三維地震在新疆伊寧礦區(qū)北區(qū)七號礦井勘探的應(yīng)用

孫禹成，關(guān)云鵬

(1. 河南省煤田地質(zhì)局物探測量隊，河南 鄭州 450009； 2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)巖漿活動成礦與找礦重點實驗室 內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

1 地質(zhì)概況

地震勘探區(qū)內(nèi)地層由老至新依次有：中生代三疊系上統(tǒng)小泉溝群赫家溝組(T3h)，侏羅系下統(tǒng)八道灣組(J1b)和三工河組(J1s)、中統(tǒng)西山窯組(J2x)?？碧絽^(qū)含煤地層為中、下侏羅統(tǒng)地層，共含煤28層。煤層自上而下賦存于西山窯組、三工河組和八道灣組地層之中，自上而下統(tǒng)一編號為1～26-2號煤[1]。煤系平均總厚537.68 m，煤層總厚37.47～195.37 m，平均102.79 m。上部為西山窯組(煤8-煤12)，中部為三工河組煤層(煤13-煤15)，多集中于三工河組地層的上部，該組與上部西山窯組煤層平均間距為95.61 m左右。下部八道灣組含可采煤層9層，編號為18～26-2號煤，其中上部的煤18、煤19多為厚層及中厚煤層，煤層間距較小，為勘探區(qū)主要可采煤層，下部的煤22、煤24、煤26-1、煤26-2也為厚煤層，全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育，為勘探區(qū)主要可采煤層[2]?？碧絽^(qū)總體為一軸向NWW的背斜構(gòu)造(皮里青背斜)，地層走向NWW，局部有褶曲，東北部發(fā)育有1個明顯的向斜(皮里青向斜)，使煤層底板等高線發(fā)生不同程度的彎曲變化。地層傾角5(°)～10(°)，局部可達30(°)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，主要斷層為南部發(fā)育F8逆斷層和北部發(fā)育F4斷層，F(xiàn)8、F4為井田首采區(qū)的邊界構(gòu)造。

2 勘探區(qū)構(gòu)造解釋

本次三維地震勘探表明：區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等，除南北邊界處2個斷層落差比較大外，其他斷層落差較小，勘探區(qū)共解釋斷層25條，其中逆斷層23條，正斷層2條,斷層以NWW、NNE向為主。發(fā)育的褶曲構(gòu)造主要有皮里青背斜和皮里青向斜。

2.1 褶曲

2.1.1 皮里青背斜

位于勘探區(qū)中北部，為一寬緩的背斜，軸部沿孔E-6、71-6、72-2一線，軸向NWW，向E傾伏，在區(qū)內(nèi)延伸長約3.5 km，最大幅度200 m左右，南翼地層傾角在5(°)～27(°)之間，北翼地層傾角為5(°)～10(°)左右，背斜在時間剖面上反映明顯，區(qū)內(nèi)另有70-1、70-2、70-3、71-3、71-6、72-1、72-2、72-3、73-2、73-3等多孔控制,已查明。

2.1.2 皮里青向斜

位于勘探區(qū)東北部，皮里青背斜的北部，軸部沿72-6孔、73-7與73-4孔中間一線，軸向EW，向E傾伏，在區(qū)內(nèi)延伸長約3.5 km，最大幅度150 m左右，兩翼傾角基本對稱，傾角較緩，為5(°)～10(°)，向斜形態(tài)僅在勘探區(qū)東部較明顯，向西基本消失，北翼被F4斷層所破壞，向斜在時間剖面上反映明顯，區(qū)內(nèi)另有72-1、72-6、73-3、73-7、73-4孔控制,已查明[3]。

2.2 主要斷層

2.2.1 F4斷層

位于勘探區(qū)北部，逆斷層，走向NEE，傾向NNW，斷面傾角65(°)～70(°)，由于上盤地層傾角較陡，可達60(°)～70(°)，不能形成反射波，本次僅能控制下盤，本斷層同時錯斷了18、19、22、24、26-1、26-2煤層。在區(qū)內(nèi)落差20～250 m，延展長度為3.3 km，在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的錯斷現(xiàn)象，斷點、斷面清晰可靠。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計97個，其中A級斷點50個、B級斷點24個、C級斷點23個，A級斷點占51.55%，A+B級斷點占76.29%，故該斷層屬控制可靠斷層[4]。該斷層已經(jīng)經(jīng)區(qū)內(nèi)73-4、70-6、71-8 3個鉆孔所證實，屬查明斷層，該斷層對本區(qū)北部的含煤地層具破壞作用。本區(qū)的連井時間剖面和對應(yīng)的70、71、73地質(zhì)勘探線對比煤層底板形態(tài)、斷層位置吻合較好，因此斷層可靠。

