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【摘 要】本文以一个实例为基础，介绍了将地震勘探方法应用到采空区勘测中的数据采集，对地质解释依据进行分析，探讨地震勘探在采空区勘测中的有效性。
【关键词】地震勘探；采空区；纵波反射
自从上世纪末以来，我国矿业开采的秩序较为混乱，在河北、河南、山西等北方地区普遍存在着采空区，这些采空区的地理位置大多数不明确，还有一些位于城郊位置，很容易引起坍塌，会严重影响居民的正常生活和城市规划工作。解决上述问题的前提条件就是要科学地探查井下空区的即时状态和空间形状，为空区安全治理和资源回采提供准确的设计依据。结合某矿的实际工程地质条件，利用地下空间和采空区三维激光系统（C-ALS）对矿山的部分空区进行探测，了解其空区的形状、大小和位置，运用其自带的软件进行编辑与成图。从而确定空区在矿山平面图上的具体位置，为空区的处理提供可靠的理论依据，从而确保作业工人和设备的安全。
一、典型实例应用
（1）采空区地质地震条件。某矿采空区所处地段是低山丘陵，且该场区位于山前丘陵地带，基本无植被生长，该套地层南倾13°，由南向北渐变浅。地层从下到上依次是：煤层，二1煤层和二3煤层，两每层之间充满了19.2m的泥砂岩互层；泥岩层，由南向北渐变浅，其厚度为40m；砂岩层，主要是厚度约为31m的砂岩；砾岩层，以砾岩为主，其总厚度大约是35m；表土层：主要是钙核层、粉土和粉质粘土层，小部分区域有一些小卵石。该区是低山丘陵，地形起伏较大，地势较开阔，有一些村庄，虽然浅部地层的地震地质条件相对较差，但根据前面所述的地层情况可以看出，不同构造的地层，其密度不同，泥岩与煤层、砾岩与砂岩的界面具备的波阻抗差异明显，地震波在不同的地层中传播速度不同，当地震波遇到岩层破碎带或者采空区时，他的振幅会降低同时期传播速度也会明显减小，具备了较好的反射条件和地震勘查勘测的前提和营养条件。（2）野外数据的采集。本次数据采集工作，使用的是德国公司（DMT）生产的单个检波器（60Hz）接收和数字地震仪（Summit），叠加观测系统（12次水平），本次工作所选取的采集参数是：道间距为3m，最大炮险距是43m～55m，偏移距是8m～20m，采用药量450克和井深3米的浅井炸药激发方法，激发时采取多次垂直叠加（≧20次），以突出有效波并压制干扰波。针对矿区特有的上述地震地质情况，我们采用激发药量尽可能小等措施，尽可能的压制地面波的干扰；为了获得较理想的单炮记录，我们挖坑插放检波器并用土埋起来。在一些无法清除掉覆盖的石子的勘查区，在埋置检波器之前我们现在要在其需要放置的部位刨坑，之后填满粘土，使检波器和地面能很好的耦合，提高信息接收的一致性。多数情况下，需要在夜间进行野外数据的采集工作，尽量将交通车辆或者及其造成的干扰降到最低，这些措施都能在一定程度上保证采集到高品质、可靠性强的野外地震数据。（3）地震勘测数据的处理。地震勘测数据的处理，是为了利用不同功能的地震处理模块，来获得水平叠加偏移时间剖面图，从而能直观反映地质信息和解释所处地质条件。某矿按以下流程对收集到的地震波进行了处理分析：资料输入→原始数据解编→动平衡→频谱分析→数值滤波→速度扫描→自动校正→剩余时差静校正→水平叠加→波动方程偏移→反褶积→绘制叠加偏移时间剖面。（4）采空区和塌陷区的地质解释。图1所示内容分别是接近为东西走向的平行测线3上面的一段水平叠加偏移时间剖面图，他所代表的区域地势相对较平坦，对剖面的坡长特征进行分析发现，剖面分辨率高、层次清晰，存在两个相互平行、连续性好的波组T1、T2（60ms～170ms）。将上述内容与该地区实际地质情况进行比较，可以判断出该剖面实际反映的是地下约165m深度处的地层。两个连续波组T1、T2在地震时间剖面出现的时间分别是60ms和165ms，T2波组能量相对较强、间断性连续，代表的大约为120m深度的煤层；T1波组能量强、连续，代表的大约是50m深度处的砂岩层和砾岩层。
