地震勘探在蘆嶺煤田中的應(yīng)用

廖柳

摘 要：在地震勘探理論指導(dǎo)下，通過(guò)較詳細(xì)地分析和論述煤田地震勘探的資料采集、處理和解釋技術(shù)，認(rèn)識(shí)到：因地制宜的采用合適的觀測(cè)方法，如彎線、寬線或三維觀測(cè)，合適的激發(fā)與接收參數(shù)，可在較寬頻帶接收條件下提高采集資料的信噪比;采用合理的處理流程和方法，如利用生產(chǎn)炮的折射靜校正技術(shù)、疊前波場(chǎng)振幅能量處理技術(shù)、保幅條件下的二維去噪技術(shù)和展寬頻帶技術(shù)以及合適的波場(chǎng)偏移技術(shù)等，可提高原始資料的信噪比和分辨率，并校正有效波場(chǎng)得運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征畸變;根據(jù)地質(zhì)目標(biāo)，在解釋軟件系統(tǒng)平臺(tái)支持下，選擇合適的解釋方法技術(shù)，如綜合速度分析技術(shù)、高精度層位標(biāo)定技術(shù)、三維可視化解釋技術(shù)、相干體技術(shù)、斷棱檢測(cè)技術(shù)、屬性參數(shù)提取技術(shù)及波阻抗反演技術(shù)等，可提高資料解釋的精度和可靠性，從而解決煤田勘探中的小構(gòu)造、小斷層及薄煤層厚度預(yù)測(cè)等地質(zhì)問(wèn)題，同時(shí)對(duì)煤田勘探中可能存在的陷落柱及采空區(qū)等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題亦可獲得較可靠的勘查結(jié)果。

關(guān)鍵詞：地震勘探;分辨率;信噪比;煤層;斷層

1.地質(zhì)概況及地球物理特征

1.1 地質(zhì)概況

1.1.1地層

礦區(qū)位于華北石炭二疊紀(jì)聚煤區(qū)南緣，屬于華北型聚煤區(qū)期。古生代的加里東運(yùn)動(dòng)使地殼整體隆起，沉積間中奧陶統(tǒng)與中石炭統(tǒng)成假整合接觸，缺上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系、下石炭系地層。區(qū)內(nèi)為全隱伏煤田，煤系地層總厚度約1100m，聚煤期在山西組、下石盒子組和太原組含煤數(shù)層，均不可采。井田內(nèi)揭露的地層由老到新有：奧陶系、石炭系、二疊系和第四系。

1.1.2 煤層

本區(qū)主要含煤地層為二疊系的石盒子組和山西組。主要可采煤層為下石盒子組的7煤層、8煤層、9煤層和山西組的10煤層，8煤層平均厚度9.67m，9煤層平均厚度為2.98m，根據(jù)鉆孔揭露，在勘探區(qū)內(nèi)10煤較薄，厚度大多在1m左右。8煤厚且穩(wěn)定;7煤層煤厚1m左右，大部分不可采。10煤在勘探區(qū)內(nèi)也存在不可采區(qū)。

1.1.3 構(gòu)造

本勘探區(qū)位于井田北部，F(xiàn)5-1斷層以東，地層呈單斜構(gòu)造，傾角一般在15°左右;區(qū)內(nèi)地層走向?yàn)楸逼?5°左右，主要斷層走向與地層走向近正交，小斷層比較發(fā)育。本次勘探區(qū)內(nèi)有2條落差在0-30m的斷層。

1.2 地震地質(zhì)條件

1.2.1 地表?xiàng)l件

本區(qū)地勢(shì)平坦，高差變化不大，一般在+24m左右，村莊較多面積較大， 村莊主要有小詹家、下湖許、黃嶺子、小丁家、小馬家、小楊家等村莊，勘探區(qū)內(nèi)窯場(chǎng)和溝渠較多，野外施工條件一般。

1.2.2 淺層地震地質(zhì)條件

本區(qū)潛水面較淺，一般為5-6m，比較穩(wěn)定，8-10m區(qū)段一般有粘土層和砂質(zhì)粘土層分布，大部激發(fā)條件較好。僅在局部地方存在流沙層，對(duì)激發(fā)能量有一定影響。

1.2.3 深層地震地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探揭露：本區(qū)主要可采煤層8煤厚度比較穩(wěn)定，與圍巖密度和速度差異大，能產(chǎn)生良好的地震反射波。10煤厚度變化較大，且10煤受巨厚8煤層的屏蔽吸收影響，形成的反射波能量較弱甚至不連續(xù)，給連續(xù)追蹤及斷層識(shí)別造成一定困難，所以深層地震地質(zhì)條件相對(duì)一般。

本區(qū)可以連續(xù)追蹤對(duì)比的有效反射波有：T0波、T3波、T7波、T8波、T10波對(duì)應(yīng)于10煤層的反射波。由于上覆巨厚8煤層的屏蔽作用，加之10煤層局部不可采，存在沖刷變薄現(xiàn)象，導(dǎo)致T10波能量較弱，信噪比較低，連續(xù)性變差，部分基本能連續(xù)追蹤對(duì)比。（見(jiàn)圖1）。

