地表復雜地區煤田地震勘探方法及效果

辛永超　楊志國

摘 要：當前，為滿足復雜地區煤田勘探的需要，需要對地震勘探方法不斷研究。由于三維地震勘探方法具有明顯的技術優勢，因此大部分復雜地區的煤田地震勘探方法主要是依托于三維地震勘探。在此背景下，文章對三維地震勘探技術及其應用現狀和問題進行了分析，并結合實際效果，介紹了地表復雜地區的煤田地震勘探的一些技術措施，以及取得的較好地質成果，滿足了煤礦建設開采的需要。

關鍵詞：地表復雜地區；三維地震勘探方法；勘探問題

中圖分類號：P631.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）25-0077-02

引言

煤炭作為中國主要的自然能源之一，與人類生產、生活、生存和發展密切相關，起著至關重要的作用。傳統的二維地震勘探技術適用于勘探程度較低的地區，可以對勘探區的構造格局進行控制。中國煤炭資源豐富，但大部分煤炭資源分布在內蒙古，新疆，寧夏等地區，這些地區地形復雜且干旱少雨，對煤炭資源勘查帶來了很大困難。隨著三維地震勘探技術的發展，在這些地區取得了較好的經濟效益。三維地震勘探技術在我國煤田勘探中起著不可替代的作用。

1 地震勘探的基本方法

地震勘探方法主要包括反射、折射、VSP地震以及微地震井等方法，常見的反射法又分為二維、三維、四維地震勘探。而三維地震勘探是現在應用范圍最廣、勘探效果最為顯著的地震勘探方法。當前，隨著采區構造越來越復雜，國內許多地區的煤炭勘探開采越來越困難。我國西北地區的煤炭資源較豐富，地下賦存構造相對簡單，但是多數為地表條件較為復雜地區，這些地區的煤炭資源已成為主要的勘探目標。因此，提高地震勘探的分辨率以及深部數據的信噪比，是我國煤田地震勘探技術未來發展的主要方向。

2 地表復雜地區的常見勘探問題

目前，我國大部分煤炭資源分布在地形復雜的地區。這些地區地震勘探面臨的主要問題如下：（1）復雜的地形和地貌會嚴重影響低速帶調查結果的準確性，進而影響后期的數據處理效果。（2）成孔方式更加復雜，井深選擇多樣化；（3）地質條件的復雜性會形成各種干擾，嚴重影響信號的信噪比；（4）由于客觀條件的影響，導致偏移的精度降低，影響數據處理成果的質量。

3 地表復雜地區煤田地震勘探方法的具體應用

3.1 勘探地區概述

新疆哈密某區地表為戈壁地貌，無居民點，無潛水面。區內地勢南高北低、西高東低，地表標高700-900m左右。區內沖溝發育，第四系巖性為礫石、風積砂、殘積的黃土、亞砂土等，厚度分布不均，地表條件較為復雜。這不利于激發層位的選擇，而且地表礫石對地震波的高頻信息會產生散射作用，降低了縱向分辨率。區內常年有7級以上的大風，地震資料采集會受到較強的干擾。

3.2 數據采集方法

針對上述客觀環境因素影響，在生產中要提前進行低速帶調查工作，作為數據處理中靜校正的依據，并且為激發井深的選擇提供參考。另外，要做好檢波器埋置工作并觀察氣象規律選擇合適的時間放炮，來降低風的干擾，保證資料的信噪比。為了使地質勘查工作正常進行，要進行充分的試驗工作。

3.2.1 低速帶調查

對于該區域的復雜地表條件，通過使用淺層折射波法獲得現場低速帶。使用相遇時距曲線觀測系統進行數據采集。在對地震勘測線進行低速帶測量后，其結果指導井深選擇，并為數據處理提供靜校正參數。

3.2.2 干擾波調查

本區干擾波調查采用“L”型布設排列，分別在排列的兩端及中間折點激發，對所得地震記錄進行分析，識別出有效波和各種干擾波。從干擾波調查試驗記錄分析，干擾波主要有面波、風的干擾。面波干擾主要集中在炮點兩側對近道的影響較大；而隨著距離的增加，有效波能量逐漸衰減，風的干擾加強。因此，選擇無風或風小時施工，選取合適的井深、藥量，采用合適的接收排列，最大限度降低干擾對有效波的影響。

3.2.3 試驗工作

點試驗共5個，進行不同井深和藥量試驗。通過點試驗確定了最終激發參數為井深8-12m，藥量2kg。點試驗完成后進行段試驗，采用中點激發160道檢波器接收，道距10m，炮距20m，炮數100炮。段試驗完成后確定了本區的觀測系統。

3.2.4 資料采集方法

資料采集使用法國428數字地震儀，100Hz檢波器4串組合。三維觀測系統采用束狀12線12炮中間激發，疊加次數6×4次 （橫向6次，縱向4次），接收道數80×12=960道，道距20m，線距40m，橫向炮點距20m，縱向炮排距200m，井深8-12m，藥量2kg。最終原始記錄的質量較好，甲級記錄占75.7%，為完成地質任務打下了良好基礎。

3.3 資料處理與解釋

在資料處理中，進行了精細靜校正，振幅補償，疊前去噪，地表一致性預測反褶積，高精度速度分析，自動剩余靜校正，DMO疊加，疊后去噪，全三維偏移等。獲得的三維數據體具有高的信噪比和分辨率。通過分析對比，該地區認識了四組反射波：T9，T14，T18和T20波，分別對應9、14、18和20煤。其中，T9和T20波的能量最強，波組特征明顯，連續性好，全區可以連續跟蹤。解釋中，采用人機交互的方式，利用時間剖面解釋為主，參考水平切片、方差體等三維可視化技術。圖1是本區幾個地質現象在時間剖面上的顯示。

3.4 主要地質成果

查明了覆蓋層厚度的變化情況，新生界厚度在70～200m，局部存在隆起及凹陷現象，其中南部存在一北西向的凹陷，兩翼坡角3-5度，東翼相對較寬緩。控制了煤系地層的形態，煤系地層總體呈軸向北-北東、向南傾伏的寬緩向斜形態，向斜南翼為一單斜，在向斜北翼M3背斜構成了煤層總體形態格局。查明了測區9煤、14煤、18煤及20煤層的賦存情況。共解釋斷層94條，其中≥100m斷層1條，50m≤H<100m的斷層2條，10m≤H<50m的斷層26條，5m≤H<10m的斷層65條。對煤層的厚度變化趨勢進行了預測，圈出了煤層變薄區范圍。解釋了兩個地質異常帶。

4 結束語

在地震地質條件較復雜地區，應通過低速帶調查和充分的試驗工作選擇最佳的激發與接收參數。根據不同地區的特點，有針對性的優化三維地震觀測系統，使采集到的數據具有較高信噪比和分辨率，以便較好的完成地質任務。三維地震勘探技術在復雜地區煤炭勘探中的應用將會大大提高該區的構造解釋精度，為礦井的建設提供可靠的地質依據。目前中國的煤田三維地震勘探技術尚有很多缺陷，只有通過不斷的技術創新，才能使其具有更加廣泛的應用空間。

參考文獻：

[1]任小麗，付小虎，蒲青.我國煤田地震勘探技術的發展與現狀[J].科技信息，2012（16）.

[2]劉益永.吉林舒蘭煤田地震勘探資料處理效果分析[J].地質與資源，2013（03）.endprint