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【摘 要】煤矿资源是我国十分重要的基础能源，在我国社会经济的发展之中具有十分重要的作用，本文笔者从近些年的工作经验出发分析了地震勘探的原理，技术分类以及相关控制措施。
【关键词】地震勘探；煤矿；应用
引言
煤炭资源的开发和利用为我国经济发展提供了坚实的能源保障，但是煤炭的资源的开发和利用技术却有待提升，尤其是煤矿的地质勘探工作，更是关系着资源开发的有效性和安全中先随着采煤深度及综合机械化的发展，为了保证采掘工作有计划地推进，必须准确地掌握开采的地质条件，因此，为保证矿井的安全高效生产，提前进行地质勘探已成为各大煤矿重中之重。
1、地震勘探基本原理
地震勘探是依据岩石的弹性物理性质，以弹性波场理论为基础的一种地球物理勘探方法。其研究原理是利用人工震源激发地震波，当地震波在向地下传播时遇到弹性界面将发生反射与折射，同时用布设在沿测线的不同位置的地震勘探仪器检测大地细微的振动情况。地震波在介质中传播时，其路径、振动强度和波形将随所通过介质的弹性性质及几何形态的不同而变化。通过对记录到的地震波进行处理和解释，可以有效地推断地下岩层的性质和形态，以达到测定整个沉积剖面的地质构造，特别是圈定与石油和天然气储集有关的背斜、断层、礁块等构造。一般单次激发可以得到六千多米深以内的反射，所以在大多数地区能够测定整个沉积剖面的地质构造。地震勘探的反射波法明显优于其它地球物理勘探方法，比如分层详细和勘探精确度高。因此利用地震勘探，我们可以对地下进行精细的构造研究，地震勘探的深度一般从数十米到数十千米。无论是解决工程间题，还是解决矿产资源勘探开发问题，以及深部大地构造、地球动力学问题都可以使用反射波法。
2、地震勘探技术
2.1、陆地声纳技术
陆地声纳法实质上就是“陆上极小偏移距高频（宽频）弹性波反射连续剖面法”的形象说法，属于浅层地震反射法、地质雷达、声波法和水声法等方法的变种。为了避免直达波、地滚波、声波和折射波等干扰，地震反射法通常需要选择足够大的偏移距，而地质雷达、水声法等通常采用极小偏移距的发射—接收系统，避开先于反射波到达的各种干扰波。陆地声纳法仿照这些方法，采用极小偏移距的激发—接收系统，炮检距的大小根据最小探查深度而定，以目的层的反射波不受先期而至的干扰波影响为原则。
2.2、微震观测
微震监测技术是20世纪90年代国际上发展起来的一种新物探技术。当地下岩石由于人为或自然因素发生破裂、位移时，会产生一种微弱的地震波向周围传播，在空间上不同方位设置微震传感器，可以记录这些微地震波的到达时间、传播方向等信息，然后利用各种计算方法确定岩石的破裂点，即震源的空间位置，监测其对生产活动的影响。与常规的地面地震勘探相反，微地震监测中震源的位置、发震时刻、震源强度都是未知的，确定这些因素恰恰是微地震监测的首要任务。国内外微地震监测技术可以分为3大类：第1类以监测大范围矿区岩层振动为主的系统，监测振动频率在100Hz以内，重点是监测地震，定位精度一般在100～500m；第2类以监测工作面周围岩层振动为主的系统，监测振动频率在20～300Hz，重点是监测岩层破裂，定位精度一般在5～10m；第3类以监测小范围（如巷道周围）岩层破裂为主的系统，监测振动频率在300Hz以上，通常被称为地音系统。
2.3、井下瑞雷波勘探
