三維地震勘探與鉆探技術(shù)的結(jié)合在煤礦勘查中的應(yīng)用

馬相霞

山東省煤田地質(zhì)局第四勘探隊(duì) 山東 濰坊 261206

1 勘探區(qū)概況

某煤業(yè)有限責(zé)任公司盤區(qū),以往地質(zhì)工作顯示該盤區(qū)存在一條NE走向的大斷層(F2),2005年礦山在推測(cè)斷層穿越位置施工一個(gè)鉆孔1911,揭露了180多米的破碎帶,但沒(méi)有見(jiàn)煤。F2斷層及附近地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和煤炭資源的確切情況,對(duì)礦井工作面的布置和大巷的開(kāi)拓工程的布置至關(guān)重要,對(duì)礦井的可持續(xù)發(fā)展作用巨大,因此,對(duì)F2斷層區(qū)進(jìn)行勘探工作十分必要。

勘查區(qū)位于S1向斜東翼,地層整體為NE走向的單斜構(gòu)造,傾向NW,地層傾角9-10°。地層由老到新為奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)、石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)、石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)、二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)、二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)、二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)、第四系(Q)。含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)和二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)。本次工作的主煤層3號(hào)煤層賦存于二疊系下統(tǒng)山西組。

2 三維地震

2.1 工作任務(wù) 查明勘查區(qū)內(nèi)落差≥5m的斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀及延伸長(zhǎng)度,對(duì)落差≥3m的斷點(diǎn)及勘探中遇到的疑點(diǎn)、不確定點(diǎn)予以解釋。查明直徑≥25m的陷落柱,盡可能查明20m左右的陷落柱。查明該區(qū)可采煤層的底板起伏形態(tài),并繪制煤層等厚線圖。查明波幅大于或等于10m的褶曲。

2.2 勘探成果

(1)控制了3號(hào)煤層的構(gòu)造形態(tài),并繪制了3號(hào)煤層底板構(gòu)造圖。本區(qū)3號(hào)煤層構(gòu)造形態(tài)具有繼承性,煤層底板形態(tài)總體為一個(gè)NE走向的單斜構(gòu)造形態(tài),其間發(fā)育多個(gè)褶曲,解釋誤差一般不大于1.5%。

(2)勘探區(qū)內(nèi)解釋斷層29條(命名為F1-F29),斷距3-20m左右,均為正斷層。結(jié)果顯示,1911鉆孔附近存在兩條斷層F5、F6(見(jiàn)地震剖面)。F5斷層走向NW,傾向SW,傾角75°左右;斷層落差10m,斷層錯(cuò)斷兩層主要煤層,斷至奧陶系地層,區(qū)內(nèi)控制長(zhǎng)度266m。參與評(píng)級(jí)斷點(diǎn)20個(gè),其中A級(jí)9個(gè),B級(jí)6個(gè),C級(jí)5個(gè),經(jīng)斷點(diǎn)評(píng)級(jí)該斷層屬可靠正斷層。F6與F5斷層相鄰,也就是1911鉆孔揭露存在的斷層(NE走向正斷層),本次地震解釋落實(shí)了該斷層,F6斷層走向NW,傾向SW,傾角75°左右;斷層落差10m,斷層錯(cuò)斷兩層主要煤層斷至奧陶系地層,區(qū)內(nèi)控制長(zhǎng)度332m。參與評(píng)級(jí)斷點(diǎn)32個(gè),其中A級(jí)15個(gè),B級(jí)9個(gè),C級(jí)8個(gè),經(jīng)斷點(diǎn)評(píng)級(jí)屬可靠正斷層。本次成果與以往地質(zhì)資料對(duì)比顯示,原F2(***NE走向斷層)為NW走向斷層,本次命名為F6斷層。

(3)勘探區(qū)解釋陷落柱3個(gè)。陷落柱地震特征明顯(振幅減弱、頻率降低、同相軸延遲、反射波雜亂等),結(jié)論可靠;

(4)預(yù)測(cè)了新生界地層厚度及3煤層的厚度變化趨勢(shì)。地震振幅屬性預(yù)測(cè)煤層厚度趨勢(shì),由于受物探預(yù)測(cè)技術(shù)制約及斷裂帶等地質(zhì)因素的影響,預(yù)測(cè)精度存在誤差,預(yù)測(cè)結(jié)果供參考。

3 鉆探驗(yàn)證

3.1 工作任務(wù) 按照礦山生產(chǎn)的安排,在**盤區(qū)生產(chǎn)平巷開(kāi)拓之前,為了查明**盤區(qū)斷層斷裂特征及附近主要目煤層的構(gòu)造形態(tài),查明**盤區(qū)內(nèi)可采煤層的厚度及埋深變化趨勢(shì),為大巷跨越斷層的掘進(jìn)和**區(qū)的生產(chǎn)提供地質(zhì)依據(jù)。礦山于2020年5月至2020年7月在該盤區(qū)施工5個(gè)鉆孔。

3.2 鉆探結(jié)論

(1)細(xì)查明了**盤區(qū)F6斷層附近區(qū)域3號(hào)煤層賦存情況。

(2)查明了F5斷層、F6斷層破碎帶的空間分布,F5斷層產(chǎn)狀斷層走向NW-NNW,呈舒緩波狀,傾向SW,傾角60°左右,斷層落差約10m;F6斷層產(chǎn)狀斷層走向NW-NNW,呈舒緩波狀,傾向SW,傾角55-60°左右,斷層落差15m;查明了F5、F6斷層對(duì)煤層賦存狀態(tài)的影響;初步查明了F5斷層為導(dǎo)水性差斷層、F6斷層為導(dǎo)水性較差斷層,為礦山平巷設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。

(3)根據(jù)鉆孔揭露煤層情況與最新巷道揭露煤層情況,修編了3號(hào)煤層底板等高線圖。煤層底板深度比三維地震結(jié)果整體提升10m左右,煤層構(gòu)造及煤層分布范圍、特點(diǎn)與三維地震結(jié)果一致。

(4)根據(jù)鉆孔和以往地質(zhì)資料評(píng)述了勘查區(qū)3號(hào)煤層的頂?shù)装骞こ痰刭|(zhì)特征、煤層瓦斯含量、煤的自然傾向性、煤塵爆炸危險(xiǎn)性等開(kāi)采技術(shù)條件。

4 結(jié)論

三維地震技術(shù)與鉆探技術(shù)的成果結(jié)合在****煤業(yè)有限責(zé)任公司**盤區(qū)的勘查中取得了令人滿意的效果。地震解釋與鉆探揭露對(duì)應(yīng)關(guān)系大部分吻合,誤差在三維地震技術(shù)的誤差范圍之內(nèi)。因此,目前來(lái)看,三維地震技術(shù)在解決煤田構(gòu)造和煤層分布形態(tài)等方面具有很大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì),鉆探的驗(yàn)證為三維地震的結(jié)果起到了對(duì)比和認(rèn)證的作用。兩種技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用會(huì)為礦山的生產(chǎn)建設(shè)提供有力的技術(shù)保障。