2.2.2 F8斷層

位于勘探南部，逆斷層，走向NWW，傾向NNE，斷面傾角70(°)，同時錯斷18、19、22、24、26-1、26-2煤層，在區(qū)內(nèi)延展長度為4.1 km，推測落差大于500 m。

該斷層落差較大，野外施工時在25束到28束采取了向南延長測線的技術(shù)措施，但是地震資料不能控制斷層下盤，僅能控制斷層上盤，該斷層上盤在地震資料上反映明顯。在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的錯斷現(xiàn)象，斷點、斷面清晰可靠。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計111個，其中A級斷點57個、B級斷點27個、C級斷點26個，A級斷點占51.35%，A+B級斷點占75.68%，故該斷層屬控制可靠斷層。

該斷層已經(jīng)經(jīng)67-6、E-1兩個鉆孔所證實，屬基本查明斷層。從以往地質(zhì)資料分析，在67勘探線上，67-6孔在斷層下盤上打了999.98 m仍然是新生界地層，斷層上盤18煤埋深約550 m，在69勘探線上，E-1孔在斷層下盤上打了980.71 m仍然是新生界地層，斷層上盤18煤埋深約550 m，因此斷層落差應(yīng)該大于500 m。本區(qū)的過67-6、E-1兩個鉆孔的連井時間剖面和對應(yīng)的67、69地質(zhì)勘探線對比煤層底板形態(tài)、斷層位置吻合較好，因此斷層可靠。

2.2.3 DF18-1斷層

位于勘探區(qū)西南部，逆斷層，走向NWW，傾向NNE，斷面傾角70(°)，錯斷了18、19煤層。該斷層在18煤層中落差0～15 m，區(qū)內(nèi)延展長度為460 m。在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的錯斷現(xiàn)象，斷點、斷面較為清晰。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計10個，其中A級斷點4個、B級斷點3個、C級斷點3個，A級斷點占40%，A+B級斷點占70%，故該斷層屬控制較可靠斷層[5]。

2.2.4 DF18-3斷層

位于勘探區(qū)東南部，逆斷層，走向NWW，傾向NNE，斷面傾角75(°)，錯斷了18、19煤層。落差0～8 m，區(qū)內(nèi)延展長度為770 m，在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的錯斷現(xiàn)象，斷點、斷面較為清晰。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計20個，其中A級斷點12個、B級斷點7個、C級斷點1個，A級斷點占60%，A+B級斷點占95%，故該斷層屬控制可靠斷層。

2.2.5 DF18-4斷層

位于勘探區(qū)東南部，逆斷層，走向NEE，傾向NNW，斷面傾角65(°)，錯斷了18、19煤層。落差0～5 m，區(qū)內(nèi)延展長度為350 m，在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的扭曲現(xiàn)象，斷點、斷面較為清晰。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計8個，其中A級斷點4個、B級斷點1個、C級斷點3個，A級斷點占50%，A+B級斷點占62.5%，故該斷層屬控制較可靠斷層。

2.2.6 DF22-1斷層

位于勘探區(qū)中部，正斷層，走向NNE，傾向SEE，斷面傾角65(°)，錯斷了22煤層。落差0～5 m，區(qū)內(nèi)延展長度為320 m，在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的扭曲現(xiàn)象，斷點、斷面較為清晰。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計7個，其中A級斷點4個、B級斷點3個，A級斷點占57.14%，A+B級斷點占100%，故該斷層屬控制可靠斷層。

2.2.7 DF22-5斷層

位于勘探區(qū)中部，逆斷層，走向NWW，傾向NNE，斷面傾角70(°)，錯斷了22煤層。落差0～5 m，區(qū)內(nèi)延展長度為610 m，在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的扭曲現(xiàn)象，斷點、斷面較為清晰。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計13個，其中A級斷點7個、B級斷點4個、C級斷點2個，A級斷點占53.85%，A+B級斷點占84.62%，故該斷層屬控制可靠斷層。

