試析三維地震技術(shù)在探測煤礦地質(zhì)構(gòu)造中的應用

陳超

摘? 要：如今社會的正常運轉(zhuǎn)離不開煤礦資源，這是因為煤礦資源與工業(yè)生產(chǎn)活動有著密切的聯(lián)系，開展煤礦資源開采活動需詳細掌握區(qū)域地質(zhì)條件?；诖耍恼绿接懱綔y煤礦地質(zhì)構(gòu)造任務的基本情況，并討論探測方法及技術(shù)措施的使用，深入思考三維地震技術(shù)在探測煤礦地質(zhì)構(gòu)造中的具體應用情況。從地質(zhì)地震條件、地形條件、解釋地震地質(zhì)、解釋煤層區(qū)等方面入手進行總結(jié)，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦地質(zhì);巖石硬度;網(wǎng)格加密

中圖分類號：P631.4? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）21-0171-02

Abstract： Nowadays， the normal operation of society is inseparable from coal mine resources， because there is a close relationship between coal mine resources and industrial production activities， and it is necessary to grasp the regional geological conditions in detail to carry out coal mining activities. Based on this， this paper discusses the basic situation of the task of exploring coal mine geological structure， discusses the use of detection methods and technical measures， and thinks in depth about the specific application of three-dimensional seismic technology in the exploration of coal mine geological structure. It is summarized from the aspects of geological and seismic conditions， topographic conditions， interpretation of seismogeology， interpretation of coalbed areas， etc.， for reference.

Keywords： coal mine geology; rock hardness; grid densification

引言

在探測煤礦地質(zhì)構(gòu)造中運用三維地震技術(shù)能獲得較為準確的探測數(shù)據(jù)，所獲得的地質(zhì)資料有利于地質(zhì)構(gòu)造的研究，在預測煤炭厚度變化趨勢的工作中也能發(fā)揮一定作用，從而有效解決煤炭生產(chǎn)后備接替基地的相關(guān)問題。在不同的區(qū)域內(nèi)，地質(zhì)概況有較大差異，會深刻影響到煤礦地質(zhì)的構(gòu)造情況。

1 探測煤礦地質(zhì)構(gòu)造任務的基本情況

比如在某次三維地震勘探工作中，共需要完成三維地震線束7束，探勘的面積是4.2平方千米。測得偏移前的覆蓋面積是4.65平方千米，該工程的施工面積是5.35平方千米，共有3871個生產(chǎn)物理點，這一數(shù)字超過了設(shè)計的生產(chǎn)物理點324個?？碧絽^(qū)域內(nèi)有一條小河，該小河常年有水。該區(qū)域中的最高點位于中西部，測得標高為834米，該區(qū)域的最低處位于中東部，測得標高為792米，最大高差為42米。從測得的數(shù)據(jù)和實際情況來看，該區(qū)域的地勢比較平坦，在該區(qū)域內(nèi)常年種植莊稼農(nóng)作物[1]。

2 探測方法及技術(shù)措施

探測活動應保證原始數(shù)據(jù)的準確性，探測的過程應該按照相應的設(shè)計要求進行。國家對煤炭煤層氣地震勘探活動有相應的規(guī)范標準，對煤炭資源勘探工程也有相應的要求。在確定各種參數(shù)時，應運用試驗的方法。在選擇技術(shù)措施的工作中，應當將不同的地質(zhì)條件考慮在內(nèi)，在整個施工過程中，試驗活動都不可或缺。應該采取的技術(shù)措施為查看檢測儀器的功能是否正常，對此需展開周期性的檢測項目，目的在于保證儀器在施工過程中能正常使用。具體進行的測量活動應達到相應的精度要求，要保證每一個炮點的位置編號都是準確的，都有唯一的位置和編號，便于野外施工的有效進行，同時也為做好資料處理奠定良好的基礎(chǔ)。測量組在完成相應的工作時，應提前設(shè)置好相應的地震測線，在確保不存在計算失誤的情況下才能正式投入使用。另外需要測量的指標還包括實際施工時移動的炮點和檢波點的坐標，做好高程的測量工作，除此之外還要提供表明地物的測量圖示。在構(gòu)建觀測系統(tǒng)的工作中，應該按照示意圖的有關(guān)指示。要盡量減少空炮、空道的應用，除非是要消除較大的障礙物。按照設(shè)計的標準要求激發(fā)井深，科學控制藥量。將炸藥沉放深度作為激發(fā)井深的設(shè)計依據(jù)。在埋置檢波器的工作中，應堅持的原則是挖坑、插直和壓實，要將風吹草動的干擾降低到最小。

