地震勘探在準東煤田大井礦區的應用

耿春明

(山東省煤田地質局物探測量隊，山東 泰安　271021)

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地震勘探在準東煤田大井礦區的應用

耿春明

(山東省煤田地質局物探測量隊，山東 泰安271021)

隨著西部煤炭資源勘探程度的進展，地震勘探已在準格爾盆地東緣大面積展開。為滿足新疆準東煤田奇臺縣大井礦區開發和建設年產2000萬t大型礦井的需要，對新疆準東煤田奇臺縣大井礦區三井田進行勘探工作，為礦井建設可行性研究和初步設計提供地質資料。根據礦井開拓方案，在勘查區的先期開采地段采用三維地震勘探方法查明構造和煤層的賦存狀況，其他地段采用二維地震勘探方法控制。經鉆孔驗證,取得良好效果。

地震勘探；應用；準東煤田；大井礦區；新疆

引文格式：耿春明.地震勘探在準東煤田大井礦區的應用[J].山東國土資源，2015,31(6)：49-51. GENG Chunming. Application of Seismic Exploration in Dajing Mining Area of Zhundong Coalfield[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(6):49-51.

0　引言

隨著大型礦井建設的發展，越來越需要為綜采工作面的布局、巷道布置與開拓提供精確細致的地質構造信息[1]。綜采工作面的生產能力和效益在很大程度上依賴于小構造(垂向落差5m左右的斷層，幅度5m左右的褶曲)的查明程度。采區三維地震勘探在全國許多采區得到推廣和應用。我國西部準東地區煤炭資源豐富,準東煤田資源預測儲量達3900億t,目前累計探明煤炭資源儲量為2136億t,是我國目前最大的整裝煤田[2-3]。該文以新疆準東煤田奇臺縣大井礦區三井田二維、三維地震勘探項目為例，詳細介紹二維、三維地震勘探的應用過程，包括采集參數選擇、施工方法、資料處理及構造解釋①山東省煤田地質局物探測量隊，新疆準東煤田奇臺縣大井礦區三井田二維、三維地震勘探報告，2011年。

該次勘探需要地震解決的問題主要是煤層宏觀結構和厚度變化。該區B1煤層結構變化較大，從單一煤層-雙煤層-多煤層的結構變化，其間巖層的夾矸厚度較小，首采區基本處于雙煤層區，有待于三維地震及波阻抗反演重點查明煤層的結構變化[3]。要充分利用地震資料及其連續性，利用煤層頂、底板反射波，定量解釋煤層厚度。

1　勘探區概況

大井礦區位于新疆準東煤田中段，處于大井-將軍廟凹陷構造的北緣，克拉麥里山南麓山前一帶，其大地構造位置在準噶爾地臺東緣的槽臺過渡帶內。受沉積基底構造的控制，準噶爾大型中新生代聚煤盆地在該地區形成一系列鼻狀背斜和簸箕狀向斜相間的裙邊構造形態。三井田位于上述裙邊構造中帳篷溝背斜和奧塔烏克日什向斜中間。區內分布的地層有三疊系、侏羅系、白堊系、第四系。侏羅紀西山窯組是該區的含煤地層。三井田內的含煤巖組有侏羅紀石樹溝群、西山窯組和八道灣組。區內含煤巖組主要為西山窯組B1煤層，為巨厚可采煤層，區內鉆孔實際揭露煤層純煤厚12.26～50.54m，平均可采厚35.27m。

三井田地表地勢總趨勢呈北高南低，地貌形態為殘丘狀剝蝕平原與戈壁，海拔579～882.6m，比高303.6m。區內中部偏東有條南北走向的溝，溝的東部有2個山包，地形起伏大。該區無潛水，區內約有35%面積內分布有大小不等多塊第四紀地層，其厚度約0～20m，大部分地段在10m以內；第四系以砂、礫為主，混合有粘土、亞粘土和砂土，地表為風蝕殘余戈壁礫石，其余地段為巖石出露區。松散的第四紀地層對地震波的高頻成分有嚴重的吸收衰減作用。區內常年多風，刮大風等惡劣自然條件對野外施工有較大影響。綜上，該區表、淺層地震地質條件較差，深層地震地質條件較好。

2　野外數據采集

該次地震勘探采用的儀器為法國SERCEL公司生產的428XL多道數字地震儀。該儀器用光纜交叉線代替了普通數傳電纜，能夠快速、準確地傳輸地震數據，提高數據傳輸速率和儀器的記錄能力，提高野外采集效率[4]。

