三維地震技術(shù)在白楊河復(fù)雜山區(qū)井田的應(yīng)用

王 燕

（山東省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，山東 濟(jì)南 250104）

白楊河勘探區(qū)位于天山北麓的中低山區(qū)，西南部最高處海拔2256.4m，最低處為勘探區(qū)東北部，海拔標(biāo)高1185m，絕對(duì)高差超過(guò)一千米，相對(duì)高差一般為200～350m，地形復(fù)雜，山勢(shì)陡峻，切割強(qiáng)烈。地勢(shì)南高北低，西高東低。為探明采區(qū)內(nèi)主要煤層的賦存狀況、厚度變化趨勢(shì)、地質(zhì)構(gòu)造特征，給礦井建設(shè)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，對(duì)白楊河井田進(jìn)行了三次三維地震勘探，取得了很好的地質(zhì)效果。

1 井田概況

白楊河井田勘探區(qū)出露地層有中侏羅統(tǒng)西山窯組（J2x）、頭屯河組（J2t）、侏羅系上統(tǒng)齊古組（J3q）、第四系洪積層（Q4pl），有少量下侏羅統(tǒng)三工河組地層出露。

勘查區(qū)煤層賦存于中侏羅統(tǒng)西山窯組地層（J2x）中，主要分布在下段（J2x1）和中段（J2x2）。三維勘探區(qū)內(nèi)16 個(gè)鉆孔以及區(qū)外12 個(gè)鉆孔控制了該段地層。其中ZK6003 孔穿透西山窯組并達(dá)到了三工河組。控制的西山窯組地層厚度414.60～540.80m，平均504.28m。

勘查區(qū)總體形態(tài)為一向北東傾的緩傾斜單斜構(gòu)造，傾角10°～30°。從勘查區(qū)內(nèi)、外基巖出露巖層產(chǎn)狀來(lái)看，局部地層巖層傾角較陡，傾角10°～30°?？傮w來(lái)看，巖層傾向和走向上產(chǎn)狀基本穩(wěn)定。

2 地震地質(zhì)條件

2.1 表層地震地質(zhì)條件

勘探區(qū)各處高差起伏較大，地形復(fù)雜，山勢(shì)陡峻，切割強(qiáng)烈，嚴(yán)重破壞了常規(guī)地震勘探所依托的水平觀測(cè)面的前提?？碧絽^(qū)屬于哈薩克牧民的放牧區(qū)，地表植被發(fā)育，牧草茂盛，是呼圖壁縣優(yōu)良的天然牧場(chǎng)，局部基巖接近裸露。測(cè)區(qū)南部松樹(shù)林茂密，地表常年被腐殖質(zhì)覆蓋，地表沉積松散，低速帶影響較大。本次地震勘探的地表地質(zhì)條件極差。

2.2 淺層地震地質(zhì)條件

勘探區(qū)土層下面的各種砂石、礫石、土壤混雜，給鉆孔帶來(lái)很大的困難。地表淺層激發(fā)地震地質(zhì)條件很差，對(duì)地震波吸收效果很強(qiáng)，對(duì)地震地質(zhì)條件的激發(fā)和接收效果影響很大?？碧絽^(qū)淺層的地震地質(zhì)條件不夠理想。

2.3 中深層地震地質(zhì)條件

該區(qū)為中侏羅統(tǒng)西山窯組含煤地層，煤層均分布在該組地層的下段（J2x1），從下至上編號(hào)為B1、B2……B7。主要可采煤層沉積穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，厚度較大，波阻抗差異較大，是良好的激發(fā)接收層位，深層地質(zhì)地震情況具備形成地震反射波的良好條件。

3 野外施工技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

10 線8 炮720 道接收，每束線布設(shè)接收線10 條，道間距20m，線間距40m，激發(fā)線8 條，炮線網(wǎng)格：20m（橫向）×100m（縱向）。4 個(gè)60Hz 檢波器組合，2 串2 并，同坑埋置，檢波器引線埋置。采用428UL 數(shù)字地震儀，采樣間隔0.5ms，記錄長(zhǎng)度2s。

3.1 試驗(yàn)

該區(qū)試驗(yàn)工作的重點(diǎn)為激發(fā)條件的選擇，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘，勘探區(qū)地表巖性基本一樣，大部分表層是第四系腐植土，下面是土和碎砂巖，只有零星的巖石出露。所以，本區(qū)就不用考慮巖性的變化，只需在煤層埋藏較深和較淺的地方開(kāi)展試驗(yàn)內(nèi)容。

3.2 激發(fā)因素試驗(yàn)

該區(qū)全區(qū)為低山地貌，區(qū)內(nèi)沒(méi)有公路，滿山遍野都是草，屬于哈薩克人的放牧區(qū)，除了表層是腐植土外，下面大部分都是土和碎砂巖，只有極少部分有巖石出露。針對(duì)該區(qū)淺層地震地質(zhì)條件的特點(diǎn)，采用山地鉆機(jī)成孔。具體試驗(yàn)方法是：在試驗(yàn)點(diǎn)上采用L 型，縱向鋪設(shè)40 道，橫向鋪設(shè)40 道，道距參數(shù)10m，每條測(cè)線采用80 道接收。井深試驗(yàn)藥量采用2kg，分別進(jìn)行3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m 的井深試驗(yàn)。藥量試驗(yàn)根據(jù)單井井深試驗(yàn)所確定的井深，再根據(jù)淺層地震地質(zhì)條件有選擇地進(jìn)行1.0kg、1.5kg、2.0kg、2.5kg、3.0kg 試驗(yàn)。

