圖如圖5~圖7所示。其中測線10數據為采動后約30d采集，測線11數據位置基本位于工作面回采位置，測線12數據采集位置約為采后120d。傾向波阻抗成像圖揭示了頂板覆巖移動的時空特征：

（1）3條測線圖像均未呈現前節走向測線表現的約60°傾角分帶現象。表明工作面覆巖在傾向上移動的時間大致相同，覆巖的碎裂程度沒有大的差異。

（2）呈現大范圍的分區現象，尤以測線10表現明顯。475m以深至煤層底板區域波阻抗降低明顯。

圖5  測線10頻率諧振波阻抗成像圖           

圖6  測線11頻率諧振波阻抗成像圖  

圖7  測線12頻率諧振波阻抗成像圖                          

3.3  沿工作面走向覆巖移動時空特征研究

測線13和測線7均沿工作面走向，其中測線13數據采集比測線7的數據采集晚約90d，可組合成1條450m長的測線，其波阻抗成像圖如圖8所示（左側為測線13、右側為測線7），工作面覆巖隨采動時間的移動時空特征：

（1）覆巖移動的滯后性。測線13段的整體波阻抗值較測線7均較低，特別是150~300m深度部位，二者差異較大，表明高層位巖層移動已傳遞到該層位。

（2）采動超前擾動現象隨覆巖移動充分程度消失。測線13段已經沒有測線7所具備的覆巖存在分帶現象，表明覆巖移動基本穩定。

（3）隨推采覆巖垮落帶再次被壓實。測線13的垮落帶區域低波阻抗區域明顯比測線7同層位的區域小，表明采后隨時間推移，垮落帶被再次壓實，更致密。

圖8  測線7和測線13數據合成頻率諧振波阻抗成像圖

4  結語

（1）表明頻率諧振技術在深地探測方面具有較好的適用性，煤層底板的基本無破壞以及近煤層覆巖垮落和產生裂隙以及遠煤層覆巖彎曲下沉等特征均得到驗證。

（2）從空間尺度上看，煤層覆巖隨工作面開采存在超前擾動的現象，與已知的覆巖移動研究成果相吻合。

（3）從時間角度上看，煤層覆巖移動具有滯后性，高層位的巖層移動滯后于地層位巖層。

（4）探測到采空區破碎帶再壓實現象。

原文來源：煤炭技術.2021年12月.第40卷 第12期