談在復(fù)雜地表?xiàng)l件下的煤田三維地震勘探

何星

（青海煤炭地質(zhì)一0五勘探隊(duì)，青海 西寧 810007）

1 地形及地貌、地震地質(zhì)條件

1.1 地形及地貌

以寧夏地區(qū)韋州韋二勘探區(qū)為例，該區(qū)內(nèi)以風(fēng)積沙漠地貌為主。區(qū)內(nèi)地形平緩，地勢(shì)由南向北逐漸降低。地貌類(lèi)型主要有緩坡丘陵、洪積扇、風(fēng)沙地、洪積平原及苦水河、甜水河的河谷平原類(lèi)型為主。由于受長(zhǎng)期沙化的影響，多被風(fēng)積沙覆蓋，風(fēng)積沙呈新月形沙丘，構(gòu)成風(fēng)成地貌。

1.2 地震地質(zhì)條件

1.2.1 淺層地震地質(zhì)條件

測(cè)區(qū)淺層地層為新近系紅土和第四系砂礫層、黃土，第四系砂礫層黃土結(jié)構(gòu)疏松，孔隙發(fā)育，疏松的干砂及砂礫層對(duì)地震波能量吸收衰減極為強(qiáng)烈。大部分地段無(wú)潛水位。淺層地震地質(zhì)條件橫向變化較大，激發(fā)層位不易掌握，這些復(fù)雜的淺表層地震地質(zhì)條件對(duì)地震勘探的激發(fā)、接收都十分不利，淺層地震地質(zhì)條件較差。

1.2.2 中、深層地震地質(zhì)條件

煤田三維地震勘探的主要煤層頂?shù)装寤旧弦陨皫r、粉砂巖為主，可采煤層與圍巖密度和速度差異較大，波阻抗界面明顯，能產(chǎn)生可追蹤的能量較強(qiáng)的反射波。但區(qū)內(nèi)主要煤層埋深變化較大，可采和局部可采煤層層數(shù)較多，煤層厚度較薄，各煤層反射波易產(chǎn)生相互干涉，形成復(fù)合波。因此本區(qū)中、深層地震地質(zhì)條件一般。

2 取得的地質(zhì)成果

通過(guò)本次施工查明了勘探區(qū)內(nèi)可采煤層中發(fā)育的落差5m以上、復(fù)雜地段8m以上的斷層，對(duì)落差3-5m的斷點(diǎn)作出解釋?zhuān)⒈M量給予組合，斷層平面位置擺動(dòng)不大于30m；查明了勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層的露頭位置，平面位置不超過(guò)30m；查明了勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層波幅5m以上的褶曲；查明了主要可采煤層的賦存狀態(tài)，并編制了煤層底板等高線圖，深度誤差小于1.5%；控制新生界厚度變化情況；預(yù)測(cè)主要可采煤層厚度變化趨勢(shì)，圈定可采煤層中可能存在的異常顯現(xiàn)。

3 技術(shù)難點(diǎn)

通過(guò)本次對(duì)寧夏韋州二韋井田三維地震勘探野外采集總結(jié)了一套行之有效的施工方法。

3.1 該區(qū)地表屬半沙漠區(qū)，激發(fā)、接收條件復(fù)雜，成孔極為困難，大部分地段無(wú)潛水位，激發(fā)層位不易掌握，選擇合理的激發(fā)方式、激發(fā)層位及檢波器的埋置以獲取有效波至關(guān)重要。

3.2 地表高差變化較大，低、降速帶變化劇烈，難以建立準(zhǔn)確的表層結(jié)構(gòu)模型，靜校正值變化大、不易求準(zhǔn)，導(dǎo)致靜校正問(wèn)題復(fù)雜化，影響同相疊加。

3.3 煤層深、淺變化較大、地層傾角大，對(duì)反射波的散射嚴(yán)重，空間成像難度加大。區(qū)內(nèi)煤層局部存在缺失顯現(xiàn)，影響有效反射波的品質(zhì)。

3.4 測(cè)區(qū)煤層層數(shù)多，層間距較小，地震波高頻受松散層及上部煤層吸收衰減快，很難提高深層分辨率，將其可靠的分離開(kāi)。

4 解決方法

針對(duì)以上問(wèn)題通過(guò)點(diǎn)、段實(shí)驗(yàn)的分析，相關(guān)技術(shù)人員和礦方技術(shù)人員做了采集論證工作，就高分辨率三維地震勘探解決半沙漠區(qū)煤層構(gòu)造形態(tài)精度及厚度分辨能力進(jìn)行理論預(yù)測(cè)。

