鐵煤集團(tuán)大興煤礦巖漿巖區(qū)三維地震勘探方法

段宏群 程增慶 梁樹(shù)民 高國(guó)軍

摘 要:在對(duì)鐵煤集團(tuán)大興煤礦巖漿巖勘探分析的基礎(chǔ)上,從數(shù)據(jù)采集、資料處理、巖漿巖體識(shí)別預(yù)測(cè)等方面,系統(tǒng)介紹了大興煤礦巖漿巖地震勘探的新進(jìn)展、新方法,并從地震勘探施工條件、巖漿巖體識(shí)別等方面對(duì)大興煤礦巖漿巖的地震勘探進(jìn)行了闡述。綜合分析認(rèn)為:大興煤礦巖漿巖具備開(kāi)展地震勘探的條件,成果質(zhì)量滿(mǎn)足煤炭開(kāi)采的要求。

關(guān)鍵詞:巖漿巖三維地震勘探大興煤礦

中圖分類(lèi)號(hào):TD7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(b)-0050-02

鐵法煤田巖漿巖主要分布在鐵法煤田的東西兩緣,特別是西南部最為發(fā)育,鐵法煤田巖漿巖具有多期活動(dòng)并與斷層關(guān)聯(lián)度高的特點(diǎn)。鐵法煤田大興煤礦巖漿活動(dòng)形式分為侵入與噴出兩種,侵入巖對(duì)煤系和煤層均產(chǎn)生不同程度的破壞作用,噴出巖一般影響較小。大興井田位于鐵法煤田的西南部,位于鐵法煤田巖漿活動(dòng)發(fā)育最強(qiáng)的區(qū)域,巖漿巖活動(dòng)與區(qū)域特征基本一致,有噴出和侵入兩種,噴出巖主要為玄武巖,侵入巖主要為輝綠巖。輝綠巖大面積侵入煤系地層之中,對(duì)煤系地層特別是上部發(fā)育的主要可采煤層影響破壞較大。

巖漿巖活動(dòng)加強(qiáng)了斷裂的發(fā)育程度,斷裂的產(chǎn)生又為巖漿巖的侵入活動(dòng)提供了條件,巖漿巖的劇烈活動(dòng)使得大興煤礦的更加復(fù)雜。巖漿巖對(duì)本區(qū)構(gòu)造的影響表現(xiàn)為三個(gè)方面:(1)使煤層圍巖的連續(xù)性遭到破壞；(2)改變了原有的斷裂空間按形態(tài)；(3)使煤層頂?shù)装宓漠a(chǎn)狀和構(gòu)造形態(tài)發(fā)生改變。

巖漿巖的侵入使得煤層的宏觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,局部煤層被吞蝕,煤層變質(zhì)程度局部變高、變簿、煤層灰分增高。噴出和侵入兩種形式的巖漿巖的給地震勘探工作帶來(lái)困難,在煤炭開(kāi)采過(guò)程中遇上巖漿巖時(shí)一般措施是停止掘進(jìn)或返回一定距離另開(kāi)巷道。而用常規(guī)的鉆探、測(cè)井及地質(zhì)理論預(yù)測(cè)方法難以探明巖漿巖的賦存狀態(tài),所以急需探索新的勘探技術(shù)。

1巖漿巖的特征

研究和認(rèn)識(shí)巖漿巖賦存規(guī)律是做好巖漿巖區(qū)地震勘探的基礎(chǔ)。巖漿巖的不規(guī)則性使其不像沉積巖那樣容易控制和預(yù)測(cè)。因此,掌握巖漿巖生成機(jī)理、賦存規(guī)律,有助于更合理更準(zhǔn)確地利用地震勘探資料確定巖漿巖賦存狀態(tài)和破壞范圍。