3.3 試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)井深和藥量試驗(yàn)，該區(qū)采用單井激發(fā)、成型柱狀炸藥，單井鉆孔6～7m 井深，TNT 炸藥2kg藥量可以壓制干擾，獲得高信噪比地震數(shù)據(jù)，滿足地震生產(chǎn)的要求。

4 速度研究

三維數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)偏移的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了地下實(shí)際目的層的歸位，人機(jī)聯(lián)合解釋是通過(guò)層位對(duì)比所拾取的時(shí)間相當(dāng)于已實(shí)現(xiàn)空間歸位的垂直時(shí)間，由等時(shí)平面圖轉(zhuǎn)換為構(gòu)造圖只需要做簡(jiǎn)單的垂直時(shí)深轉(zhuǎn)換，這樣能否保證最終構(gòu)造圖的定量精度，取決于時(shí)深轉(zhuǎn)換速度的選擇。區(qū)內(nèi)有可供使用的鉆孔，總體上控制了全區(qū)大構(gòu)造及煤層起伏形態(tài)?？碧絽^(qū)內(nèi)鉆孔數(shù)量較少，且分布不均勻，造成全區(qū)的煤層反射波的速度控制不均勻。雖然我們進(jìn)行了加密速度點(diǎn)控制，但部分地段煤層底板等高線的精度可能受到影響。為求取準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換速度，根據(jù)區(qū)內(nèi)已經(jīng)施工完鉆孔處，標(biāo)定反射波履行時(shí)間和勘探區(qū)目的層煤層埋藏的精確深度可獲得鉆孔區(qū)域的時(shí)—深轉(zhuǎn)換速度，對(duì)全區(qū)速度進(jìn)行分析后，開(kāi)展全區(qū)速度的網(wǎng)格化，可得到全區(qū)時(shí)—深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)。通過(guò)區(qū)外邊界鉆孔進(jìn)行了校正。針對(duì)檢波點(diǎn)高程及激發(fā)井深的變化，選定靜校正基準(zhǔn)面高程為2000m，替換速度為3000m/s。

5 地質(zhì)成果

采用各種技術(shù)方法把經(jīng)過(guò)處理的野外地震數(shù)據(jù)和地震各種成果轉(zhuǎn)化成地質(zhì)成果，不僅僅需要對(duì)地質(zhì)剖面進(jìn)行分析，還要結(jié)合其他地質(zhì)數(shù)據(jù)和各種屬性資料分析地下地質(zhì)構(gòu)造。同時(shí)還需要運(yùn)用地震波的有關(guān)理論進(jìn)行分析對(duì)比，去偽存真。本次地震成果解釋以三維偏移數(shù)據(jù)體為主、疊前偏移數(shù)據(jù)體為輔進(jìn)行解釋（通過(guò)對(duì)疊后偏移數(shù)據(jù)體和疊前偏移數(shù)據(jù)體進(jìn)行剖面分析研究對(duì)比，結(jié)果顯示在有的地段，有的構(gòu)造點(diǎn)疊前偏移剖面清楚，但較多的地段沒(méi)有疊后偏移清晰，總體看是疊后偏移數(shù)據(jù)要優(yōu)于疊前偏移數(shù)據(jù)體，構(gòu)造點(diǎn)清晰，效果明顯。

5.1 煤系地層賦存起伏形態(tài)的控制

B1 煤層內(nèi)區(qū)穩(wěn)定分布，總體形態(tài)為一向北東傾的緩傾斜單斜構(gòu)造，傾角10°～30°。總體來(lái)看，巖層傾向和走向上產(chǎn)狀基本穩(wěn)定。南部?jī)A角最小，大約10°，向北角度逐漸變陡，鉆孔ZK6004 與呼參1 井之間傾角最大，可達(dá)30°。

B7 煤層為井田的局部可采煤層， 總體形態(tài)為一向北東傾的緩傾斜單斜構(gòu)造，傾角10°～30°?？傮w來(lái)看，巖層傾向和走向上產(chǎn)狀基本穩(wěn)定。南部?jī)A角最小，大約10°，向北角度逐漸變陡，鉆孔ZK6004 與呼參1 井之間傾角最大，可達(dá)30°。

5.2 構(gòu)造的控制

煤層總體形態(tài)為一向NE 傾斜的單斜構(gòu)造，區(qū)內(nèi)褶曲不發(fā)育，局部略有起伏。發(fā)育的小褶區(qū)軸向一般為北東向，軸長(zhǎng)較短，幅度在7m 以下。 本區(qū)共組合斷層62 條，包括正斷層28 條，逆斷層34條，斷層走向NE 及NW 向?yàn)橹鳌Ｆ渲新洳畲笥?5m 斷 層 有9 條，10 ～25m 斷 層 有13 條，6～10m斷層有11 條，小于5m 有29 條。因本次鉆探施工的ZK4004孔，將勘探區(qū)內(nèi)的原DF11、DF36進(jìn)行了否定。在勘探區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)波幅大于或等于10m 的褶皺區(qū)。

6 結(jié)論

本次三維地震勘探取得的地質(zhì)成果豐富，圓滿完成了設(shè)計(jì)和合同中的各項(xiàng)任務(wù)，查明了測(cè)區(qū)內(nèi)B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7 煤層構(gòu)造起伏形態(tài)及底板標(biāo)高，嚴(yán)密控制了幅度大于7m 的褶曲及構(gòu)造格局，查明了各煤層中落差≥6m 的斷層及其延展方向和長(zhǎng)度，預(yù)測(cè)了主要煤層B1、B2、B4 的厚度變化趨勢(shì)。各種物性圖件上斷點(diǎn)及構(gòu)造格局清晰，與鉆孔揭露的資料相吻合。