0   引言

煤层冲刷的影响程度严重制约着煤层的开采，不仅影响矿区规划、矿井设计、开采方式、采掘工艺，更直接影响企业的效益。巨野煤田3煤层厚度大且煤质优良，但存在冲刷变薄等现象，直接影响开采工艺的选择，煤层中充填的河道砂体的含水性又直接威胁着采煤安全^[1-2]。地震勘探特别是三维地震数据包含大量地质信息，能够解决多种地质问题，本文以梁宝寺井田、彭庄井田为例，介绍三维地震资料在解释3煤层冲刷区方面的方法及应用效果。

1   巨野煤田概况

巨野煤田位于山东省西南部，包括龙固、万福、赵楼、郭屯、郓城、彭庄、梁宝寺等井田。含煤地层主要为山西组和太原组，平均总厚226 m，共含煤26层，其中可采及局部可采8层，3煤层（3、3_上、3_下）属低灰、特低硫煤，煤质优良，平均厚度6.6 m，但多个井田存在分叉合并和煤层冲刷等现象，对煤层开采带来极为不利的影响。

2   巨野煤田地球物理特征

图1可以较直观地反映下二叠系地层的物性特征和沉积环境类型。煤层与其围岩的物性差异较大，当煤层厚度≥0.7 m时，能够形成较强的反射波，巨野煤田3煤层厚度较大，以3煤层为主形成的反射波，一般两强相位组成（图1），该反射波能量强，连续性好，其主频为60～70 Hz，为巨野煤田的标准反射波，是3煤层构造、冲刷及厚度解释的主要依据。当3煤层被冲刷、剥蚀、岩浆岩吞噬、沉积缺失时，煤层反射波便呈现出能量变化或反射波消失等现象^[3]。

图  1  下二叠地层煤层物性特征及沉积环境类型

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3   解释方法

3.1   层位解释

依据合成地震记录，对主要目的层反射波进行标定，确定反射波代表的地质意义，对3煤层、三灰层、16煤层形成的T₃波、T_3H波与T₁₀波进行追踪对比（图2），结合钻孔资料解释断层、褶曲、煤层冲刷、煤层露头、煤层分叉合并等各种地质现象。

图  2  3_下煤层正常区的时间剖面特征

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3.2   冲刷区的解释

在时间剖面上，当煤层因冲刷变薄或缺失时，T₃波会变弱或消失，根据3煤层形成反射波能量的强弱，能够解释3煤层的冲刷边界，与此同时，3煤层反射波对下伏地层的屏蔽作用消失，下伏的三灰层、16煤层附近的复合反射波能量增强^[4]（图3）。

图  3  煤层冲刷的时间剖面特征

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在水平等时切片上，冲刷表现为反射波能量的变弱或缺失（图4）。在不同的属性切片上，冲刷边界的表现也不同，在沿3煤层的振幅切片上显示出能量的变化（图5），煤层赋存区振幅能量强，冲刷区能量明显变弱。

图  4  煤层冲刷的水平切片特征

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图  5  煤层冲刷的沿层最大振幅属性特征

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4   冲刷解释实例

4.1   彭庄南翼冲刷区的解释

彭庄南翼为3煤层分叉区，3_上煤层完全冲刷，3_下煤层厚度钻探揭露为0～1.5 m。煤层与其围岩的物性差异较大，当煤层因冲刷变薄或缺失时，T₃波会变弱或消失，根据3_下煤层形成反射波能量的强弱，能够较准确地解释3_下煤层的冲刷边界^[5]。

在该区时间剖面（图6a、图6b）、水平切片（图6c）上T₃反射波消失或能量变弱，在对应的相对振幅属性切片（图6d）上能量变弱，以此圈定了该冲刷区范围，条带状的T₃波能量变弱范围为古河道；彭庄南翼勘探面积2.5 km²，共圈出5个冲刷区，冲刷总面积达1.298 km²，占测区总面积的51.92%。根据T₃波相对振幅能量的变化圈定冲刷区的边界及冲刷变薄情况快捷、有效、精度较高。

图  6  彭庄南翼3_下煤层冲刷边界的解释

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4.2   梁宝寺冲刷区的解释

梁宝寺区3煤层结构存在合并和分叉现象，同样通过提取T₃波相对振幅的方法，根据相对振幅与煤层厚度的对应关系曲线确定3煤层的冲刷程度^[6]。

图7a为沿着3_上煤层反射波提取的顺层振幅切片，颜色浅的位置代表煤层反射波振幅弱，煤层冲刷，颜色深的位置代表煤层反射波振幅强，煤层保留^[7]；图7b可以看出3_上煤层反射波能量变弱，说明煤层冲刷变薄，图7c表现为3_上煤层反射波消失，说明煤层完全冲刷。

图  7  梁宝寺区3_上煤层冲刷边界的解释

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5   结论

1）利用三维地震时间剖面、水平切片和地震属性等资料圈定冲刷区的边界，准确、高效，效果良好；

2）煤层厚度与煤层结构对采掘工艺选择的影响较大，以往三维地震勘探解释以构造解释为主，煤层解释重视不足。希望通过本文提高煤矿生产单位对地震勘探解决煤层厚度、煤层结构等问题的意识，对以往的地震资料进行二次处理、解释，加强岩性分析，在煤矿生产中发挥更大的指导作用。