地震勘探技術(shù)在準(zhǔn)東煤田大井一井田的應(yīng)用

葛棟鋒 武艷玲 李麗萍

（1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000；2.山東省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，山東 泰安 271021）

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地東北緣，準(zhǔn)東煤田中部，面積165 km2，煤層賦存面積162 km2，資源量51億噸。主采煤層為西山窯組巨厚B煤層，厚0～66 m，整體上經(jīng)一次和二次分叉，形成了具有巨厚單煤層區(qū)、雙煤層區(qū)（中間有一層較薄巖層夾矸）、多煤層區(qū)（巖層夾矸較多，煤層相對(duì)變薄）特征。地震勘探技術(shù)已廣泛應(yīng)用于準(zhǔn)東煤田勘查工作[1-4]，隨著工作程度進(jìn)一步開(kāi)展，煤田勘探對(duì)地震勘探技術(shù)解決地質(zhì)問(wèn)題的要求越來(lái)越高[5-7]。研究區(qū)充分利用二維、三維地震勘探技術(shù)，結(jié)合測(cè)井和鉆探成果，通過(guò)大量合成地震記錄標(biāo)定煤層標(biāo)準(zhǔn)反射波，根據(jù)地震反演、正演結(jié)果和地震資料反射波特征，圈定了煤層賦存范圍及煤層宏觀結(jié)構(gòu)，查明了厚度變化趨勢(shì)，取得了較好的地震勘探效果。

1 地震條件

1.1 淺層地震地質(zhì)條件

研究區(qū)無(wú)潛水，地表第四系地層廣泛分布，一般厚約10 m，主要由砂、砂土及少量礫石組成，對(duì)地震波的高頻成分有嚴(yán)重的吸收衰減作用，地表地震地質(zhì)條件較差。

1.2 深層地震地質(zhì)條件

研究區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層整體呈近東西～北西走向，向南～南西傾伏的單斜構(gòu)造形態(tài)，局部有起伏，西部煤系地層近東西走向，東部逐漸變?yōu)楸蔽髯呦颍辈考氨睎|部煤層隱伏露頭附近地層傾角較大，在8°～13°之間，中南部大部分傾角為3°～5°。主要目的層埋藏深度40～760 m。三維區(qū)B1煤層的埋藏深度在180～710 m左右，對(duì)地震勘探十分有利。研究區(qū)地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要可采煤層以上無(wú)強(qiáng)反射層覆蓋，干擾波是幾組不同視速度的面波、聲波、淺層折射鳴震和風(fēng)產(chǎn)生的微震干擾，其中風(fēng)的干擾是影響最大的干擾。整體上淺、深層地震地質(zhì)條件較好。

2 地震剖面特征對(duì)比

2.1 地震反射波的標(biāo)定

研究區(qū)主要目的層有三個(gè)明顯的標(biāo)準(zhǔn)波：Tb2波是來(lái)自于B1煤層頂板起伏形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)反射波，Tb1波是來(lái)自于B1煤層底板的起伏形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)反射波，Tb12波是在B1煤層頂、底板反射波之間分層后的標(biāo)準(zhǔn)反射波（圖1）。B1煤層在研究區(qū)東南和西北部分叉為B11和B12煤層，隨著B(niǎo)11和B12煤層分叉間距增大，時(shí)間剖面上可以追蹤到來(lái)自上分層煤層與中間巖層的反射波，該反射波能量強(qiáng)弱變化較大，波型特征的變化與煤層結(jié)構(gòu)及薄互層有關(guān)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)反射波標(biāo)定圖

2.2 煤層結(jié)構(gòu)與地震波型特征

通過(guò)大量合成地震記錄標(biāo)定，煤層反射波的波形特征與煤層宏觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，此特征與大井三井田一致，大致分為合并單煤層區(qū)、一次分叉雙煤層區(qū)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多煤層區(qū)三種類型波形特征。

2.2.1 B1煤層合并區(qū)波形特征

單煤層區(qū)，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有很薄的夾石，該特征亦與鄰區(qū)大井三井田相似，其波形特征表現(xiàn)為煤層頂、底板反射波明顯分開(kāi)，頂波、底波之間為較弱反射（如圖2），頂板為1個(gè)負(fù)相位和1個(gè)正相位形成的較強(qiáng)反射波，底板反射波相對(duì)于頂板反射波能量弱。

圖2 單煤層區(qū)的合成地震記錄（ZKJW0104孔）

2.2.2 B1煤層一次分叉雙煤層區(qū)波形特征

大井礦區(qū)B1煤層整體具有明顯的合并分叉特征，煤層中含一層巖石夾層，使煤層分為上下兩層，由B1煤層一次分叉為B11煤層和B12煤層，形成雙煤層區(qū)。如圖3為ZK0002號(hào)孔B1煤層組上部薄煤層夾厚層、底部厚煤層夾薄層的合成地震記錄。

