三維三分量采區(qū)地震勘探應(yīng)用效果

梁　英

摘要：邢臺(tái)礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司邢東礦首采區(qū)是該礦二今后幾年的主采區(qū)。為了進(jìn)一步探明該區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、主要可采煤層的賦存狀況，從而給采區(qū)設(shè)計(jì)和工作面設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料，邢臺(tái)礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司決定對(duì)該區(qū)進(jìn)行三維三分量地震勘探。

關(guān)鍵詞：三維三分量；地震勘探；S波；P波；采區(qū)設(shè)計(jì)；工作面設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2009）15-0026-02

一、概況

邢東礦位于河北省邢臺(tái)市的東郊，礦區(qū)中心距邢臺(tái)市4km左右，隸屬邢臺(tái)縣宴家屯鄉(xiāng)管轄。

本次地震勘探的地質(zhì)任務(wù)為：

1．查明區(qū)內(nèi)主要可采煤層2、9煤層，底板標(biāo)高及構(gòu)造形態(tài)，解釋深度誤差不大于1%。

2．查明區(qū)內(nèi)落差大于3m的斷層的性質(zhì)及產(chǎn)狀，其平面擺動(dòng)不超過(guò)±l0m，落差小于3m的斷層也盡量給予解釋。

3．控制區(qū)內(nèi)新生界的厚度及變化情況，深度誤差不大于2%。

4．控制區(qū)內(nèi)直徑大于25m的陷落柱。

二、地震地質(zhì)條件

該區(qū)交通方便，京廣鐵路及京廣公路從勘探區(qū)西側(cè)通過(guò)，勘探區(qū)內(nèi)地形高差變化很小，地形平坦。區(qū)內(nèi)村莊較多，果園和菜地連片，給地震野外施工及獲取連續(xù)地震時(shí)間剖面帶來(lái)一定困難。

本區(qū)潛水位6m左右，有利于成孔和炸藥震源激發(fā)；地層多為耕作黃土，局部為砂地，檢波器安置條件一般。沖積層上部和底部普遍存在的礫石層也使激發(fā)能量受到一定的影響，但總的來(lái)說(shuō)，淺層地震地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單。

新生界第四系與下伏基巖呈角度不整合接觸，第四系且以沖積相的砂土，粘土、礫石層為主，厚度200～300m之間，其巖性密度和速度與下伏基巖存在很大差異，為一個(gè)很好的波阻抗界面，形成的反射波TQ，在P波剖面上表現(xiàn)出一個(gè)相位，S波剖面上由于淺，處理時(shí)沒(méi)有得到。P波剖面上To波能量較弱，但可連續(xù)追蹤，頻率較高，且與后面反射波呈角度不整合，為解釋第四系提供了依據(jù)。

首采區(qū)內(nèi)煤系地層是由砂巖、泥巖、石灰?guī)r、煤層等組成，從測(cè)井資料中還知道煤層密度約1.2～1.6g/cm3，速度約2000～2200m/s，因此與其它圍巖形成一個(gè)較好的波阻抗介面，具備產(chǎn)生反射波的條件。尤其是2、8、9煤全區(qū)煤層較厚，且沉積穩(wěn)定，與實(shí)際記錄中可以看到兩個(gè)強(qiáng)反射波，2煤層反射波定義為T2波，該波為本次勘探的主要標(biāo)準(zhǔn)反射波之一，且具備能量強(qiáng)，連續(xù)性好、波形穩(wěn)定，全區(qū)普遍發(fā)育，易于追蹤對(duì)比，是此次勘探的基礎(chǔ)。8、9煤層反射波定義為T9波。現(xiàn)為一個(gè)強(qiáng)相位。此波也是本區(qū)主要標(biāo)準(zhǔn)波之一，能量強(qiáng)，波形較穩(wěn)定，頻率較T2波低。三個(gè)波的關(guān)系，TQ波除與T2，T9波呈角度不整合外，且與T2、T9為近平行關(guān)系。由此可見，深層地震地質(zhì)條件良好。

三、資料處理

本區(qū)的三維三分量地震資料處理是在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息處理與研究中心進(jìn)行的。信息中心有地震數(shù)據(jù)處理所需的各種計(jì)算設(shè)備和軟件，包括轉(zhuǎn)換波處理模塊，為三維三分量地震資料處理提供了有利的條件。結(jié)合本項(xiàng)目的地質(zhì)任務(wù)及處理目標(biāo)，采用了保真高分辨率處理手段。

