煤田三維地震勘探構(gòu)造解釋成果準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)探討

魏書(shū)宏，王建青

(山西省煤炭地質(zhì)物探測(cè)繪院，山西 晉中 030600)

0　引　言

20世紀(jì)90年代以來(lái)，煤田三維地震勘探技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用到山區(qū)，揭開(kāi)了三維地震勘探在煤炭企業(yè)應(yīng)用的新高潮。三維地震成果有效地解決了煤礦安全生產(chǎn)中的主要地質(zhì)問(wèn)題，成為煤礦采掘生產(chǎn)的指導(dǎo)和采區(qū)布置以及煤礦設(shè)計(jì)的依據(jù)，是煤礦高產(chǎn)高效礦井建設(shè)和生產(chǎn)不可或缺的重要技術(shù)手段。三維地震勘探技術(shù)應(yīng)用階段從以往的生產(chǎn)補(bǔ)充勘探階段，提升為礦井設(shè)計(jì)或盤(pán)區(qū)規(guī)劃之前的采區(qū)勘探。總而言之，煤田三維地震勘探解決煤礦生產(chǎn)中地質(zhì)問(wèn)題的精度和能力得到了業(yè)界的普遍認(rèn)同[1]，較可靠地解決了影響煤礦安全、高效生產(chǎn)較大且主要的地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題，成為煤礦采區(qū)準(zhǔn)備前構(gòu)造勘探的首選技術(shù)手段而得到了推廣應(yīng)用。

在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地總結(jié)已經(jīng)完成并經(jīng)過(guò)井下采掘工程實(shí)見(jiàn)的煤礦采區(qū)三維地震勘探效果，探尋三維地震勘探準(zhǔn)確率與煤礦安全高效生產(chǎn)的地質(zhì)需求之間的差距，對(duì)于下一步的技術(shù)發(fā)展無(wú)疑具有重要的意義。目前煤礦地質(zhì)人員在利用三維地震勘探成果進(jìn)行規(guī)劃采區(qū)或預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)采掘前方的地質(zhì)情況時(shí)，對(duì)三維地震資料的可靠性認(rèn)識(shí)模糊，有些技術(shù)人員認(rèn)為三維地震資料較準(zhǔn)確，而另一些技術(shù)人員認(rèn)為不準(zhǔn)確，沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。在利用該資料指導(dǎo)采掘生產(chǎn)時(shí)，意見(jiàn)相左，不能很好地發(fā)揮出三維地震勘探成果所起的作用，有必要對(duì)三維地震勘探的準(zhǔn)確率進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1　煤田三維地震勘探的主要成果

三維地震勘探技術(shù)是從二維地震勘探逐步發(fā)展而來(lái)，是一項(xiàng)集物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)為一體的綜合性交叉科學(xué)技術(shù)，其應(yīng)用目的是為了使地下目標(biāo)的圖像更加清晰、位置預(yù)測(cè)更加可靠。目前煤田三維地震勘探基本上采用CDP網(wǎng)度為5 m×10 m的觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行勘探，是兼顧勘探精度和經(jīng)濟(jì)效益的較科學(xué)、合理的技術(shù)參數(shù)。目前，三維地震勘探在煤田勘查中主要解決煤層形態(tài)和構(gòu)造問(wèn)題，現(xiàn)在正拓展到巖性勘探，如：瓦斯相對(duì)富集區(qū)、煤層厚度變化趨勢(shì)、巖漿巖及其影響范圍等。目前，三維地震基本解決的煤層形態(tài)和構(gòu)造的種類(lèi)有：煤層的產(chǎn)狀、背向斜軸及其延展情況、斷層產(chǎn)狀及其延展情況、陷落柱、撓曲及其延展情況、采空區(qū)、沖刷區(qū)、巖漿巖區(qū)等。而煤礦在采掘生產(chǎn)過(guò)程中，急需三維地震勘探查清的影響安全、高效生產(chǎn)的地質(zhì)因素主要是上述的幾種。總之，目前的煤田三維地震勘探較可靠地解決了影響煤礦安全、高效生產(chǎn)較大且主要的構(gòu)造地質(zhì)問(wèn)題，因此得到了廣泛的推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[2-5]。