綜合分析試驗點、試驗段及相應處理結果，確定野外數據采集工作方法如下：①激發條件：單井激發，井深6～12m，TNT高速成型炸藥，藥量2kg。②觀測系統：二維采用96～144道接收，炮點距10～20m，道距10m，有效覆蓋次數24～36次，中間激發觀測系統。三維采用8線8炮制束狀觀測系統，觀測系統具體參數：線距40m,道距20m,接收道數40×8=320道,覆蓋次數4×5=20次,炮線網格80m×20m,CDP網格10m(縱)×10m(橫)。③組合檢波：4個60Hz檢波器，2串2并組合，同坑埋置，檢波器引線埋置。

三井田共完成二維地震主測線5條，聯絡測線11條，測長92400m，生產物理點5140個，試驗物理點46個，總計5186個物理點。先期開采地段三維地震勘探控制面積34.56km2，三維地震勘探施工面積41.55km2，采用8線8炮制束狀三維觀測系統，共完成三維束線35束，三維地震生產物理點23059個，試驗物理點82個，總計三維地震物理點23206個。

野外數據采集使用儀器先進，測線布置合理，采用的施工方法正確，技術措施得當，獲得了高品質的原始資料。

3　地震資料處理

地震資料處理工作分兩步實施，即現場處理及精細處理?，F場處理監控施工質量選擇資料試驗處理參數，進行現場初步資料解釋，以更好地指導野外生產，指導鉆探孔位布置，達到采集、處理、解釋一體化，為確保項目整體質量及工期打下基礎。資料精細處理是在現場處理、解釋初步成果的基礎上，又認真分析了處理成果，圍繞提高分辨率進行。重點強調突出波形、波組特征、努力提高反射波品質和保持相對振幅。主要圍繞振幅處理、靜校正、反褶積、剩余靜校正和偏移等關鍵環節進行。

3.1技術難點

(1)地表起伏較大、地表巖性變化較大，表層結構較復雜，靜校正問題突出。

(2)受地表條件和深層地質條件影響，線性干擾較嚴重；地表含松散的礫石地區由于與地面耦和效果不好有高頻強振幅的聲波干擾；隨機干擾也在原始資料中時有出現。如何有效去除強振幅的線性噪音和聲波干擾是該次處理的關鍵。

(3)煤層勘探對分辨率要求高，戈壁松散砂礫對地震波高頻成分的吸收衰減作用，致使主頻降低。

(4)工區面積較大，地表條件和地下結構變化較大，造成資料頻率與振幅差異加大，一致性問題突出。

3.2針對措施

(1)采用3種靜校正方法進行測試，將單炮記錄和疊加剖面進行多方位的對比，選取合理的靜校正方法和參數，力爭做到將表層低降速帶引起的誤差降到最低。

(2)該區資料存在線性干擾，但炮檢點分布較規則，考慮到線性干擾在三維空間呈圓錐狀分布，首先在共炮線檢波線域消除具有三維特征的線性干擾，然后在炮集消除隨機干擾，進行反褶積后在CMP域再進行隨機干擾的消除。

(3)在提高分辨率的過程中對反褶積的方法和參數進行仔細測試對比，在保證煤層連續性的基礎上提高資料分辨率，使處理成果能夠達到地質任務的要求。

(4)在資料處理過程中時刻關注資料的一致性，應用三維地表一致性反褶積，解決頻率的不一致，應用三維地表一致性振幅補償解決振幅的不一致。

(5)選擇合適的偏移方法和參數，對偏移速度也進行適當調整。

3.3處理成果

二維共獲得地震時間剖面16條,總長度92045m，其中Ⅰ類時間剖面78960m，占85.78%，Ⅰ+Ⅱ類剖面100%,交點閉合良好，均小于3ms。三維獲得平面面積34.56km2的三維數據體，其中Ⅰ類剖面面積29.88km2，占86.46%，Ⅰ+Ⅱ類剖面100%。時間剖面整體上質量良好，反射波組分辨率、信噪比較高，深淺層次分明，構造現象明顯，空間歸位準確。B1煤層頂、底板反射波能量強，反射波特征明顯，與煤層厚度、煤層結構對應關系較好?？傊?，資料真實地反映了地下地質構造形態。

4　地震資料解釋

地震資料解釋工作是在地震解釋工作站上進行的。所用軟件具有解釋、繪圖、鉆井數據管理、時深轉換、分析計算及多窗口、多種方式顯示等功能[5]。使用經過高分辨處理的二維、三維地震數據體，采用人機聯作解釋系統，進行層位自動追蹤、地震時間剖面閉合、圖形縮放、正負相位不同方式顯示等手段多參數解釋，提高了資料解釋的精度和可靠性。通過多方位顯示可以直觀地看出褶曲形態。