（5）运用地震波解释采空区和塌陷区。对水平叠加偏移时间剖面图内地震波的特征进行分析，发现采空塌陷区缺失T2（煤层反射波）波，还表现为反射波的振幅弱、反射凌乱以及塌陷边缘处的反射波出现同相轴错断，T1表现为波反射频率低、连续相差、扭曲，正如图1中桩号为10-170处；煤层采空区的地震波T1没有异常的表现，T2煤层反射波会出现凌乱的、低频的弱反射以及该波的缺失。经本次野外地震勘测，根据图1中所示的T1和T2的波组反射特点和地质解释，我们可以推断出该区有2个地下采空区和8个塌陷区，这与我们实地钻探和考察后的结果是一致的，仅在深度问题上存在一些出入，这可能与转换计算时深时存在的误差有关。
二、结语
近几年，地震勘探被广泛地应用到矿区的采空区勘测中，利用地震勘测技术能基本上查清，矿区是单纯采空，还是采空后还伴随有塌陷，这相较于其他勘探手段更为合适。但是我们的实际勘测工作还存在一些不足，需要我们进一步改进，比如可以在一些具有代表性的坍塌区和未坍塌的采空区进行勘测，并做速度侧求，这样在转换计算时深时避免误差的出现，从而更准确的解释坍塌和采空区的实际深度。
参 考 文 献
[1]张华，陈小宏，刘松.地震勘探技术在公路采空区调查中的应用[J].地下空间与工程学报.2011，v.7；No.4902：371-374+412
[2]霍军鹏，周竹峰，王万合.三维地震勘探技术在煤矿采空区探测中的应用[J].黑龙江科技信息.2012（14）：15～16
【关键词】地震勘探；采空区；纵波反射
自从上世纪末以来，我国矿业开采的秩序较为混乱，在河北、河南、山西等北方地区普遍存在着采空区，这些采空区的地理位置大多数不明确，还有一些位于城郊位置，很容易引起坍塌，会严重影响居民的正常生活和城市规划工作。解决上述问题的前提条件就是要科学地探查井下空区的即时状态和空间形状，为空区安全治理和资源回采提供准确的设计依据。结合某矿的实际工程地质条件，利用地下空间和采空区三维激光系统（C-ALS）对矿山的部分空区进行探测，了解其空区的形状、大小和位置，运用其自带的软件进行编辑与成图。从而确定空区在矿山平面图上的具体位置，为空区的处理提供可靠的理论依据，从而确保作业工人和设备的安全。
一、典型实例应用
（1）采空区地质地震条件。某矿采空区所处地段是低山丘陵，且该场区位于山前丘陵地带，基本无植被生长，该套地层南倾13°，由南向北渐变浅。地层从下到上依次是：煤层，二1煤层和二3煤层，两每层之间充满了19.2m的泥砂岩互层；泥岩层，由南向北渐变浅，其厚度为40m；砂岩层，主要是厚度约为31m的砂岩；砾岩层，以砾岩为主，其总厚度大约是35m；表土层：主要是钙核层、粉土和粉质粘土层，小部分区域有一些小卵石。该区是低山丘陵，地形起伏较大，地势较开阔，有一些村庄，虽然浅部地层的地震地质条件相对较差，但根据前面所述的地层情况可以看出，不同构造的地层，其密度不同，泥岩与煤层、砾岩与砂岩的界面具备的波阻抗差异明显，地震波在不同的地层中传播速度不同，当地震波遇到岩层破碎带或者采空区时，他的振幅会降低同时期传播速度也会明显减小，具备了较好的反射条件和地震勘查勘测的前提和营养条件。