1.1 巖漿巖侵入地質(zhì)規(guī)律

巖漿在噴出地面之前的噴出過(guò)程中遇到裂隙、斷裂時(shí)則會(huì)沿?cái)鄬訃姲l(fā)、遇軟弱巖層時(shí)則易沿軟弱層侵入,在巖漿巖冷卻后形成侵入巖(圖1)。形成巖株、巖墻,巖脈、巖蓋等。規(guī)模較大的長(zhǎng)寬達(dá)幾千米或幾十千米,規(guī)模較小的長(zhǎng)寬則為幾厘米或幾米(圖2)?；桶邘r沿著煤層侵入為主,高溫?zé)霟岬膸r漿攜帶大量氣體由地殼深處沿?cái)鄬油ǖ郎仙?到煤系地層中,遇到上部堅(jiān)硬的巖層后巖漿先由巖石強(qiáng)度相對(duì)較小的上含煤段2-3、4-2、7-2、9煤層順煤層、頂板或?qū)娱g侵入后壓力得到釋放,下含煤段在12、14-1、15-2、16煤層順煤層、頂板或底板侵入后壓力得到釋放。當(dāng)煤層厚度越大時(shí)巖漿巖的侵入范圍越大。熾熱的巖漿侵入煤層后一方面熔蝕煤層,一方面在煤層中穿入,巖漿冷卻后呈層狀、串珠狀、透鏡狀等各種形體形成巖漿巖。

1.2 巖漿巖侵入方式

在大興煤礦巖漿巖的侵入方式主要為:巖墻、巖株、巖脈,沿煤層頂板、沿煤層底板或煤層中間等各種侵入方式均常見(jiàn),巖漿巖附近的煤層局部焦化或置換額煤層。

噴出巖:主要為玄武巖,深灰綠色或紫褐色,致密堅(jiān)硬,邊緣地帶常呈灰色。礦物組成以普通輝石、基性斜長(zhǎng)石、磁鐵礦為主,對(duì)煤系地層影響不大。478號(hào)鉆孔附近為一巖漿巖溢出口,以Ｆ52號(hào)斷層為溢出通道,侵入體自下而上直穿全部含煤地層直至地表。在侏羅系地層中以巖墻為主,其中多以小規(guī)模的巖床侵入于煤系地層中,穿過(guò)侏羅系地層后逐漸轉(zhuǎn)化為巖床。

侵入巖:以輝綠巖為主,中心相呈深灰、綠色,粗粒全晶質(zhì),以普通輝石、橄欖石、基性斜長(zhǎng)石、磁鐵礦為主,邊緣大部分呈灰色、灰白色,在斷裂帶附近見(jiàn)熔巖角礫。輝綠巖多處沿?cái)嗔岩绯?在井田內(nèi)分布較廣泛,在煤礦生產(chǎn)中多處實(shí)見(jiàn)。

2巖漿巖的地震探測(cè)技術(shù)

大興煤礦地震地質(zhì)條件為厚巖漿巖發(fā)育區(qū)(厚度為23.2～135.9m),巖漿巖對(duì)反射地震波的有散射及屏蔽效應(yīng)。在探測(cè)煤層時(shí),在地震采集時(shí)難以獲得高信噪比的原始記錄,室內(nèi)地震資料處理時(shí)對(duì)提高煤層波的成像質(zhì)量,、解釋及地質(zhì)研究時(shí)識(shí)別巖漿巖的反射波是關(guān)鍵。

采集參數(shù)采用10m×10m的面元、0.5ms采樣率、48次覆蓋,提高采集資料的質(zhì)量。同時(shí),在過(guò)村莊及出那個(gè)礦石廠礦時(shí),在障礙物區(qū)采用小炸藥量激發(fā)保證淺層的疊加次數(shù)提高信噪比。