2　三維地震準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)現(xiàn)狀

目前，涉及到三維地震勘探成果驗(yàn)證準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)主要是構(gòu)造驗(yàn)證準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)，煤炭企業(yè)和勘探單位引用不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了定性[2-4]、半定量[5-6]及定量評(píng)價(jià)[7-8]。多數(shù)單位認(rèn)為三維地震勘探成果精度較高，個(gè)別企業(yè)認(rèn)為三維地震勘探準(zhǔn)確率較差[9]。由此，可看出目前各個(gè)單位評(píng)價(jià)三維地震勘探成果精度時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)尺度不統(tǒng)一，所統(tǒng)計(jì)出的三維地震成果準(zhǔn)確率對(duì)其他煤炭企業(yè)和勘探單位無(wú)法分析借鑒提高，不便交流以達(dá)到提高專(zhuān)業(yè)技術(shù)或有效利用資料的目的。

2.1　斷層的評(píng)價(jià)

斷層是影響煤礦采掘、規(guī)劃最常見(jiàn)的構(gòu)造。目前在勘探單位進(jìn)行準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)時(shí)，部分采用平面位置偏移范圍在5～25 m內(nèi)為準(zhǔn)確，還有部分人認(rèn)為偏移0～30 m為準(zhǔn)確，大多數(shù)未提及斷層落差的偏差。另，均未對(duì)斷層產(chǎn)狀進(jìn)行定量對(duì)比。目前，三維地震勘探的準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)主要是針對(duì)斷層的評(píng)價(jià)。

2.2　陷落柱的評(píng)價(jià)

陷落柱是煤礦常見(jiàn)構(gòu)造，對(duì)煤礦采掘、規(guī)劃影響很大。有些煤礦技術(shù)人員把符合規(guī)范要求的陷落柱探采對(duì)比結(jié)果評(píng)價(jià)為準(zhǔn)確、基本準(zhǔn)確，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要指位置偏移(平面誤差小于30 m)，陷落柱的其他參數(shù)未作探采比較分析和說(shuō)明。勘探單位技術(shù)人員則多以陷落柱的邊緣偏移距離或以陷落柱的中心位置的偏移距離進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)，也沒(méi)有給出確定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3　煤層形態(tài)的評(píng)價(jià)

煤層形態(tài)和煤層底板標(biāo)高多數(shù)以《MT/T 897—2000煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》進(jìn)行評(píng)價(jià)，其標(biāo)準(zhǔn)為深度大于200 m時(shí)，誤差在1.5%以?xún)?nèi)，深度小于200 m時(shí)，誤差在4 m以?xún)?nèi)為準(zhǔn)確。煤炭企業(yè)重視大傾角(>15°)區(qū)域，但在準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)時(shí)沒(méi)有定量的對(duì)比評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。煤炭企業(yè)往往忽略對(duì)褶曲軸(包括位置、延伸方向、長(zhǎng)度)進(jìn)行探采對(duì)比評(píng)價(jià)。對(duì)撓曲的準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)僅限于該范圍內(nèi)有無(wú)撓曲或是斷層構(gòu)造。

2.4　物探異常區(qū)的評(píng)價(jià)

多數(shù)情況下，地質(zhì)異常區(qū)的對(duì)比主要在其定性解釋上，對(duì)位置偏移和范圍大小沒(méi)有過(guò)多評(píng)價(jià)，也沒(méi)有明確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.5　其他地質(zhì)現(xiàn)象的評(píng)價(jià)

在部分煤礦礦區(qū)還存在煤層沖刷、煤層隱伏露頭和巖漿巖侵入等地質(zhì)現(xiàn)象。在評(píng)價(jià)三維地震成果中的煤層沖刷區(qū)和巖漿巖分布區(qū)的準(zhǔn)確率時(shí)，煤層沖刷區(qū)和巖漿巖分布區(qū)多采用定性、宏觀評(píng)價(jià)，少數(shù)采用距其邊緣的偏移間距來(lái)評(píng)價(jià)，但評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，有些人把沖刷區(qū)和巖漿巖區(qū)邊緣偏移間距在50 m內(nèi)的成果認(rèn)為驗(yàn)證準(zhǔn)確。各方對(duì)煤層露頭線(xiàn)評(píng)價(jià)忽略。

3　三維地震勘探評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立

上述三維地震成果的驗(yàn)證準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，評(píng)價(jià)尺度相差較大。各家統(tǒng)計(jì)出的三維地震勘探成果準(zhǔn)確率數(shù)據(jù)相互之間存在一定出入，甚至相差較大。為了更好地推動(dòng)三維地震服務(wù)于煤炭企業(yè)，促進(jìn)安全、高效生產(chǎn)，需要建立一個(gè)統(tǒng)一科學(xué)的三維地震準(zhǔn)確率的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?；诳陀^地評(píng)價(jià)三維地震勘探成果，指導(dǎo)煤炭企業(yè)更好地應(yīng)用三維地震資料，進(jìn)一步促進(jìn)勘探單位的專(zhuān)業(yè)技術(shù)發(fā)展，本文采用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)三維地震成果的準(zhǔn)確率進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1　三維地震勘探評(píng)價(jià)原則