瑞雷波勘探也称为弹性波频率测深，它主要是根据瑞雷波的频散特性，通过对原始数据的分析，来获得浅层、超浅层的地质结构及介质物理参数。按照激振方式的不同，瑞雷波勘探分为稳态法和瞬态法两种。瑞雷波勘探可以探测并识别地质异常体，如断层、老窑、岩溶、陷落柱和构造破碎带等。这主要是因为在致密的弹性介质中，人工激发的和以柱面波波前方式传播的瑞雷波在遇到弹性分界面时，将迅速衰减、分解和转化，出现频散现象，利用频散曲线上的这些突变点绘制出分层曲线，再结合现场地质情况就可对这些地质异常做出解释。
3、煤炭地震勘探的控制措施
3.1、加强基础理论研究
近年来，我国煤炭行业地震勘探的实物工作量堪称世界第一，地震勘探的应用范围在不断扩大、小构造的解释精度不断得到提高、岩性勘探也取得了一些进展，但是获得的成果主要局限在一些应用性的研究和技术推广，原因在于：煤炭行业地震新技术新方法研发方面投入的人力、物力、财力远远不足，这在很大程度上制约了煤炭地震勘探技术的发展。目前，随着国家经济体制、管理体制改革的不断深化，原有的从事煤炭地震勘探技术的科研单位转制为企业、部分高等院校的研究人员热衷创收，造成了煤炭地震勘探基础研究的“缺位”，从1994年三维地震在煤矿采区获得重大技术突破以来，近几年的不少科研成果局限于应用技术研究，一些成果出现了低层次的重复等。在现有条件下，迫切需要在国家大型科研项目的支持下，集中各方技术力量，形成团队优势，加强基础理论研究，这些基础研究内容至少应包括煤层气的地震响应特征、薄互层煤层勘探、深层煤矿床地震勘探、全数字高密度地震勘探、沉陷区下组煤勘探、煤矿井下地震勘探等内容。在此基础上，以基础理论研究成果作为支撑，引领煤炭地震勘探技术实现第四次技术飞跃，以适应煤矿高效安全开采日益增强的地质需求。
3.2、产学研相结合
开展探采对比，发挥现有技术水平我国东部地区的主要煤矿，大部分接续采区都开展了三维地震勘探，由于在勘探阶段地面钻孔偏少、对本区地质条件的认识程度不高等原因，在地震资料的处理、解释过程中，难免出现技术针对性不强等问题，如三维地震偏移速度百分比难以界定、片面强调信噪比造成的小断层反应模糊以及地震时-深转换速度不准等，给生产部门使用地震资料造成较大的困难。与石油地震勘探只能借助钻孔进行验证相比，煤矿开采过程中几乎能够全部验证地震资料，因此煤炭地震勘探成果的探采对比研究具有得天独厚的优势。应将国内外石油地震勘探中广泛采用且臻于成熟的地震资料二次处理、解释、验证、再处理、再解释的反馈模式，应用于煤矿采区三维地震勘探成果的后续应用上，发挥“产、学、研”相结合的优势，开展三维地震成果的探采对比与分析，实现三维地震资料的地质动态解释技术，以期充分发挥三维地震勘探技术应有的效能。目前，在兖州、龙口、赤峰、邢台、淄博等矿区已经开展的工作成果表明，该技术具有良好的地质效果和广阔的推广空间。
4、结语
总之，煤矿井下地震勘探技术具有一些地面地震无法比拟的技术优势，蕴藏着巨大的发展潜力，是煤矿高效安全开采急需发展的技术方向。如果今后将地面地震成熟的仪器装备加以防爆或改制，并进一步加强理论研究和方法试验，可以预见：煤矿井下地震勘探技术在深部煤层勘探方面，能够解决地面地震勘探无法解决的地质问题，达到很高的分辨率，具有巨大的发展潜力。
参考文献：
[1]付俊清，孙治新，袁燕.二维地震勘探在洛阳找煤中的应用与效果[J].工程地球物理学报，2012，02：200-204.
[2]贾建称，张妙逢，吴艳.深部煤炭资源安全高效开发地质保障系统研究[J].煤田地质与勘探，2012，06：1-7.
[3]郭正义.煤矿采区三维地震勘探及在江西的应用前景[J].江西煤炭科技，2002，01：29-31.
[4]梁光河，蔡新平，张宝林，徐兴旺.浅层地震勘探方法在金矿深部预测中的应用[J].地质与勘探，2001，06：29-33.
