地表復雜地區(qū)煤田地震勘探方法及效果

辛永超　楊志國

摘 要：當前，為滿足復雜地區(qū)煤田勘探的需要，需要對地震勘探方法不斷研究。由于三維地震勘探方法具有明顯的技術優(yōu)勢，因此大部分復雜地區(qū)的煤田地震勘探方法主要是依托于三維地震勘探。在此背景下，文章對三維地震勘探技術及其應用現(xiàn)狀和問題進行了分析，并結(jié)合實際效果，介紹了地表復雜地區(qū)的煤田地震勘探的一些技術措施，以及取得的較好地質(zhì)成果，滿足了煤礦建設開采的需要。

關鍵詞：地表復雜地區(qū)；三維地震勘探方法；勘探問題

中圖分類號：P631.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）25-0077-02

引言

煤炭作為中國主要的自然能源之一，與人類生產(chǎn)、生活、生存和發(fā)展密切相關，起著至關重要的作用。傳統(tǒng)的二維地震勘探技術適用于勘探程度較低的地區(qū)，可以對勘探區(qū)的構(gòu)造格局進行控制。中國煤炭資源豐富，但大部分煤炭資源分布在內(nèi)蒙古，新疆，寧夏等地區(qū)，這些地區(qū)地形復雜且干旱少雨，對煤炭資源勘查帶來了很大困難。隨著三維地震勘探技術的發(fā)展，在這些地區(qū)取得了較好的經(jīng)濟效益。三維地震勘探技術在我國煤田勘探中起著不可替代的作用。

1 地震勘探的基本方法

地震勘探方法主要包括反射、折射、VSP地震以及微地震井等方法，常見的反射法又分為二維、三維、四維地震勘探。而三維地震勘探是現(xiàn)在應用范圍最廣、勘探效果最為顯著的地震勘探方法。當前，隨著采區(qū)構(gòu)造越來越復雜，國內(nèi)許多地區(qū)的煤炭勘探開采越來越困難。我國西北地區(qū)的煤炭資源較豐富，地下賦存構(gòu)造相對簡單，但是多數(shù)為地表條件較為復雜地區(qū)，這些地區(qū)的煤炭資源已成為主要的勘探目標。因此，提高地震勘探的分辨率以及深部數(shù)據(jù)的信噪比，是我國煤田地震勘探技術未來發(fā)展的主要方向。

2 地表復雜地區(qū)的常見勘探問題

目前，我國大部分煤炭資源分布在地形復雜的地區(qū)。這些地區(qū)地震勘探面臨的主要問題如下：（1）復雜的地形和地貌會嚴重影響低速帶調(diào)查結(jié)果的準確性，進而影響后期的數(shù)據(jù)處理效果。（2）成孔方式更加復雜，井深選擇多樣化；（3）地質(zhì)條件的復雜性會形成各種干擾，嚴重影響信號的信噪比；（4）由于客觀條件的影響，導致偏移的精度降低，影響數(shù)據(jù)處理成果的質(zhì)量。

3 地表復雜地區(qū)煤田地震勘探方法的具體應用

3.1 勘探地區(qū)概述

新疆哈密某區(qū)地表為戈壁地貌，無居民點，無潛水面。區(qū)內(nèi)地勢南高北低、西高東低，地表標高700-900m左右。區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育，第四系巖性為礫石、風積砂、殘積的黃土、亞砂土等，厚度分布不均，地表條件較為復雜。這不利于激發(fā)層位的選擇，而且地表礫石對地震波的高頻信息會產(chǎn)生散射作用，降低了縱向分辨率。區(qū)內(nèi)常年有7級以上的大風，地震資料采集會受到較強的干擾。

3.2 數(shù)據(jù)采集方法

針對上述客觀環(huán)境因素影響，在生產(chǎn)中要提前進行低速帶調(diào)查工作，作為數(shù)據(jù)處理中靜校正的依據(jù)，并且為激發(fā)井深的選擇提供參考。另外，要做好檢波器埋置工作并觀察氣象規(guī)律選擇合適的時間放炮，來降低風的干擾，保證資料的信噪比。為了使地質(zhì)勘查工作正常進行，要進行充分的試驗工作。

