三維地震技術在白楊河復雜山區井田的應用

王 燕

（山東省煤田地質局物探測量隊，山東 濟南 250104）

白楊河勘探區位于天山北麓的中低山區，西南部最高處海拔2256.4m，最低處為勘探區東北部，海拔標高1185m，絕對高差超過一千米，相對高差一般為200～350m，地形復雜，山勢陡峻，切割強烈。地勢南高北低，西高東低。為探明采區內主要煤層的賦存狀況、厚度變化趨勢、地質構造特征，給礦井建設提供可靠的地質依據，對白楊河井田進行了三次三維地震勘探，取得了很好的地質效果。

1 井田概況

白楊河井田勘探區出露地層有中侏羅統西山窯組（J2x）、頭屯河組（J2t）、侏羅系上統齊古組（J3q）、第四系洪積層（Q4pl），有少量下侏羅統三工河組地層出露。

勘查區煤層賦存于中侏羅統西山窯組地層（J2x）中，主要分布在下段（J2x1）和中段（J2x2）。三維勘探區內16 個鉆孔以及區外12 個鉆孔控制了該段地層。其中ZK6003 孔穿透西山窯組并達到了三工河組。控制的西山窯組地層厚度414.60～540.80m，平均504.28m。

勘查區總體形態為一向北東傾的緩傾斜單斜構造，傾角10°～30°。從勘查區內、外基巖出露巖層產狀來看，局部地層巖層傾角較陡，傾角10°～30°。總體來看，巖層傾向和走向上產狀基本穩定。

2 地震地質條件

2.1 表層地震地質條件

勘探區各處高差起伏較大，地形復雜，山勢陡峻，切割強烈，嚴重破壞了常規地震勘探所依托的水平觀測面的前提。勘探區屬于哈薩克牧民的放牧區，地表植被發育，牧草茂盛，是呼圖壁縣優良的天然牧場，局部基巖接近裸露。測區南部松樹林茂密，地表常年被腐殖質覆蓋，地表沉積松散，低速帶影響較大。本次地震勘探的地表地質條件極差。

2.2 淺層地震地質條件

勘探區土層下面的各種砂石、礫石、土壤混雜，給鉆孔帶來很大的困難。地表淺層激發地震地質條件很差，對地震波吸收效果很強，對地震地質條件的激發和接收效果影響很大。勘探區淺層的地震地質條件不夠理想。

2.3 中深層地震地質條件

該區為中侏羅統西山窯組含煤地層，煤層均分布在該組地層的下段（J2x1），從下至上編號為B1、B2……B7。主要可采煤層沉積穩定，結構簡單，厚度較大，波阻抗差異較大，是良好的激發接收層位，深層地質地震情況具備形成地震反射波的良好條件。

3 野外施工技術參數設計

10 線8 炮720 道接收，每束線布設接收線10 條，道間距20m，線間距40m，激發線8 條，炮線網格：20m（橫向）×100m（縱向）。4 個60Hz 檢波器組合，2 串2 并，同坑埋置，檢波器引線埋置。采用428UL 數字地震儀，采樣間隔0.5ms，記錄長度2s。

3.1 試驗

該區試驗工作的重點為激發條件的選擇，通過現場實地踏勘，勘探區地表巖性基本一樣，大部分表層是第四系腐植土，下面是土和碎砂巖，只有零星的巖石出露。所以，本區就不用考慮巖性的變化，只需在煤層埋藏較深和較淺的地方開展試驗內容。

3.2 激發因素試驗

該區全區為低山地貌，區內沒有公路，滿山遍野都是草，屬于哈薩克人的放牧區，除了表層是腐植土外，下面大部分都是土和碎砂巖，只有極少部分有巖石出露。針對該區淺層地震地質條件的特點，采用山地鉆機成孔。具體試驗方法是：在試驗點上采用L 型，縱向鋪設40 道，橫向鋪設40 道，道距參數10m，每條測線采用80 道接收。井深試驗藥量采用2kg，分別進行3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m 的井深試驗。藥量試驗根據單井井深試驗所確定的井深，再根據淺層地震地質條件有選擇地進行1.0kg、1.5kg、2.0kg、2.5kg、3.0kg 試驗。