[5]封志兵.利用地震勘探研究砂岩型铀矿成矿环境[J].内蒙古石油化工，2013，11：124-125+133.
【关键词】地震勘探；煤矿；应用
引言
煤炭资源的开发和利用为我国经济发展提供了坚实的能源保障，但是煤炭的资源的开发和利用技术却有待提升，尤其是煤矿的地质勘探工作，更是关系着资源开发的有效性和安全中先随着采煤深度及综合机械化的发展，为了保证采掘工作有计划地推进，必须准确地掌握开采的地质条件，因此，为保证矿井的安全高效生产，提前进行地质勘探已成为各大煤矿重中之重。
1、地震勘探基本原理
地震勘探是依据岩石的弹性物理性质，以弹性波场理论为基础的一种地球物理勘探方法。其研究原理是利用人工震源激发地震波，当地震波在向地下传播时遇到弹性界面将发生反射与折射，同时用布设在沿测线的不同位置的地震勘探仪器检测大地细微的振动情况。地震波在介质中传播时，其路径、振动强度和波形将随所通过介质的弹性性质及几何形态的不同而变化。通过对记录到的地震波进行处理和解释，可以有效地推断地下岩层的性质和形态，以达到测定整个沉积剖面的地质构造，特别是圈定与石油和天然气储集有关的背斜、断层、礁块等构造。一般单次激发可以得到六千多米深以内的反射，所以在大多数地区能够测定整个沉积剖面的地质构造。地震勘探的反射波法明显优于其它地球物理勘探方法，比如分层详细和勘探精确度高。因此利用地震勘探，我们可以对地下进行精细的构造研究，地震勘探的深度一般从数十米到数十千米。无论是解决工程间题，还是解决矿产资源勘探开发问题，以及深部大地构造、地球动力学问题都可以使用反射波法。
2、地震勘探技术
2.1、陆地声纳技术
陆地声纳法实质上就是“陆上极小偏移距高频（宽频）弹性波反射连续剖面法”的形象说法，属于浅层地震反射法、地质雷达、声波法和水声法等方法的变种。为了避免直达波、地滚波、声波和折射波等干扰，地震反射法通常需要选择足够大的偏移距，而地质雷达、水声法等通常采用极小偏移距的发射—接收系统，避开先于反射波到达的各种干扰波。陆地声纳法仿照这些方法，采用极小偏移距的激发—接收系统，炮检距的大小根据最小探查深度而定，以目的层的反射波不受先期而至的干扰波影响为原则。
2.2、微震观测
微震监测技术是20世纪90年代国际上发展起来的一种新物探技术。当地下岩石由于人为或自然因素发生破裂、位移时，会产生一种微弱的地震波向周围传播，在空间上不同方位设置微震传感器，可以记录这些微地震波的到达时间、传播方向等信息，然后利用各种计算方法确定岩石的破裂点，即震源的空间位置，监测其对生产活动的影响。与常规的地面地震勘探相反，微地震监测中震源的位置、发震时刻、震源强度都是未知的，确定这些因素恰恰是微地震监测的首要任务。国内外微地震监测技术可以分为3大类：第1类以监测大范围矿区岩层振动为主的系统，监测振动频率在100Hz以内，重点是监测地震，定位精度一般在100～500m；第2类以监测工作面周围岩层振动为主的系统，监测振动频率在20～300Hz，重点是监测岩层破裂，定位精度一般在5～10m；第3类以监测小范围（如巷道周围）岩层破裂为主的系统，监测振动频率在300Hz以上，通常被称为地音系统。
2.3、井下瑞雷波勘探
瑞雷波勘探也称为弹性波频率测深，它主要是根据瑞雷波的频散特性，通过对原始数据的分析，来获得浅层、超浅层的地质结构及介质物理参数。按照激振方式的不同，瑞雷波勘探分为稳态法和瞬态法两种。瑞雷波勘探可以探测并识别地质异常体，如断层、老窑、岩溶、陷落柱和构造破碎带等。这主要是因为在致密的弹性介质中，人工激发的和以柱面波波前方式传播的瑞雷波在遇到弹性分界面时，将迅速衰减、分解和转化，出现频散现象，利用频散曲线上的这些突变点绘制出分层曲线，再结合现场地质情况就可对这些地质异常做出解释。