該次煤層宏觀結構類型主要是煤層一次分叉界限和二次分叉界限的確定(圖1)，煤層宏觀結構復雜，煤層頂、底板反射波之間夾3～4個能量較強的反射波，是多層的復合反射波。采用時間剖面解釋與波動方程正反演相結合的方法，首先以測井數據得到合成記錄，在時間剖面上以合成記錄為依據標定煤層反射波，進行煤層宏觀結構的初步解釋[6]；在煤層一次、二次分叉界限附近，以測井數據約束地震數據進行波動方程波阻抗反演，反演的波阻抗具有了鉆孔資料的高分辨特性，較具有波形時間延續度的時間剖面具有更高的分辨率。

圖1　時間剖面顯示的煤層結構變化

為了提高B1煤層一次分叉合并界限的控制程度，充分利用已知的二維地震資料，對波阻抗反演剖面之間的二維地震剖面進行特殊處理，經分析B1煤層分叉合并在瞬時相位剖面上有顯示，因此，分叉合并邊界附近有地震資料的均做了瞬時相位處理，利用瞬時相位與時間剖面和波阻抗剖面共同圈定B1煤層分叉合并界限。

經過該次地震勘探后，進一步查明了地層產狀。查明了先期開采地段范圍內沒有落差5m以上的斷層，在先期開采地段外圍沒有發現落差20m以上的斷層，二維地震測線上沒有發現落差10m以上的斷點。經過該次地震勘探更清晰地反映出煤層底板的起伏變化情況，煤層底板深度更加準確[7]。

5　結論

該次二維、三維地震勘探從設計、野外數據采集到資料處理解釋，每一環節都進行了充分的論證和質量把關。野外數據采集使用儀器先進，測線布置和采用的施工方法正確合理，獲得了高品質的原始資料。資料處理參數測試充分，處理系統先進，處理流程適合該區特點。特別是做到了現場資料處理解釋，根據現場處理結果及時分析煤層賦存情況、煤層埋藏深度、煤層厚度，指導了鉆探生產，取得了豐富的地震地質成果。所用流程、參數合理，處理成果品質高。地震資料解釋用合成地震記錄標定反射波地質屬性，采用鉆孔標定擬合速度進行空間歸位，反射波對比解釋方法正確，主要煤層反射波對應的地質層位明確，查明了B1、B12煤層、B11煤層底板的起伏形。充分利用了已有的地質資料、井約束反演波阻抗技術、地震屬性技術，在煤層宏觀結構上，從正演到反演做了深入的研究分析，圈定了B1煤層一次分叉界限和二次分叉界限，勾繪了B1、B12煤層、B11煤層等厚線圖。綜上所述，該次二維、三維地震勘探圓滿地完成了各項地質任務,為煤層儲量計算和今后的煤礦安全生產提供了技術保障。

[1]張愛敏.采區高分辨三維地震勘探[M].徐州:中國礦業大學出版社,1997.

[2]劉興金，陳召曦，白錦琳.地震勘探技術在新疆準東煤田的應用[J].中國煤炭地質，2010，22(6):59-62.

[3]陸基孟.地震勘探原理[M].北京：石油大學出版社，2005.

[4]耿春明，王真.山西復雜山區煤礦三維地震勘探野外采集方法[J].科技信息,2011,(18):311-312.

[5]王松杰，曾愛平.濟寧市梁寶寺煤田地震勘探技術應用效果分析[J].山東國土資源,2012,28(8):49-52.

[6]張宏，王松杰，吳興宇，王寶貴.地震資料連片解釋方法研究新疆準東煤田局部區域地質規律[J].中國煤炭地質,2010,22(9):68-71.

[7]MT/T897-2000.煤炭煤層氣地震勘探規范[S].

Application of Seismic Exploration in Dajing Mining Area of Zhundong Coalfield

GENG Chunming

(Geophysical Prospecting and Surveying Brigade of Shandong Coal Exploration Bureau, Shandong Tai'an 271021, China)

Accompanying with development of coal resources exploration in western China, seismic exploration has been carried out in east margin of Zhungeer basin. In order to meet the development and construction needs of a large coal mine with an annual output of 20000000 tons in Dajing mining area of Qitai county in Zhungeer coalfield in Xinjiang province, exploration work of three coal wells have been carried out in order to provide geological data for the feasibility study and preliminary design and construction of the mine. According to the development plan, distribution of structures and occurrence condition of coal have been identified by using 3D seismic exploration method in the exploration area, while 2D seismic exploration method is used in other areas. It has good result verified by drilling datas.

Seismic exploration; application; Zhundong coalfield； Dajing mining area; Xinjiang Uygur Autonomous Region

2014-09-17；

2014-12-01；編輯：曹麗麗

耿春明(1981—)，男，山東泰安人，高級工程師，主要從事地震資料的采集處理工作；E-mail：springandswallow@163.com

P631.4

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