經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)確定最終處理流程為（三維縱波地震資料處理流程）：

目標(biāo)勘探、目標(biāo)處理是今后地震勘探工作走向系統(tǒng)工程化的主要標(biāo)志，本次地震勘探實(shí)質(zhì)上是按系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)思想來(lái)組織和進(jìn)行的。因而針對(duì)所要達(dá)到的地質(zhì)任務(wù)，按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，把處理目標(biāo)定位為：

1．采用全三維多分量處理技術(shù)進(jìn)行處理，處理網(wǎng)格為l0m×20m×1ms，最終成果網(wǎng)格5m×10m×1ms。

2．?dāng)?shù)據(jù)處理中，在保證主要目的層的連續(xù)性的基礎(chǔ)上，盡可能拓寬有效波的頻帶，以保證對(duì)小構(gòu)造的分辨能力。

3．處理過(guò)程中盡可能保證有效層位及輔助層位的反射波的動(dòng)力學(xué)特征，即實(shí)現(xiàn)高保真處理。

4．選好偏移速度場(chǎng)，確保反射層位的正確歸位。

四、資料解釋

經(jīng)過(guò)處理所獲得的三維地震時(shí)間剖面包含著豐富的地質(zhì)信息，資料解釋就是將其中一些信息識(shí)別出來(lái)，并將其轉(zhuǎn)換成地質(zhì)語(yǔ)言提供給地質(zhì)工作者。

（一）地震波的地質(zhì)意義

利用區(qū)內(nèi)鉆孔資料、井旁時(shí)間剖面，確定各組反射波與地層的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1．TQ反射波：在新生界第四系底界上部發(fā)育了一套平行反射波組，在P波剖面上有時(shí)表現(xiàn)為三個(gè)強(qiáng)相位，有時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)相位、但與下部反射波呈角度不整合。即新生界第四系與下伏基巖呈角度不整合接觸，但由于下伏基巖頂界面巖性橫向變化大，且受風(fēng)化剝蝕射波（組）能量一般，連續(xù)性一般，波形穩(wěn)定性一般，但與下伏基巖呈角度不整合接觸關(guān)系在全區(qū)容易識(shí)別出來(lái)。

2．T2反射波：為2煤及2下煤層對(duì)應(yīng)的復(fù)合波，為本區(qū)主要標(biāo)準(zhǔn)反射波之一，能量強(qiáng)，連續(xù)性好，波形穩(wěn)定，頻率較低，全區(qū)普遍發(fā)育，易于追蹤對(duì)比，是本次勘探的最重要目的層。在P波剖面上，視周期為12～15ms，一般為13ms，主頻大約為70Hz。在S波資料上，視周期為15～25ms，一般為18ms，主頻大約為50Hz。在P波資料上基本為一個(gè)強(qiáng)相位，在S波資料上通常為一個(gè)強(qiáng)相位，有時(shí)也分開為兩個(gè)強(qiáng)相位。

3．T9反射波：為8煤與9煤對(duì)應(yīng)的復(fù)合波，為本區(qū)主要標(biāo)準(zhǔn)反射層之一，也是本次勘探的重要目的層之一。能量強(qiáng)，連續(xù)性好，波形比較穩(wěn)定，頻率較低，全區(qū)普遍發(fā)育，易于追蹤對(duì)比。在P波剖面上，基本上為一個(gè)強(qiáng)相位。在S波剖面上，該復(fù)合波有時(shí)能夠分開。

4．T2反射波與T9反射波在P波剖面上相距約為80～100ms，通常約為90ms；在S波剖面上相距約為128～140ms，通常約為130ms。T2波與T9波一起通常表現(xiàn)為一套波組，上、下兩個(gè)強(qiáng)相位（分別為T2波與T9波），中間夾一個(gè)能量強(qiáng)的復(fù)合波（通常為相距較近的兩個(gè)強(qiáng)相位）。這也是對(duì)比T2與T9反射波的重要依據(jù)之一。

邢東礦首采區(qū)三維三分量地震資料（P波）解釋是在插值為5m×l0m×lms網(wǎng)格數(shù)據(jù)體上進(jìn)行的，采用在工作站LANDMARK上人機(jī)聯(lián)作解釋與手工解釋相結(jié)合的方式完成的。

