实践探讨三维地震勘探法在煤田勘查中的应用

摘 要：随着我国经济建设发展的需要,煤炭需求量越来越大,但随着勘查精度的提高,勘探费用亦随之增加,如何利用较低的勘探成本获得丰富而又准确的地质信息,这是煤炭勘探单位、生产单位和煤炭设计单位共同关心的问题。

1、选择勘探施工方案的依据

根据以往工作成果资料分析认为,井田内断裂构造格架尚不清楚,勘探区内及附近各有一个钻孔可供利用,首采区的选择依据不充分,虽然三维地震勘探要比二维地震勘探获得高数十倍的数据量,但单位面积上的勘探成本较高,所以,目前三维地震工作多是在经钻探证实确有开发价值而二维地震勘探又难以查清地下地质情况的煤田采区使用。若在盲目进行三维地震勘探,可能造成费用的浪费或达不到预期的勘探目的。以常规的二维地震勘探方法要完成本勘探任务,需要设计物理点约3000个；而以3线1炮制线束状规则观测系统的伪三维地震勘探方法只需要物理点约700个就能达到勘探的目的。

2、数据采集方法

根据本勘探区的地质条件及仪器设备等特点,施工前开展了广泛的试验工作和低速带调查工作,较全面的了解了区内的地震地质条件和有效波、干扰波的发育情况、表浅层低速带的纵横向变化情况,最终确定以3线1炮制线束状观测系统进行施工,观测方法采用中间放炮法。观测系统的主要参数筱盖次数12次,CDP网格,5m×100m,接收道数3×96=288,接收线距200m,接收道距10m,炮点距40m,仪器采用SN388多道遥测地震仪288道全频带接收,采样间隔为1.0ms,记录长度为1.0s,检波器采用SJ60HZ检波器,组合形式:3个检波器串联。地展波的激发采用高爆速成抗水环保型震源药柱,药量一般为3Kg。激发孔均为单孔浅井,深度一般为8～15m。雷管采用地震勘探专用瞬发雷管。由于工区内断裂构造以北东东向和北东向为主,二维地展勘探

图1伪三维地震观测系统示意图

线束沿东西方向布设,共布置伪三维勘探线束10束,二维勘探测线30条,联井剖面1条,完成物理点658个。从获得的野外原始单炮记录可见,初至波组清晰,勘探目的层波组出现在400～500ms左右,有3～4组波组,其波组频率较高,波形较稳定,连续性较好,能量强。干扰波主要有声波和面波,主测线的声波和面波较发育,对有效波组造成了影响,但对目的层波组面貌并未形成较强干涉,旁测线的声波和面波出现在600ms以后,对目的层波组没有造成丝毫影响。经初步处理后,目的层波组齐全、能量强,信噪比较高,总体而言单炮记录质量良好。为以后的资料处理和解释工作提供了良好的第一手资料,同时也说明施工中采用的工作方法是可行的。

3、资料处理与解释

在数据处理过程中采用的具体流程为:①预处理,主要是空间属性的建立和道编缉；②原始资料分析,确定原始资料的有效频带约为20～150HZ,目的层有效频带50～90HZ；③静校正处理,本勘探区地形平坦,覆盖层较厚,低速带速度变化相对较大,利用初至折射静校正软件进行处理,剩余静校正通过地表一致性剩余静校正计算；④干扰波去除,对各种规则或随机噪音的去除采用两种手段,即剔道和去除规则噪音；⑤反褶积测试,采用了地表一致性反褶积法,提高了资料的信噪比和分辨率；⑥精细速度分析,得到较准确的速度场；⑦叠后偏移成像,采用一步法偏移软件OUTMIG进行,由于全区地质构造复杂,地层起伏幅度大,仅有两个钻孔,进行全区叠后偏移处理难度较大,出现局部波组复杂化,故未进行全区偏移处理；⑧修饰性处理,叠加模块获得的地震时间剖面尚残存一些水平多次波等规则干扰波和随机干扰波,利用去噪模块(FXYNAT)进行去噪,其效果良好。

4、勘探成果及勘探前后资料对比

4．1勘探成果

①查明了主可采煤层的展布特征,顶底板埋深及其起伏形态,总体表现为斜穿勘探区的向斜构造,轴向NE,两翼基本对称,此平面展布特征在各剖面图中表现亦十分明显。如LJ联井剖面该剖面由东西向测线和南北向联络线组成,穿越了康1和85～26两钻孔,其煤层的垂向分布特征清晰可见,地震地质剖面的成果与钻孔成果吻合较好,与勘探区内煤层平面展布特征相一致。

②共解释断层7条,断层展布特征以NE向为主,NW向次之,近SN向断层1条。其展布特征与区域构造基本吻合,其中落差最大的两条断层DF2、DF7。DF2。断层位于勘探区南部,最大落差达265m,断层产状:1350～1670∠750～840,区内延伸长度1700m,向南、向西延出勘探区。DF7断层位于勘探区北部,最大落差达476m,断层产状:2900～3400∠770～850,区内延伸长度3300m,向东、西延出勘探区。另外,DF1、DF3、DF4、DF5、DF6断层的最大落差分别为20m、22m、40m、30m、115m。按断层的性质分类:正断层4个,逆断层3个。按控制程度分类:可靠断层3条,较可靠断层2条,不能评价断层2条。图2为DF6断层在时间剖面上的反映,时间剖面上显示清晰,同相轴错断明显。

③主可采煤层剥蚀无煤区1处。

4.2勘探前后构造对比

勘探前,3#煤层展布形态为NE向展布,背斜构造,等高线变化均匀,两翼对称,勘探后3#煤层展布形态为NE向展布向斜构造,等高线变化扭曲相对剧烈,两翼对称。由此看来不仅勘探前后构造特征相差较大,而且局部构造亦相差甚远,说明经伪三维地震勘探后局部地质构造表现的更为清晰、直观、详细。

勘探前后断层对比,勘探后DF2与勘探前二岗

图2 DF6定断层在时间剖面上的显示

山南正断层基本吻合,勘探前确定断层落差210m,勘探后断层落差226～265m,仅在该断层的西部展布位置略有差异。勘探后DF7与勘探前正断层对应,勘探前断层落差250m,勘探后断层落差为201～463m,勘探前后DF7平面分布特征整体向东南方向偏移约300m左右,断层展布形态也略有差异。另外,在勘探后新解释断层5条,断点3处。3#煤层剥蚀无煤区1处。从以上分析可以看出,地震勘探前后3#煤层的展布特征和断裂构造发生了巨大变化,局部的细微构造特征信息更为丰富,说明伪三维地震勘探的地质效果良好。

5、结语

综上所述，在勘探方案的设计过程中,应同时兼顾勘探质量和勘探成本,充分考虑勘探区的地形条件、地质特征、地质任务、以往工作程度和勘探设备等。研究影响勘探成本和勘探质量的主要因素,比如勘探物理点是形成费用的最重要因素,地层的最大倾角和最小目的层埋深亦同样控制着勘探费用,最大倾角决定空间采样率,而最小目的层埋深决定接收和炮线之间的距离等等,在采集设计过程中,研究勘探区经济合理的地震勘探模式和方法,设计一个经济合理的施工方案,达到提高勘探质量、降低勘探成本的目的。

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