（2）野外数据的采集。本次数据采集工作，使用的是德国公司（DMT）生产的单个检波器（60Hz）接收和数字地震仪（Summit），叠加观测系统（12次水平），本次工作所选取的采集参数是：道间距为3m，最大炮险距是43m～55m，偏移距是8m～20m，采用药量450克和井深3米的浅井炸药激发方法，激发时采取多次垂直叠加（≧20次），以突出有效波并压制干扰波。针对矿区特有的上述地震地质情况，我们采用激发药量尽可能小等措施，尽可能的压制地面波的干扰；为了获得较理想的单炮记录，我们挖坑插放检波器并用土埋起来。在一些无法清除掉覆盖的石子的勘查区，在埋置检波器之前我们现在要在其需要放置的部位刨坑，之后填满粘土，使检波器和地面能很好的耦合，提高信息接收的一致性。多数情况下，需要在夜间进行野外数据的采集工作，尽量将交通车辆或者及其造成的干扰降到最低，这些措施都能在一定程度上保证采集到高品质、可靠性强的野外地震数据。（3）地震勘测数据的处理。地震勘测数据的处理，是为了利用不同功能的地震处理模块，来获得水平叠加偏移时间剖面图，从而能直观反映地质信息和解释所处地质条件。某矿按以下流程对收集到的地震波进行了处理分析：资料输入→原始数据解编→动平衡→频谱分析→数值滤波→速度扫描→自动校正→剩余时差静校正→水平叠加→波动方程偏移→反褶积→绘制叠加偏移时间剖面。（4）采空区和塌陷区的地质解释。图1所示内容分别是接近为东西走向的平行测线3上面的一段水平叠加偏移时间剖面图，他所代表的区域地势相对较平坦，对剖面的坡长特征进行分析发现，剖面分辨率高、层次清晰，存在两个相互平行、连续性好的波组T1、T2（60ms～170ms）。将上述内容与该地区实际地质情况进行比较，可以判断出该剖面实际反映的是地下约165m深度处的地层。两个连续波组T1、T2在地震时间剖面出现的时间分别是60ms和165ms，T2波组能量相对较强、间断性连续，代表的大约为120m深度的煤层；T1波组能量强、连续，代表的大约是50m深度处的砂岩层和砾岩层。
（5）运用地震波解释采空区和塌陷区。对水平叠加偏移时间剖面图内地震波的特征进行分析，发现采空塌陷区缺失T2（煤层反射波）波，还表现为反射波的振幅弱、反射凌乱以及塌陷边缘处的反射波出现同相轴错断，T1表现为波反射频率低、连续相差、扭曲，正如图1中桩号为10-170处；煤层采空区的地震波T1没有异常的表现，T2煤层反射波会出现凌乱的、低频的弱反射以及该波的缺失。经本次野外地震勘测，根据图1中所示的T1和T2的波组反射特点和地质解释，我们可以推断出该区有2个地下采空区和8个塌陷区，这与我们实地钻探和考察后的结果是一致的，仅在深度问题上存在一些出入，这可能与转换计算时深时存在的误差有关。
二、结语
近几年，地震勘探被广泛地应用到矿区的采空区勘测中，利用地震勘测技术能基本上查清，矿区是单纯采空，还是采空后还伴随有塌陷，这相较于其他勘探手段更为合适。但是我们的实际勘测工作还存在一些不足，需要我们进一步改进，比如可以在一些具有代表性的坍塌区和未坍塌的采空区进行勘测，并做速度侧求，这样在转换计算时深时避免误差的出现，从而更准确的解释坍塌和采空区的实际深度。
参 考 文 献
[1]张华，陈小宏，刘松.地震勘探技术在公路采空区调查中的应用[J].地下空间与工程学报.2011，v.7；No.4902：371-374+412
[2]霍军鹏，周竹峰，王万合.三维地震勘探技术在煤矿采空区探测中的应用[J].黑龙江科技信息.2012（14）：15～16