3.2.1 低速帶調(diào)查

對于該區(qū)域的復雜地表條件，通過使用淺層折射波法獲得現(xiàn)場低速帶。使用相遇時距曲線觀測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集。在對地震勘測線進行低速帶測量后，其結(jié)果指導井深選擇，并為數(shù)據(jù)處理提供靜校正參數(shù)。

3.2.2 干擾波調(diào)查

本區(qū)干擾波調(diào)查采用“L”型布設排列，分別在排列的兩端及中間折點激發(fā)，對所得地震記錄進行分析，識別出有效波和各種干擾波。從干擾波調(diào)查試驗記錄分析，干擾波主要有面波、風的干擾。面波干擾主要集中在炮點兩側(cè)對近道的影響較大；而隨著距離的增加，有效波能量逐漸衰減，風的干擾加強。因此，選擇無風或風小時施工，選取合適的井深、藥量，采用合適的接收排列，最大限度降低干擾對有效波的影響。

3.2.3 試驗工作

點試驗共5個，進行不同井深和藥量試驗。通過點試驗確定了最終激發(fā)參數(shù)為井深8-12m，藥量2kg。點試驗完成后進行段試驗，采用中點激發(fā)160道檢波器接收，道距10m，炮距20m，炮數(shù)100炮。段試驗完成后確定了本區(qū)的觀測系統(tǒng)。

3.2.4 資料采集方法

資料采集使用法國428數(shù)字地震儀，100Hz檢波器4串組合。三維觀測系統(tǒng)采用束狀12線12炮中間激發(fā)，疊加次數(shù)6×4次 （橫向6次，縱向4次），接收道數(shù)80×12=960道，道距20m，線距40m，橫向炮點距20m，縱向炮排距200m，井深8-12m，藥量2kg。最終原始記錄的質(zhì)量較好，甲級記錄占75.7%，為完成地質(zhì)任務打下了良好基礎。

3.3 資料處理與解釋

在資料處理中，進行了精細靜校正，振幅補償，疊前去噪，地表一致性預測反褶積，高精度速度分析，自動剩余靜校正，DMO疊加，疊后去噪，全三維偏移等。獲得的三維數(shù)據(jù)體具有高的信噪比和分辨率。通過分析對比，該地區(qū)認識了四組反射波：T9，T14，T18和T20波，分別對應9、14、18和20煤。其中，T9和T20波的能量最強，波組特征明顯，連續(xù)性好，全區(qū)可以連續(xù)跟蹤。解釋中，采用人機交互的方式，利用時間剖面解釋為主，參考水平切片、方差體等三維可視化技術。圖1是本區(qū)幾個地質(zhì)現(xiàn)象在時間剖面上的顯示。

3.4 主要地質(zhì)成果

查明了覆蓋層厚度的變化情況，新生界厚度在70～200m，局部存在隆起及凹陷現(xiàn)象，其中南部存在一北西向的凹陷，兩翼坡角3-5度，東翼相對較寬緩?？刂屏嗣合档貙拥男螒B(tài)，煤系地層總體呈軸向北-北東、向南傾伏的寬緩向斜形態(tài)，向斜南翼為一單斜，在向斜北翼M3背斜構(gòu)成了煤層總體形態(tài)格局。查明了測區(qū)9煤、14煤、18煤及20煤層的賦存情況。共解釋斷層94條，其中≥100m斷層1條，50m≤H<100m的斷層2條，10m≤H<50m的斷層26條，5m≤H<10m的斷層65條。對煤層的厚度變化趨勢進行了預測，圈出了煤層變薄區(qū)范圍。解釋了兩個地質(zhì)異常帶。

4 結(jié)束語

在地震地質(zhì)條件較復雜地區(qū)，應通過低速帶調(diào)查和充分的試驗工作選擇最佳的激發(fā)與接收參數(shù)。根據(jù)不同地區(qū)的特點，有針對性的優(yōu)化三維地震觀測系統(tǒng)，使采集到的數(shù)據(jù)具有較高信噪比和分辨率，以便較好的完成地質(zhì)任務。三維地震勘探技術在復雜地區(qū)煤炭勘探中的應用將會大大提高該區(qū)的構(gòu)造解釋精度，為礦井的建設提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。目前中國的煤田三維地震勘探技術尚有很多缺陷，只有通過不斷的技術創(chuàng)新，才能使其具有更加廣泛的應用空間。

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