談在復雜地表條件下的煤田三維地震勘探

何星

（青海煤炭地質一0五勘探隊，青海 西寧 810007）

1 地形及地貌、地震地質條件

1.1 地形及地貌

以寧夏地區韋州韋二勘探區為例，該區內以風積沙漠地貌為主。區內地形平緩，地勢由南向北逐漸降低。地貌類型主要有緩坡丘陵、洪積扇、風沙地、洪積平原及苦水河、甜水河的河谷平原類型為主。由于受長期沙化的影響，多被風積沙覆蓋，風積沙呈新月形沙丘，構成風成地貌。

1.2 地震地質條件

1.2.1 淺層地震地質條件

測區淺層地層為新近系紅土和第四系砂礫層、黃土，第四系砂礫層黃土結構疏松，孔隙發育，疏松的干砂及砂礫層對地震波能量吸收衰減極為強烈。大部分地段無潛水位。淺層地震地質條件橫向變化較大，激發層位不易掌握，這些復雜的淺表層地震地質條件對地震勘探的激發、接收都十分不利，淺層地震地質條件較差。

1.2.2 中、深層地震地質條件

煤田三維地震勘探的主要煤層頂底板基本上以砂巖、粉砂巖為主，可采煤層與圍巖密度和速度差異較大，波阻抗界面明顯，能產生可追蹤的能量較強的反射波。但區內主要煤層埋深變化較大，可采和局部可采煤層層數較多，煤層厚度較薄，各煤層反射波易產生相互干涉，形成復合波。因此本區中、深層地震地質條件一般。

2 取得的地質成果

通過本次施工查明了勘探區內可采煤層中發育的落差5m以上、復雜地段8m以上的斷層，對落差3-5m的斷點作出解釋，并盡量給予組合，斷層平面位置擺動不大于30m；查明了勘探區內主要可采煤層的露頭位置，平面位置不超過30m；查明了勘探區內主要可采煤層波幅5m以上的褶曲；查明了主要可采煤層的賦存狀態，并編制了煤層底板等高線圖，深度誤差小于1.5%；控制新生界厚度變化情況；預測主要可采煤層厚度變化趨勢，圈定可采煤層中可能存在的異常顯現。

3 技術難點

通過本次對寧夏韋州二韋井田三維地震勘探野外采集總結了一套行之有效的施工方法。

3.1 該區地表屬半沙漠區，激發、接收條件復雜，成孔極為困難，大部分地段無潛水位，激發層位不易掌握，選擇合理的激發方式、激發層位及檢波器的埋置以獲取有效波至關重要。

3.2 地表高差變化較大，低、降速帶變化劇烈，難以建立準確的表層結構模型，靜校正值變化大、不易求準，導致靜校正問題復雜化，影響同相疊加。

3.3 煤層深、淺變化較大、地層傾角大，對反射波的散射嚴重，空間成像難度加大。區內煤層局部存在缺失顯現，影響有效反射波的品質。

3.4 測區煤層層數多，層間距較小，地震波高頻受松散層及上部煤層吸收衰減快，很難提高深層分辨率，將其可靠的分離開。

4 解決方法

針對以上問題通過點、段實驗的分析，相關技術人員和礦方技術人員做了采集論證工作，就高分辨率三維地震勘探解決半沙漠區煤層構造形態精度及厚度分辨能力進行理論預測。

4.1 根據地質任務要求，以理論計算為原則，在參考前期地震地質資料的基礎上采用8線8炮制束狀觀測系統，384道接收，檢波點網格20×40m，單井2㎏TNT高速成型柱狀炸藥激發，激發深度14-18m，組合壓電檢波器接收，24次覆蓋(縱向6次，橫向4次)，428XL數字地震儀記錄，檢波點與炮點的定位采用GPS一次定位與地震波初至二次定位相結合。

4.2 由于在該地區地震波高頻受松散層及上部煤層吸收衰減快，很難提高深層分辨率，將其可靠的分離開；進而采用了428XL數字地震儀記錄（它的優點是動態范圍大，頻帶寬，抗干擾能力強，穩定性好，強弱信號均能同時記錄，信號采集保真度高）。

4.3 該區目的層深淺變化較大，地表松散及礫巖層濾波作用，目的層反射波高頻成分衰減嚴重。根據檢波器頻率特性曲線分析，中頻檢波器頻率特性上低截斜率緩且頻帶寬，是接收中高頻信號的理想檢波器。并采用組合60Hz兩并兩串壓電檢波器接收（采用了挖坑20-30cm深插直插緊并埋置檢波器的方法）來壓制隨機干擾，提高信噪比。

4.4 采用CDP10m×10m面元采集，0.5ms采樣，提高空間采樣率，避免產生空間假頻，以滿足勘探目標橫向分辨率的要求；采用24次高覆蓋疊加，壓制干擾，提高信噪比。

4.5 本區目的層傾角較大且埋藏較淺，采用中間發炮觀測方法，能量集中，成像效果較好。同時還避免了微震和檢波器松動引起的野外高頻干擾。并做了低速帶調查，為靜校正提供可靠的資料。

4.6 鉆機打孔后炸藥沉到孔底，藥柱直徑與孔徑相同，滿足耦合條件，然后密封，確保了最佳激發能量。

4.7 采用了現場處理機，初步疊加剖面，進行現場質量監控，確保最佳采集參數。

4.8 對后期的資料處理中始終注意對高頻信息做保護，以提高分辨率。重點抓住隨機噪聲衰減、靜校正、速度分析、大傾角三維空間成像偏移四個主要環節，使斷層顯示清晰、位置準確。

4.9 利用相干體水平切片和三維可視化技術，確定斷層的平面組合及空間展布。與礦方技術人員密切配合，共同解釋，達到人機聯作解釋，提高解釋的精確度與合理性，利用地震反演技術解釋煤層厚度變化、分析地質異常體。

4.10 本次施工測量工作也是至關重要的環節，使用GPS移動衛星定位系統，提供精確的炮、檢點坐標及高程，對偏移炮、檢點及恢復性激發點進行二次準確測量，并做好記錄。按順序建立數據庫，對離散數據擬合，并繪出地表模型，進行鉆孔深度校正，求出精確的時深轉換速度，消除統一基準面與浮動基準面之間的充填時間值，精確繪制煤層底板標高構造圖。

結論

通過對該區的實地施工表明，形成了一套適于復雜地表條件下煤田勘探與開發的采集及處理流程。體現煤田三維地震采集及處理的技術特點。由于受各種條件限制，受測區激發和接受條件的限制，個別區域所采集的資料質量較差，面波干擾較強，所解釋的斷層落差和擺動有可能出現較大偏差，應進一步進行精細分析與解釋。獲取高分辨率、高信噪比、高保真度的地震資料，利用先進的解釋軟件技術，是能夠完成預定地質任務的。

[1] 徐奭.韋二井田首采區三維地震勘探設計[M].安徽：安徽煤田地質局物探測量隊，2009.

[2] 張愛敏.煤礦采區三維勘探技術[M].北京:煤炭工業出版社，1996.

[3] Cordsen A.，Peirce J.W.著.陸上三維地震勘探的設計與施工[M].俞壽朋等譯.河北:石油地球物理勘探局.1996.