三維地震勘探在東勝煤田的應(yīng)用

張曉東

摘要：三維地震勘探技術(shù)引入煤礦采區(qū)勘探以來(lái)，在解決煤礦地質(zhì)小構(gòu)造問(wèn)題方面是一種行之有效的勘探手段。已在煤田采區(qū)勘探中取得顯著的地質(zhì)效果，其解決復(fù)雜地質(zhì)問(wèn)題的能力為煤礦生產(chǎn)所廣泛證實(shí)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)構(gòu)造；三維地震勘探；效果

前言：三維地震勘探技術(shù)是是一項(xiàng)集物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)為一體的綜合性應(yīng)用技術(shù)，它能將地下圖像更加清晰的、直觀的展現(xiàn)出來(lái)。其應(yīng)用目的是為了使地下目標(biāo)的構(gòu)造圖像更加清晰、位置預(yù)測(cè)更加可靠。同時(shí)，三維地震勘探技術(shù)具有橫縱向分辨率高、成本低、周期短等突出優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為礦石能源構(gòu)造勘探必不可少的手段，它大大提高了我國(guó)能源勘探的效率，對(duì)降低能源勘探成本、縮短勘探開(kāi)發(fā)的周期、使經(jīng)濟(jì)效益最大化具有重要意義。

1、概況

1.1地質(zhì)條件。工作區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市境內(nèi)，礦區(qū)大地構(gòu)造為華北地臺(tái)鄂爾多斯臺(tái)向斜、東勝隆起的東南部，構(gòu)造較簡(jiǎn)單，為一單斜構(gòu)造，傾向W-SW w。傾角1～20。構(gòu)造較簡(jiǎn)單。區(qū)內(nèi)為全隱蔽含煤地層，含煤地層為中生界侏羅系，主要含煤段為侏羅系的中下統(tǒng)延安組。

1.2地震地質(zhì)條件。工作區(qū)地形起伏較小，海拔標(biāo)高為+1195～1314m，地表多被風(fēng)積沙、沙土覆蓋，人煙稀少，干擾因素少。區(qū)內(nèi)表層被第四系風(fēng)積沙和沙土覆蓋，無(wú)基巖出露，無(wú)潛水面。根據(jù)實(shí)地踏勘全區(qū)覆蓋層均為沙土，速度橫向變化小，激發(fā)條件一般。本礦區(qū)內(nèi)煤層儲(chǔ)存比較穩(wěn)定，煤層厚度大，煤層的特征與其他巖層的差別比較大，在這種情況下有利于地震反射波的形成。因此工作區(qū)地震地質(zhì)條件良好，各煤層反射波波形突出，能量強(qiáng)，信噪比高，煤層之間的波組關(guān)系穩(wěn)定、清晰，分辨率高。

2、三維地震勘探方法及效果

2.1三維地震野外采集儀器。工作區(qū)使用目前世界最先進(jìn)的儀器設(shè)備，法國(guó)產(chǎn)428x1多道遙測(cè)數(shù)字地震儀，該儀器具有靈活、機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)。24位模數(shù)轉(zhuǎn)換，動(dòng)態(tài)范圍大，頻帶寬，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，信號(hào)采集不失真等優(yōu)點(diǎn)。

2.2野外數(shù)據(jù)采集方法。采用規(guī)則束狀觀測(cè)系統(tǒng)14線3炮（中點(diǎn)激發(fā)）接收線垂直地層走向布置，全區(qū)采用42道點(diǎn)的反應(yīng)為同相軸錯(cuò)斷、分叉、強(qiáng)相位轉(zhuǎn)移、振幅變?nèi)醯?。落差小的斷層多為扭曲。根?jù)觀測(cè)系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，褶曲通過(guò)水平時(shí)間切片進(jìn)行分析。根據(jù)褶曲形態(tài)及走向、傾向，來(lái)分析推斷礦床的斷層分布情況、以及小斷裂帶的分布等地質(zhì)現(xiàn)象。落差較大的斷點(diǎn)表現(xiàn)為反射波同相軸的明顯錯(cuò)斷、扭曲、分叉合并等現(xiàn)象。進(jìn)而確定斷點(diǎn)的存在及落差的大小。

2.3地震資料的解釋方法。三維地震時(shí)間剖面的對(duì)比和二維一樣即利用時(shí)間剖面的同相軸、波形、振幅強(qiáng)度、波組特征等進(jìn)行綜合對(duì)比在解釋時(shí)，充分利用解釋系統(tǒng)的局部放大及多種顯示功能對(duì)資料進(jìn)行多次反復(fù)對(duì)比，來(lái)控制煤層的構(gòu)造發(fā)育。