結(jié)合現(xiàn)行的煤礦采區(qū)勘探的行業(yè)規(guī)范——《MT/T 897—2000煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》，從當(dāng)前煤炭企業(yè)一般要求的地質(zhì)任務(wù)出發(fā)，對(duì)構(gòu)造和其他地質(zhì)現(xiàn)象驗(yàn)證的正確性(真?zhèn)?、偏移情況(包括煤層埋藏深度的精度)和規(guī)模大小三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定。評(píng)定時(shí)結(jié)合物探方法的多解性特點(diǎn)和煤田勘探常規(guī)網(wǎng)度下的分辨率進(jìn)行[10]。

1) 三維地震驗(yàn)證準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)以《MT/T 897—2000煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》為基礎(chǔ)，采用主要指標(biāo)和輔助指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

主要指標(biāo)指構(gòu)造名稱(chēng)。正確是三維地震成果與井下采掘工程實(shí)見(jiàn)完全一致；較正確是在地震多解性的背景下，名稱(chēng)雖然不正確，卻是合理的解釋成果，如巷道實(shí)見(jiàn)為撓曲，而解釋成果為斷層等等;不準(zhǔn)確是三維地震成果與井下采掘工程實(shí)見(jiàn)不一致。

輔助指標(biāo)(一)：背向斜軸、構(gòu)造和地質(zhì)現(xiàn)象的偏移情況(含煤層埋藏深度的精度)。

輔助指標(biāo)(二)：背向斜軸、構(gòu)造和其他地質(zhì)現(xiàn)象的規(guī)模大小。

2) 當(dāng)?shù)卣鸾忉層袠?gòu)造或地質(zhì)現(xiàn)象存在，而實(shí)際揭露的不是該構(gòu)造或地質(zhì)現(xiàn)象，而是另外的構(gòu)造或地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)，從物探技術(shù)本身存在多解性的角度出發(fā)是合理的，也遵循上述原則。

3) 《MT/T 897—2000煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》中三維地震勘探工作程度要求之外的構(gòu)造和其他地質(zhì)現(xiàn)象可不做評(píng)價(jià)并另外說(shuō)明。若對(duì)其驗(yàn)證準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)時(shí)，主要以地震勘探網(wǎng)度所能達(dá)到的分辨極限為界來(lái)統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)。

3.2　三維地震勘探評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在上述構(gòu)造的各種因素中，構(gòu)造名稱(chēng)是決定因素，根據(jù)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)決定因素評(píng)價(jià)一般采用0/1法評(píng)價(jià)，即：此項(xiàng)指標(biāo)具有一票否決權(quán)，是主要指標(biāo)，評(píng)價(jià)時(shí)以主要指標(biāo)為主要依據(jù)；其他因素為次要依據(jù)，分別按輔助指標(biāo)(一)、輔助指標(biāo)(二)的順序逐一評(píng)定。

本標(biāo)準(zhǔn)是在目前煤田三維地震勘探所進(jìn)行的地震地質(zhì)條件復(fù)雜及以上地區(qū)和主要采用的5 m×10 m CDP網(wǎng)格條件下進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1和表2。

表1　三維地震準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)新標(biāo)準(zhǔn)

注：本標(biāo)準(zhǔn)中的地質(zhì)構(gòu)造及現(xiàn)象評(píng)價(jià)的最小尺度以5 m×10 m CDP網(wǎng)度的地震分辨率為準(zhǔn)。

表2　三維地震準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)新標(biāo)準(zhǔn)

注：本標(biāo)準(zhǔn)中的地質(zhì)構(gòu)造及現(xiàn)象評(píng)價(jià)的最小尺度以5 m×10 m CDP網(wǎng)度的地震分辨率為準(zhǔn)。

4　結(jié)　論

三維地震勘探成果的準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由構(gòu)造形態(tài)的真?zhèn)?、偏移距離、規(guī)模大小綜合考慮，劃分為三個(gè)等級(jí)：準(zhǔn)確、較準(zhǔn)確和不準(zhǔn)確。

三維地震勘探成果準(zhǔn)確率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立能夠推動(dòng)三維地震勘探技術(shù)更好地發(fā)揮其作用，更進(jìn)一步地促進(jìn)提高勘探單位的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，同時(shí)又能進(jìn)一步提高煤炭企業(yè)高效利用三維地震資料指導(dǎo)采掘生產(chǎn)和規(guī)劃采區(qū)布置，帶動(dòng)提升行業(yè)發(fā)展水平。