資料處理中,對(duì)炮集進(jìn)行F-K域?yàn)V波減弱線性干擾,采用拉冬變換法壓制多次波；為了提高成像質(zhì)量,采用迭代速度分析實(shí)現(xiàn)高精度疊加、確定性反褶積、疊后反褶積等處理技術(shù)獲得高信噪比的處理成果。解釋時(shí)首先通過(guò)人工合成記錄確定地震波的屬性,進(jìn)行剖面對(duì)比解釋,結(jié)合巖層切片及等時(shí)切片等多屬性資料在平面上的分布特點(diǎn),進(jìn)行巖漿巖的解釋與構(gòu)造分析,確定巖漿巖的邊界范圍與分布。

巖漿巖煤層吞噬區(qū)是指:在該區(qū)煤層吞噬區(qū)是指煤層被巖漿巖破壞造成的無(wú)煤帶。故煤層缺失帶的解釋是根據(jù)以下特點(diǎn)進(jìn)行的:

(1)地震波特征為同相軸中斷,出現(xiàn)空白帶,空白帶趨勢(shì)連線兩端點(diǎn)沒(méi)有時(shí)差,且上下層位連續(xù)?；蛎簩硬ㄍ噍S變?nèi)趸虿ㄐ巫兓?厚層巖漿巖在地震時(shí)間剖面上表現(xiàn)為丘狀反射,見(jiàn)圖3。

(2)在順層切片上表現(xiàn)為橢園或不規(guī)則條帶狀異常,見(jiàn)圖4。

本區(qū)發(fā)現(xiàn)類(lèi)似以上特征的煤層波發(fā)育區(qū),據(jù)此認(rèn)為本區(qū)存在巖漿巖煤層吞噬區(qū)發(fā)育范圍,除完成了常規(guī)的地質(zhì)任務(wù)外,還圈出了一長(zhǎng)軸長(zhǎng)約150m,短軸長(zhǎng)約100m的薄煤區(qū)。后經(jīng)礦方巷探驗(yàn)證,準(zhǔn)確率高達(dá)85%,為煤礦采煤工作面的布置提供了基礎(chǔ)資料。通過(guò)精細(xì)解釋圈定勘探區(qū)內(nèi)4-2、7-2、12煤層巖漿巖吞蝕區(qū),在4-2煤層中發(fā)現(xiàn)巖漿巖吞蝕區(qū)14個(gè),在7-2煤層中上發(fā)現(xiàn)巖漿巖吞蝕區(qū)9個(gè),在12煤層中發(fā)現(xiàn)巖漿巖吞蝕區(qū)6個(gè)。

3巖漿巖勘探展望

在大興煤礦巖漿巖地震勘探的到成功后,在鐵法礦區(qū)巖漿巖區(qū)的煤炭地震勘探近幾年獲得了多項(xiàng)成果,巖漿巖地震識(shí)別取得了初步成果,但由于巖漿巖成因特殊,地震波場(chǎng)復(fù)雜,在多層煤的勘探勘探中還存在下組煤信噪比不高的問(wèn)題。在大興煤礦巖漿巖的勘探中,通過(guò)加強(qiáng)巖漿巖波場(chǎng)的基礎(chǔ)理論研究,巖漿巖地震勘探還需要研究如下問(wèn)題:

(1)加強(qiáng)巖漿巖區(qū)地震采集技術(shù)研究,加強(qiáng)巖漿巖區(qū)地震波場(chǎng)分離工作,將煤層波與巖漿巖反射波進(jìn)行有效的分離,提高成像質(zhì)量。利用鉆孔地震合成記錄研究巖及那個(gè)眼巖漿巖的地質(zhì)屬性,進(jìn)行巖漿巖對(duì)比分析和解釋,提高巖漿巖的識(shí)別能力,提高成果精度。

(2)發(fā)展巖漿巖地震多屬性預(yù)測(cè)分析技術(shù),利用測(cè)井資料進(jìn)行波阻抗反演,利用巖漿巖和煤層的阻抗差異建立巖漿巖地震波阻抗識(shí)別樣式,確定巖漿巖的空間分布范圍及展布。

參考文獻(xiàn)

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