3 三維地震技術(shù)在探測煤礦地質(zhì)構(gòu)造中的應用

3.1 淺層區(qū)和深層區(qū)的地震地質(zhì)條件

比如在某地區(qū)內(nèi)采區(qū)大多被黃土所覆蓋，有非常多的耕地。在淺表層，巖土主要是黃土、坡積物、亞黏土和風化的巖石。由于前表層的沉積物受到了含水程度和巖性差異的影響，產(chǎn)生了多種干擾波，包括溝塬之間產(chǎn)生的次生干擾波和側(cè)面波。正是因為如此，該地區(qū)淺層的地震地質(zhì)條件不夠好。對該地區(qū)深層的地震地質(zhì)條件加以分析，發(fā)現(xiàn)采區(qū)內(nèi)含有煤巖層的沉積環(huán)境不夠穩(wěn)定，呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定狀態(tài)的是上下層的巖性組合和煤巖層的巖性組合。在主要的標志層和煤層的鉆孔測井曲線中，差別特征比較明顯，區(qū)分形態(tài)難度不大，其內(nèi)部物理性質(zhì)也有很大的不同，由此可見該地區(qū)的深層地震地質(zhì)條件比較好。

3.2 成孔需考慮地表和地形條件

在選用成孔工具的過程中，要將地表和地形條件考慮在內(nèi)，可使用風鉆完成巖石出露區(qū)的成孔工作。該過程的工作原理是借振動的力量將巖石震碎，從而形成粉末，之后還要使用高壓氣流將粉末沖走。巖石硬度越大，使用該技術(shù)的效果就越好，在具體的應用中表現(xiàn)出的優(yōu)點是使用輕便，基本不會受到地形條件的影響，可到達的最大深度是6米。如果需要在表層有薄土層或者是風化層的位置上使用該技術(shù)，則需要先將土層清理干凈。運用水鉆和人工推磨鉆完成黃土覆蓋區(qū)的成孔工作。水鉆的適用區(qū)域是黃土覆蓋區(qū)，人工推磨鉆成孔的技術(shù)主要運用于水鉆無法到達的區(qū)域，通常情況下，這些區(qū)域內(nèi)的地形條件都比較差。坡積物區(qū)的鉆孔工作需要用到人工鋼釬，將多個煤礦井組合起來，以形成激發(fā)效果，為了保證能正確選擇激發(fā)點的位置，應當堅持“五避五就”的原則，需要躲避的區(qū)域有干、高、碎、陡、土的位置，“就”的五個區(qū)域分別是濕、低、整、緩、巖。而在黃土區(qū)內(nèi)，就應該堅持如下原則：在地形上需避高就低，在近地表速度上應避低就高，而在黃土以及礫石方面則應該堅持避土就礫的原則，選擇黃土應該堅持避厚就薄的原則，就黃土含水性而言，應該堅持避干就濕的原則。展開成孔工作需運用不同的成孔方法，能夠?qū)⒌匦?、地表、地質(zhì)條件考慮在內(nèi)，從而科學處理本區(qū)的成孔問題[2]。使得成孔的到位率達到符合要求的標準，獲得較為均勻的疊加次數(shù)，得到較為優(yōu)質(zhì)的成孔質(zhì)量。

3.3 反映煤礦三維地震全程地質(zhì)情況

運用礦井三維地震全程地質(zhì)勘探預測方法，優(yōu)化三維地震處理的效果，并進一步提高解釋的精度。查明地質(zhì)構(gòu)造情況，主要覆蓋的范圍是采掘活動會影響到的區(qū)域。在實際勘探的過程中，能起到約束作用的是巷道揭露和鉆探的結(jié)果。鉆探在其中能夠起到垂向的線狀約束作用，而巷道揭露起到的作用是約束水平的線狀。在完成了上述工作之后，需要實時驗證三維地震勘探的結(jié)果，并做好分析和評價工作。在三維地震勘探的最終結(jié)果中，還需要將驗證和分析后的可采煤層地址信息運用其中。對勘探區(qū)的結(jié)果進行再處理，主要是借助于迭代反饋的方法，主要面向不符合探測精度要求的勘探區(qū)的結(jié)果。需再次進行處理、解釋和應用的操作。當采掘活動不斷發(fā)生變化，就會出現(xiàn)更多煤層揭露的情況，與此同時約束條件也會不斷發(fā)生變化，能夠?qū)崿F(xiàn)全過程良好控制三維地震數(shù)據(jù)的地質(zhì)動態(tài)，最后所獲得的數(shù)據(jù)資料就能夠反映煤礦三維地震的全程地質(zhì)情況。