（二）斷層解釋

斷層的解釋是本次地震勘探的首要任務(wù)，從所獲資料分析，本區(qū)斷層較發(fā)育。

1．較大斷層的解釋落差較大的斷層，在時(shí)間剖面上斷點(diǎn)反映比較清晰，主要表現(xiàn)為一個(gè)波系或一個(gè)波組突然錯(cuò)斷，或強(qiáng)相位轉(zhuǎn)換，有時(shí)還伴有斷面波或繞射波出現(xiàn)。

2．小斷層的解釋。落差較小的斷層在時(shí)間剖面上斷點(diǎn)反映不如大斷層明顯 ，主要表現(xiàn)為反射波同相軸的扭曲或能量突變等特征。

3．?dāng)鄬拥慕M合。將相鄰時(shí)間剖面上位置相近、性質(zhì)相同、落差相當(dāng)或落差有規(guī)律變化的斷點(diǎn)組合成同一條斷層。

五、勘探效果

1．應(yīng)用了三分量資料。解釋中不僅使用了P波資料，而且還使用了S波資料。這在國(guó)內(nèi)屬于研究階段的先進(jìn)技術(shù)。目前在國(guó)內(nèi)煤田勘探中應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)還不多見。

2．應(yīng)用水平疊加剖面與疊加偏移剖面兩套資料進(jìn)行交互檢查、認(rèn)證與補(bǔ)充。這種方式有利于可靠地識(shí)別特殊波，確定褶曲及斷層位置。

3．利用三維三分量地震資料豐富信息能更準(zhǔn)確地落實(shí)構(gòu)造位置及形態(tài)，有利于準(zhǔn)確確定斷層（尤其是小斷層）位置。三維地震資料數(shù)據(jù)豐富，CDP網(wǎng)格密度為5m×10m，遠(yuǎn)密于二維地震資料網(wǎng)格密度。三維地震采集了P波與s波信息，而普通二維地震資料只有P波信息。s波資料在確定斷層位置（尤其是小斷層）方面起到了較好的輔助作用。同時(shí)，利用三維地震資料可以在解釋工作站上根據(jù)需要任意抽取不同方向的數(shù)據(jù)，加密數(shù)據(jù)網(wǎng)格，能夠從更好的角度來(lái)觀察斷層或構(gòu)造形態(tài)。

4．能夠發(fā)現(xiàn)斷距較小的小斷層。在解釋出的構(gòu)造圖中，斷層條數(shù)增加。三維地震疊偏資料經(jīng)過(guò)三維空間歸位處理，對(duì)繞射波、斷面波等異常波有較好的壓制作用。使得斷面的反射波對(duì)斷層下盤影響減小，因而能夠更清楚地在疊偏剖面上識(shí)別斷層位置，發(fā)現(xiàn)更多的斷層。利用垂直剖面與水平切片相結(jié)合及放大功能等優(yōu)勢(shì)，能夠發(fā)現(xiàn)落差少于1/4個(gè)相位的小斷層，并且使得解釋出的斷層平面組合更趨合理。（1）查明了2煤、9煤底板標(biāo)高及形態(tài)，并繪制了1:2000煤層底板等高線圖，解釋深度誤差<1%。又發(fā)現(xiàn)多個(gè)次級(jí)褶曲，大吳莊一先于村背斜軸線被DFl5錯(cuò)斷并扭曲，原北張村向斜在于煤被DF10分割成兩個(gè)，進(jìn)一步控制了2煤、9煤的形態(tài)。（2）查明了區(qū)內(nèi)落差≥3m以上斷層38條，落差大于等于3m，小于5m的斷層8條；落差大于等于5m小于10m斷層7條；落差大于等于10m小于20m的斷層5條；落差大于等于20m小于40m的3條，落差大于等于40m的1條：修改原勘探斷層9條，基本相符的5條。（3）查明了第四系厚度變化情況，即西北薄、東南厚，深度誤差小于2%。（4）本區(qū)無(wú)有直徑≥25m陷落柱。

六、結(jié)論

本次三維三分量地震勘探程序合理，方法正確，成果依據(jù)充分，煤層底板標(biāo)高深度解釋誤差均小于1%，第四系厚度誤差小于2%，斷層平面擺動(dòng)誤差小于±10m，達(dá)到合同要求，完成了地質(zhì)任務(wù)，給采區(qū)設(shè)計(jì)和工作面設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料。

參考文獻(xiàn)

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