3、煤炭地震勘探的控制措施
3.1、加强基础理论研究
近年来，我国煤炭行业地震勘探的实物工作量堪称世界第一，地震勘探的应用范围在不断扩大、小构造的解释精度不断得到提高、岩性勘探也取得了一些进展，但是获得的成果主要局限在一些应用性的研究和技术推广，原因在于：煤炭行业地震新技术新方法研发方面投入的人力、物力、财力远远不足，这在很大程度上制约了煤炭地震勘探技术的发展。目前，随着国家经济体制、管理体制改革的不断深化，原有的从事煤炭地震勘探技术的科研单位转制为企业、部分高等院校的研究人员热衷创收，造成了煤炭地震勘探基础研究的“缺位”，从1994年三维地震在煤矿采区获得重大技术突破以来，近几年的不少科研成果局限于应用技术研究，一些成果出现了低层次的重复等。在现有条件下，迫切需要在国家大型科研项目的支持下，集中各方技术力量，形成团队优势，加强基础理论研究，这些基础研究内容至少应包括煤层气的地震响应特征、薄互层煤层勘探、深层煤矿床地震勘探、全数字高密度地震勘探、沉陷区下组煤勘探、煤矿井下地震勘探等内容。在此基础上，以基础理论研究成果作为支撑，引领煤炭地震勘探技术实现第四次技术飞跃，以适应煤矿高效安全开采日益增强的地质需求。
3.2、产学研相结合
开展探采对比，发挥现有技术水平我国东部地区的主要煤矿，大部分接续采区都开展了三维地震勘探，由于在勘探阶段地面钻孔偏少、对本区地质条件的认识程度不高等原因，在地震资料的处理、解释过程中，难免出现技术针对性不强等问题，如三维地震偏移速度百分比难以界定、片面强调信噪比造成的小断层反应模糊以及地震时-深转换速度不准等，给生产部门使用地震资料造成较大的困难。与石油地震勘探只能借助钻孔进行验证相比，煤矿开采过程中几乎能够全部验证地震资料，因此煤炭地震勘探成果的探采对比研究具有得天独厚的优势。应将国内外石油地震勘探中广泛采用且臻于成熟的地震资料二次处理、解释、验证、再处理、再解释的反馈模式，应用于煤矿采区三维地震勘探成果的后续应用上，发挥“产、学、研”相结合的优势，开展三维地震成果的探采对比与分析，实现三维地震资料的地质动态解释技术，以期充分发挥三维地震勘探技术应有的效能。目前，在兖州、龙口、赤峰、邢台、淄博等矿区已经开展的工作成果表明，该技术具有良好的地质效果和广阔的推广空间。
4、结语
总之，煤矿井下地震勘探技术具有一些地面地震无法比拟的技术优势，蕴藏着巨大的发展潜力，是煤矿高效安全开采急需发展的技术方向。如果今后将地面地震成熟的仪器装备加以防爆或改制，并进一步加强理论研究和方法试验，可以预见：煤矿井下地震勘探技术在深部煤层勘探方面，能够解决地面地震勘探无法解决的地质问题，达到很高的分辨率，具有巨大的发展潜力。
参考文献：
[1]付俊清，孙治新，袁燕.二维地震勘探在洛阳找煤中的应用与效果[J].工程地球物理学报，2012，02：200-204.
[2]贾建称，张妙逢，吴艳.深部煤炭资源安全高效开发地质保障系统研究[J].煤田地质与勘探，2012，06：1-7.
[3]郭正义.煤矿采区三维地震勘探及在江西的应用前景[J].江西煤炭科技，2002，01：29-31.
[4]梁光河，蔡新平，张宝林，徐兴旺.浅层地震勘探方法在金矿深部预测中的应用[J].地质与勘探，2001，06：29-33.
[5]封志兵.利用地震勘探研究砂岩型铀矿成矿环境[J].内蒙古石油化工，2013，11：124-125+133.