3.3 試驗結論

通過井深和藥量試驗，該區采用單井激發、成型柱狀炸藥，單井鉆孔6～7m 井深，TNT 炸藥2kg藥量可以壓制干擾，獲得高信噪比地震數據，滿足地震生產的要求。

4 速度研究

三維數據是經過偏移的數據，實現了地下實際目的層的歸位，人機聯合解釋是通過層位對比所拾取的時間相當于已實現空間歸位的垂直時間，由等時平面圖轉換為構造圖只需要做簡單的垂直時深轉換，這樣能否保證最終構造圖的定量精度，取決于時深轉換速度的選擇。區內有可供使用的鉆孔，總體上控制了全區大構造及煤層起伏形態。勘探區內鉆孔數量較少，且分布不均勻，造成全區的煤層反射波的速度控制不均勻。雖然我們進行了加密速度點控制，但部分地段煤層底板等高線的精度可能受到影響。為求取準確的轉換速度，根據區內已經施工完鉆孔處，標定反射波履行時間和勘探區目的層煤層埋藏的精確深度可獲得鉆孔區域的時—深轉換速度，對全區速度進行分析后，開展全區速度的網格化，可得到全區時—深轉換速度場。通過區外邊界鉆孔進行了校正。針對檢波點高程及激發井深的變化，選定靜校正基準面高程為2000m，替換速度為3000m/s。

5 地質成果

采用各種技術方法把經過處理的野外地震數據和地震各種成果轉化成地質成果，不僅僅需要對地質剖面進行分析，還要結合其他地質數據和各種屬性資料分析地下地質構造。同時還需要運用地震波的有關理論進行分析對比，去偽存真。本次地震成果解釋以三維偏移數據體為主、疊前偏移數據體為輔進行解釋（通過對疊后偏移數據體和疊前偏移數據體進行剖面分析研究對比，結果顯示在有的地段，有的構造點疊前偏移剖面清楚，但較多的地段沒有疊后偏移清晰，總體看是疊后偏移數據要優于疊前偏移數據體，構造點清晰，效果明顯。

5.1 煤系地層賦存起伏形態的控制

B1 煤層內區穩定分布，總體形態為一向北東傾的緩傾斜單斜構造，傾角10°～30°。總體來看，巖層傾向和走向上產狀基本穩定。南部傾角最小，大約10°，向北角度逐漸變陡，鉆孔ZK6004 與呼參1 井之間傾角最大，可達30°。

B7 煤層為井田的局部可采煤層， 總體形態為一向北東傾的緩傾斜單斜構造，傾角10°～30°。總體來看，巖層傾向和走向上產狀基本穩定。南部傾角最小，大約10°，向北角度逐漸變陡，鉆孔ZK6004 與呼參1 井之間傾角最大，可達30°。

5.2 構造的控制

煤層總體形態為一向NE 傾斜的單斜構造，區內褶曲不發育，局部略有起伏。發育的小褶區軸向一般為北東向，軸長較短，幅度在7m 以下。 本區共組合斷層62 條，包括正斷層28 條，逆斷層34條，斷層走向NE 及NW 向為主。其中落差大于25m 斷 層 有9 條，10 ～25m 斷 層 有13 條，6～10m斷層有11 條，小于5m 有29 條。因本次鉆探施工的ZK4004孔，將勘探區內的原DF11、DF36進行了否定。在勘探區內未發現波幅大于或等于10m 的褶皺區。

6 結論

本次三維地震勘探取得的地質成果豐富，圓滿完成了設計和合同中的各項任務，查明了測區內B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7 煤層構造起伏形態及底板標高，嚴密控制了幅度大于7m 的褶曲及構造格局，查明了各煤層中落差≥6m 的斷層及其延展方向和長度，預測了主要煤層B1、B2、B4 的厚度變化趨勢。各種物性圖件上斷點及構造格局清晰，與鉆孔揭露的資料相吻合。