圖3 雙煤層區(qū)的合成地震記錄（ZK0002孔）

2.2.3 多煤層區(qū)波形特征

多煤層區(qū)煤層宏觀結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，巖石夾層增多，厚度變大，煤層頂、底板反射波之間夾3～4個(gè)反射波（圖4），反射波的能量較強(qiáng)，與單煤層區(qū)和雙煤層區(qū)波形特征明顯不同，易于區(qū)分。

圖4 多煤層區(qū)的合成地震記錄（ZKJ0009孔）

3 地震勘探成果

研究區(qū)B煤層厚0～66 m，經(jīng)一次和二次分叉，形成了具有單煤層區(qū)、雙煤層區(qū)（中間有一層較薄巖層夾矸）、多煤層區(qū)（巖層夾矸較多，煤層相對(duì)變?。┨卣鳎▓D5）。根據(jù)地震反演、正演結(jié)果和地震資料反射波特征，解釋圈定了B1煤層賦存范圍、煤層宏觀結(jié)構(gòu)及其厚度變化趨勢(shì)。如圖6，研究區(qū)西北和東南、西南灰色區(qū)塊為B1煤層合并區(qū)，向中部大致呈北東方向B1煤層分叉為B11、B12煤層（單斜線區(qū)塊），在中部、中南部沉積環(huán)境復(fù)雜，B1煤層組煤層沉積不穩(wěn)定，致使煤層分叉合并普遍存在，呈現(xiàn)出北東向的煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多煤層區(qū)（雙斜線區(qū)塊）。

圖5 煤層地質(zhì)剖面示意圖

圖6 煤層宏觀結(jié)構(gòu)平面分布圖

二維、三維地震資料和35個(gè)鉆孔控制了井田內(nèi)B1煤層合并的單煤層區(qū)，總面積50.62 km2，占煤層賦存區(qū)面積的31%。西北部B1煤層合并區(qū)厚度變化0～42.80 m，煤層厚度變化呈北薄南厚，南部B1煤層合并區(qū)厚度變化10.84～66.00 m，厚度變化呈東北薄、西南厚的趨勢(shì)變化。二維、三維地震資料和46個(gè)鉆孔控制B1煤層分叉（雙煤層區(qū)），面積約50.87 km2，占煤層賦存區(qū)面積的31%。B1煤層的下分層為B11煤層，上分層為B12煤層，北部B1煤層分叉為B11和B12煤層的面積20.56 km2，上分層厚，下分層薄，上分層的厚度在0～22.68 m；南部B1煤層分叉為B11和B12煤層的面積29.40 km2，上分層厚，下分層薄，上分層的厚度在0～36.19 m，下分層的厚度0.4～4 m之間。二維、三維地震資料和67個(gè)鉆孔控制了多煤層區(qū)，多煤層區(qū)大層分為3層，面積60.68 km2，占煤層賦存區(qū)面積的38%。

4 成果驗(yàn)證

根據(jù)地震成果，研究區(qū)選擇了兩個(gè)鉆孔，對(duì)上、下分層B12、B11煤層厚度、底板深度及B1煤層夾矸厚度和一次分叉界線的擺動(dòng)范圍進(jìn)行了驗(yàn)證。對(duì)比情況如表1所示，上、下分層煤層厚度誤差0.41～1.02 m，煤層底板深度誤差0.75～2.05 m，夾矸厚度1.05～1.11 m， B1煤層一次分叉界限的擺動(dòng)范圍27～35 m。經(jīng)驗(yàn)證可知，本次地震勘探成果夾矸解釋厚度準(zhǔn)確控制在0.8～2.0 m之間，一次分叉界限擺動(dòng)范圍小于50 m，精度較高，效果良好。

表1 地震成果預(yù)測(cè)與鉆探驗(yàn)證情況對(duì)比表

5 結(jié)論

（1）利用測(cè)井資料制作合成地震記錄標(biāo)定地震反射波，通過(guò)確定煤層反射波的波形特征與煤層宏觀結(jié)構(gòu)關(guān)系，確定了煤層頂板、底板及分叉區(qū)巖石夾層三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波。

（2）根據(jù)地震反演、正演結(jié)果和地震資料反射波特征，解釋一次、二次分叉分界線和煤層視分叉點(diǎn)平面位置，圈定了煤層賦存范圍及煤層宏觀結(jié)構(gòu)，查明了厚度變化趨勢(shì)。

（3）通過(guò)地震勘探技術(shù)在大井一井田的應(yīng)用分析表明，二維、三維地震在解釋煤層賦存范圍、宏觀結(jié)構(gòu)和厚度變化等效果顯著，較好地指導(dǎo)了煤田勘查工作，可在大型煤田勘查，尤其巨厚煤層勘查中發(fā)揮作用。