3.4 用于解釋地震地質(zhì)

比如在某次探測活動中，將其中某一個煤層所形成的反射波命名為T3波，從探勘的結(jié)果來看，T3波有著比較好的連續(xù)性，在時間剖面上所形成的特征是二正一負，經(jīng)合成后形成了地震的記錄比對，在下層位置與3號煤層底板相對應。T3波表現(xiàn)出了較為明顯的特征，能夠在全區(qū)內(nèi)完成連續(xù)追蹤對比活動。在確定地震反射波的任務中，具體情況是地震波系有著很高的相似度，而且勘探區(qū)地層的整體沉積情況也比較穩(wěn)定，在局部位置上存在地層厚度和巖性異常的情況，同時也表現(xiàn)出細微的差異，而這對整個波組關(guān)系所產(chǎn)生的影響并不明顯。在確定本次地震資料的極性時，經(jīng)過了大量的分析對比，3號煤層底板與T3波的正相位相互對應，將T3波下覆約64ms的地震波命名為15-3號煤層的反射波，用T15波來表示。在三維偏移數(shù)據(jù)體上對比追蹤反射波，在確定層位的工作中，應該把合成記錄和鉆孔資料作為重要依據(jù)，從而較好實現(xiàn)井和井相互之間的連續(xù)對比追蹤活動，在此基礎(chǔ)上還需要將反射波的波組特征應用其中，以較好完成追蹤活動。完成解釋數(shù)據(jù)的工作，可以在160m×160m的網(wǎng)格上進行，在此條件下就能總結(jié)出勘探區(qū)的基本構(gòu)造形態(tài)和相應的布局特征。確定全區(qū)構(gòu)造方案應該在20m×20m的網(wǎng)格中進行，完成該步驟之后還需要將網(wǎng)格加密至5m×5m。

3.5 用于解釋煤層區(qū)

比如在某區(qū)域內(nèi)勘探地層的走向是北東向，整體的走向是南北向的背斜。背斜的軸部在0709孔和檢7孔之間，另外還會發(fā)育著次一級的褶曲構(gòu)造。在勘探區(qū)域內(nèi)的南部有斷層和安昌斷層，并形成了一個地塹。從探測的數(shù)據(jù)資料來看，探測區(qū)域內(nèi)東北部3號煤層底板的最大標高是450米，斷層上盤3號煤層底板的最小標高是20米。經(jīng)測量得到地層的傾角大多是在4°到10°這個范圍內(nèi)。比如位于07091孔東背斜軸部附近地層的傾角大約為4°。在預測15號煤層的厚度時，會用到T15反射波的地震信息，已知資料來源于0708孔和GZ25孔15號煤層[3]。在預測的過程中，由于收集到的資料不足，而且預測的兩個孔洞距離非常近，在反演整個探勘區(qū)的實際情況時有一定缺陷，另外從煤層自身結(jié)構(gòu)而言，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)較為復雜的特點，所預測的煤層厚度與實際情況并不符合，因此預測活動并沒有起到現(xiàn)實作用，另外通過綜合性的分析，認為該預測區(qū)的15號煤層沒有缺失區(qū)的存在。

4 結(jié)束語

綜上所述，在探測煤礦地質(zhì)構(gòu)造中應用三維地震技術(shù)，為展開全面的探測活動提供技術(shù)支持，更好進行二次分析，給出較為科學且符合實際的解釋資料。能分析出淺層區(qū)和深層區(qū)的地震地質(zhì)條件，能反映煤礦三維地震全程地質(zhì)情況，進行成孔作業(yè)需考慮地表和地形條件，另外運用三維地震技術(shù)還能解釋地震地質(zhì)和煤層區(qū)。

參考文獻：

[1]李斌坤.地質(zhì)構(gòu)造超前探測中瑞利波技術(shù)應用分析[J].能源與節(jié)能，2020（04）：182-183.

[2]張花花.地質(zhì)構(gòu)造對煤炭開采的影響分析[J].石化技術(shù)，2020，27（03）：336-337.

[3]吳琰杰.三維地震技術(shù)在探測煤礦地質(zhì)構(gòu)造中的應用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2019（02）：149-150+156.