2.2.8 DF22-7斷層

位于勘探區(qū)中部，逆斷層，走向NNW-NNE，傾向NEE-SEE，斷面傾角70(°)，錯斷了22煤層。落差0～12 m，區(qū)內(nèi)延展長度為400 m，在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的扭曲現(xiàn)象，斷點、斷面較為清晰。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計10個，其中A級斷點4個、B級斷點3個、C級斷點3個，A級斷點占40%，A+B級斷點占70%，故該斷層屬控制較可靠斷層[6]。

2.2.9 DF22-8斷層

位于勘探區(qū)中部，逆斷層，走向NWW，傾向SSW，斷面傾角60(°)，錯斷了22煤層。落差0～5 m，區(qū)內(nèi)延展長度為260 m，在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的扭曲現(xiàn)象，斷點、斷面較為清晰。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計6個，其中A級斷點2個、B級斷點3個、C級斷點1個，A級斷點占33.33%，A+B級斷點占83.33%，故該斷層屬控制較可靠斷層。

2.2.10 DF22-12斷層

位于勘探區(qū)北部，逆斷層，走向NEE，傾向NNW，斷面傾角65(°)，錯斷了22煤層。落差0～10 m，區(qū)內(nèi)延展長度為670 m，在垂直斷層走向的時間剖面上，煤層形成的反射波有明顯的扭曲現(xiàn)象，斷點、斷面較為清晰。按40 m×80 m的網(wǎng)格剖面統(tǒng)計，控制該斷層的斷點共計18個，其中A級斷點10個、B級斷點4個、C級斷點4個，A級斷點占55.56%，A+B級斷點占77.78%，故該斷層屬控制可靠斷層。

3 煤層底板形態(tài)解釋

本次三維地震勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層為18、19、22、24、26-1、26-2煤層，其中18、19煤層二者相距平均2.40 m左右，19、22煤層二者相距平均125 m左右，22、24煤層二者相距平均35 m左右，24、26-1煤層二者相距平均2 m左右，26-1、26-2煤層二者相距3.5 m左右，煤層間距穩(wěn)定，底板形態(tài)基本相同[7]。本次勘探表明：18、19、22、24、26-1、26-2煤層底板形態(tài)總體為一軸向NWW的背斜構(gòu)造(皮里青背斜)，地層走向NWW，局部有褶曲，東北部發(fā)育有1個明顯的向斜(皮里青向斜)，使煤層底板等高線發(fā)生不同程度的彎曲變化。18、19、22、24、26-1、26-2煤層地層傾角中部及北部比較平緩，一般在5(°)～10(°)之間，南部(68-7、E-7、73-1孔以南)傾角變陡，最陡處可達30(°)。

4 結(jié) 論

三維地震查明了勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層中落差大于5 m、復(fù)雜地段大于8 m的斷層，確定了斷層的性質(zhì)、落差、傾角等要素，并對3～5 m的斷點進行了解釋，在落差大于或等于5 m的10條斷層中，控制可靠斷層6條，較可靠斷層4條。區(qū)內(nèi)斷層以NWW、NNE向為主。三維地震解釋結(jié)果表明:勘探前后煤層底板形態(tài)基本相同，總體為一軸向NWW的背斜構(gòu)造(皮里青背斜)，地層走向NWW，局部有褶曲，東北部發(fā)育有1個明顯的向斜(皮里青向斜)，使煤層底板等高線發(fā)生不同程度的彎曲變化。地層傾角總體來說比較平緩，一般在5(°)～10(°)之間，煤層底板深度變化不大。

[1] 新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.新疆維吾爾自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1993.

[2] 任學義，劉強，齊云飛.柳江盆地西翼含煤巖系特征及構(gòu)造控煤作用研究[J].中國錳業(yè),2017,35(3):37-39.

[3] 王哲，胡洪濤.三維地震勘探在小回溝礦井首采區(qū)的應(yīng)用研究[J].煤礦現(xiàn)代化,2015(6):1-2.

[4] 武學明，鄧洪亮.三維地震在煤礦隱伏斷層探測中的應(yīng)用[J].中國煤炭地質(zhì),2008,20(b9):67-69.

[5] 張義才，丁海虹，劉鳳榮.三維地震勘探巖性反演技術(shù)在康北煤田DQ煤礦中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2008(7):47.

[6] 沙元濤，李中珂，尚勇.三維地震勘探在金橋煤礦首采區(qū)的應(yīng)用與評析[J].山東煤炭科技,2002(2):48.

[7] 屈紹忠，楊振邦.三維地震勘探在采區(qū)勘探中的應(yīng)用及效果[J].煤炭技術(shù),2013,32(8)：16-19.