4.1 根據(jù)地質(zhì)任務(wù)要求，以理論計(jì)算為原則，在參考前期地震地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上采用8線8炮制束狀觀測(cè)系統(tǒng)，384道接收，檢波點(diǎn)網(wǎng)格20×40m，單井2㎏TNT高速成型柱狀炸藥激發(fā)，激發(fā)深度14-18m，組合壓電檢波器接收，24次覆蓋(縱向6次，橫向4次)，428XL數(shù)字地震儀記錄，檢波點(diǎn)與炮點(diǎn)的定位采用GPS一次定位與地震波初至二次定位相結(jié)合。

4.2 由于在該地區(qū)地震波高頻受松散層及上部煤層吸收衰減快，很難提高深層分辨率，將其可靠的分離開(kāi)；進(jìn)而采用了428XL數(shù)字地震儀記錄（它的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)范圍大，頻帶寬，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)弱信號(hào)均能同時(shí)記錄，信號(hào)采集保真度高）。

4.3 該區(qū)目的層深淺變化較大，地表松散及礫巖層濾波作用，目的層反射波高頻成分衰減嚴(yán)重。根據(jù)檢波器頻率特性曲線分析，中頻檢波器頻率特性上低截斜率緩且頻帶寬，是接收中高頻信號(hào)的理想檢波器。并采用組合60Hz兩并兩串壓電檢波器接收（采用了挖坑20-30cm深插直插緊并埋置檢波器的方法）來(lái)壓制隨機(jī)干擾，提高信噪比。

4.4 采用CDP10m×10m面元采集，0.5ms采樣，提高空間采樣率，避免產(chǎn)生空間假頻，以滿(mǎn)足勘探目標(biāo)橫向分辨率的要求；采用24次高覆蓋疊加，壓制干擾，提高信噪比。

4.5 本區(qū)目的層傾角較大且埋藏較淺，采用中間發(fā)炮觀測(cè)方法，能量集中，成像效果較好。同時(shí)還避免了微震和檢波器松動(dòng)引起的野外高頻干擾。并做了低速帶調(diào)查，為靜校正提供可靠的資料。

4.6 鉆機(jī)打孔后炸藥沉到孔底，藥柱直徑與孔徑相同，滿(mǎn)足耦合條件，然后密封，確保了最佳激發(fā)能量。

4.7 采用了現(xiàn)場(chǎng)處理機(jī)，初步疊加剖面，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控，確保最佳采集參數(shù)。

4.8 對(duì)后期的資料處理中始終注意對(duì)高頻信息做保護(hù)，以提高分辨率。重點(diǎn)抓住隨機(jī)噪聲衰減、靜校正、速度分析、大傾角三維空間成像偏移四個(gè)主要環(huán)節(jié)，使斷層顯示清晰、位置準(zhǔn)確。

4.9 利用相干體水平切片和三維可視化技術(shù)，確定斷層的平面組合及空間展布。與礦方技術(shù)人員密切配合，共同解釋?zhuān)_(dá)到人機(jī)聯(lián)作解釋?zhuān)岣呓忉尩木_度與合理性，利用地震反演技術(shù)解釋煤層厚度變化、分析地質(zhì)異常體。

4.10 本次施工測(cè)量工作也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，使用GPS移動(dòng)衛(wèi)星定位系統(tǒng)，提供精確的炮、檢點(diǎn)坐標(biāo)及高程，對(duì)偏移炮、檢點(diǎn)及恢復(fù)性激發(fā)點(diǎn)進(jìn)行二次準(zhǔn)確測(cè)量，并做好記錄。按順序建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)離散數(shù)據(jù)擬合，并繪出地表模型，進(jìn)行鉆孔深度校正，求出精確的時(shí)深轉(zhuǎn)換速度，消除統(tǒng)一基準(zhǔn)面與浮動(dòng)基準(zhǔn)面之間的充填時(shí)間值，精確繪制煤層底板標(biāo)高構(gòu)造圖。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)該區(qū)的實(shí)地施工表明，形成了一套適于復(fù)雜地表?xiàng)l件下煤田勘探與開(kāi)發(fā)的采集及處理流程。體現(xiàn)煤田三維地震采集及處理的技術(shù)特點(diǎn)。由于受各種條件限制，受測(cè)區(qū)激發(fā)和接受條件的限制，個(gè)別區(qū)域所采集的資料質(zhì)量較差，面波干擾較強(qiáng)，所解釋的斷層落差和擺動(dòng)有可能出現(xiàn)較大偏差，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行精細(xì)分析與解釋。獲取高分辨率、高信噪比、高保真度的地震資料，利用先進(jìn)的解釋軟件技術(shù)，是能夠完成預(yù)定地質(zhì)任務(wù)的。

[1] 徐奭.韋二井田首采區(qū)三維地震勘探設(shè)計(jì)[M].安徽：安徽煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，2009.

[2] 張愛(ài)敏.煤礦采區(qū)三維勘探技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，1996.

[3] Cordsen A.，Peirce J.W.著.陸上三維地震勘探的設(shè)計(jì)與施工[M].俞壽朋等譯.河北:石油地球物理勘探局.1996.