由鉆孔資料確定標(biāo)準(zhǔn)反射波與地質(zhì)層位的對(duì)應(yīng)關(guān)系

T2波的對(duì)比：T2波是分別來(lái)自2煤層組的復(fù)合反射波。該波組能量強(qiáng)，連續(xù)性好，能全區(qū)連續(xù)追蹤。T2波是控制煤系構(gòu)造形態(tài)的主要反射波。

T3波的對(duì)比：T3波是來(lái)自3煤層組的復(fù)合接收24次覆蓋（橫向4次、縱向6次）、CDP網(wǎng)格5m×10m，炮點(diǎn)網(wǎng)格20m×40m，檢波點(diǎn)網(wǎng)格1 0m×20m，采樣率0.5ms，采樣長(zhǎng)度1.5s。野外測(cè)量工作采用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行，經(jīng)有關(guān)部門驗(yàn)收，認(rèn)為本次測(cè)量工作方法正確，施工精度高，成果可靠，完全滿足三維地震勘探要求。

2.4地震資料解釋原則

資料解釋就是將地震收集的資料轉(zhuǎn)變成勘探成果的過(guò)程，它是一個(gè)綜合技術(shù)的結(jié)合，包括物探知識(shí)、地質(zhì)規(guī)律解釋經(jīng)驗(yàn)等技術(shù)。通過(guò)工作人員對(duì)三維地震的資料進(jìn)行分析，可以充分體現(xiàn)其優(yōu)越性，工作人員根據(jù)三維的成像特點(diǎn)和高精度數(shù)據(jù)包的信息，對(duì)三維地震勘探處的礦床資料進(jìn)行精確的分析和解釋，能夠充分體現(xiàn)三維地震勘探的優(yōu)越性和精準(zhǔn)度。

（1）利用區(qū)內(nèi)鉆孔資料與過(guò)孔的時(shí)間剖面對(duì)比來(lái)確定反射波的所表示的地質(zhì)意義。（2）煤系地層的起伏和次級(jí)褶曲的控制。追蹤煤層反射波同相軸，勾繪出各煤層的形態(tài)。（3）以選定的標(biāo)準(zhǔn)反射波為主要對(duì)象，根據(jù)反射波同相振幅、波形、波組特征和時(shí)差進(jìn)行綜合對(duì)比追蹤。在垂直剖面上構(gòu)造變化和利用區(qū)內(nèi)鉆孔資料與過(guò)孔的時(shí)間剖面對(duì)比來(lái)確定反射波的所表示的地質(zhì)意義。（4）煤系地層的起伏和次級(jí)褶曲的控制。追蹤煤層反射波同相軸，勾繪出各煤層的形態(tài)。（5）以選定的標(biāo)準(zhǔn)反射波為主要對(duì)象，根據(jù)反射波同相振幅、波形、波組特征和時(shí)差進(jìn)行綜合對(duì)比追蹤。T4波的對(duì)比：T 4波是來(lái)自4煤層組的復(fù)合反射波。T5波的對(duì)比：T5波是來(lái)自5煤層組的復(fù)合反射波。

構(gòu)造解釋：①斷點(diǎn)解釋：時(shí)間剖面上，煤層反射波能量強(qiáng)波形特征明顯，連續(xù)性好，在有效波的追蹤對(duì)比解釋中，同相軸的中斷等異常顯示是斷點(diǎn)解釋的依據(jù)。②新老構(gòu)造對(duì)比：三維地震勘探后對(duì)本區(qū)小構(gòu)造進(jìn)行了嚴(yán)密的控制，對(duì)原勘探發(fā)現(xiàn)的斷層進(jìn)行了修改，地震勘探前后，總體構(gòu)造形態(tài)變化不大。

依據(jù)《煤碳煤層氣地震勘探規(guī)范》，工作區(qū)共解釋斷點(diǎn)138個(gè)，組合斷層7條。在參與評(píng)價(jià)的6條斷層中：可靠斷層4條，較可靠斷層2條：按性質(zhì)分類：7條斷層全部為正斷層。按落差分類：落差大于10m的斷層2條，落差在5～10m的斷層2條。工作區(qū)整體構(gòu)造簡(jiǎn)單，大部分區(qū)域分布的小構(gòu)造，礦區(qū)東南邊界地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，通過(guò)三維地震的勘探可以發(fā)現(xiàn)該區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育，三維地震勘探對(duì)礦區(qū)的建設(shè)提供了地質(zhì)參考。礦井設(shè)計(jì)部門及時(shí)修改了采區(qū)設(shè)計(jì)，調(diào)整了采區(qū)采煤工作面的布置。

結(jié)論：通過(guò)上述三維地震勘探技術(shù)在礦井勘探設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以得知三維地震勘探技有助于礦井設(shè)計(jì)，三維地震勘探技的勘探成功將會(huì)為采區(qū)和工作的設(shè)計(jì)布局提供參考，同時(shí)縮短了建井時(shí)間，三維地震技術(shù)的應(yīng)用效果非常好，并為生產(chǎn)取得了良好的效益。