從本區(qū)煤層和構(gòu)造的情況分析，主要可采煤層8煤和10煤厚且穩(wěn)定，與圍巖周?chē)芏群退俣炔町惔?，波阻抗差異明顯，是產(chǎn)生地震反射波的良好條件。但T10波因受巨厚8煤的屏蔽作用影響，能量偏弱。總的說(shuō)來(lái)深層地震地質(zhì)條件良好。

2. 野外工作方法

為了取得最佳激發(fā)、接收參數(shù)，根據(jù)測(cè)區(qū)地質(zhì)情況以及前期精查工作結(jié)果，在正式生產(chǎn)前擬定在該區(qū)做2個(gè)點(diǎn)試驗(yàn)、一束試生產(chǎn)束線試驗(yàn)，合計(jì)試驗(yàn)物理點(diǎn)430個(gè)。試驗(yàn)按照單一因素變化及從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則，爭(zhēng)取利用較少的工作量，取得較多的有效參數(shù)。試驗(yàn)中每次只改變一個(gè)因素，固定其它因素，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選取最佳值。

通過(guò)試驗(yàn)，我們?nèi)〉靡韵伦罴言囼?yàn)參數(shù)：10m井深，2kg藥量，100Hz檢波器接收，24次疊加的工作方法。

3.資料處理

3.1 處理流程及參數(shù)

3.1.1野外原始資料分析

本區(qū)三維地震勘探地質(zhì)任務(wù)重點(diǎn)是：查明區(qū)內(nèi)主要煤層7、8、9、10煤層起伏形態(tài)及波幅≧5m的斷層，尋找3-5m斷點(diǎn)，并尋找陷落柱及其他地質(zhì)異常體。

原始資料總體表現(xiàn)為：記錄面貌良好，信噪比及分辨率尚可，目的層層次分明，同相軸特征突出、能量強(qiáng)、連續(xù)性好，單張記錄上煤層反射波清晰可見(jiàn)，但由于該區(qū)村莊及磚窯廠影響，變觀頻繁，部分區(qū)域壞道及隨機(jī)雜亂干擾大。由于激發(fā)層位不穩(wěn)定，局部受流沙影響，致使部分單炮面波干擾大，目的層分辨率降低，另外該區(qū)中深部規(guī)則干擾嚴(yán)重，區(qū)內(nèi)局部反射波品質(zhì)受到一定影響，表現(xiàn)為煤層反射波能量弱，信噪比較低。

該區(qū)大部分區(qū)域地質(zhì)反射條件良好，各煤層成像尚可，但局部區(qū)域由于受規(guī)則干擾影響，反射波能量較弱，信噪比及頻率降低。以往二維物探工作由于方法條件限制，斷層構(gòu)造解釋精度不高。

3.2.2資料處理流程和參數(shù)建立

我們?cè)谠搮^(qū)做了參數(shù)及流程測(cè)試工作，并對(duì)該區(qū)做了考查性試處理，主要內(nèi)容包括如下：

1、高通濾波

高通濾波參數(shù)是：H（10，15）、H（15，20）、H（20，25）、H（25，30）、H（30，35），結(jié)合有效波和干擾波頻譜分析，有效波頻帶為（20-160HZ），面波頻帶為（6-20HZ）最終確定高通濾波的參數(shù)是H（20，25）。在做反褶積前帶通代替高通，濾波參數(shù)為B（20，25;160，180），這樣克服了高頻噪音對(duì)計(jì)算反褶積算子的影響。[3]

2、真振幅恢復(fù)測(cè)試

由于大地濾波的作用，地震波在傳播過(guò)程中能量衰減很多，尤其高頻成份損失嚴(yán)重，另外受激發(fā)、接收等因素影響也會(huì)引起記錄道的能量差異，導(dǎo)致接收到的振幅不能真實(shí)地反映地下介質(zhì)的動(dòng)力學(xué)特征及相互差異，我們采用地表-致性振幅補(bǔ)償并對(duì)其補(bǔ)償因子做了掃描測(cè)試，對(duì)地震波球面擴(kuò)散與吸收進(jìn)行了補(bǔ)償，使地震波能量真正體現(xiàn)煤層介質(zhì)的真實(shí)情況，為地震波的對(duì)比及巖性解釋提供依據(jù)。[4]

3、野外靜校正

針對(duì)檢波點(diǎn)高程及激發(fā)井深的變化，我們選定海拔24m為靜校正基準(zhǔn)面。高差變化為0-2m，炮點(diǎn)校正量一般為1-2ms，檢波點(diǎn)校正量一般為1-3ms。

4、反褶積測(cè)試

選用適當(dāng)?shù)姆瘩薹e方法和參數(shù)，可以起到提高分辨率的作用。針對(duì)本區(qū)實(shí)際資料及地質(zhì)任務(wù)，我們選用地表一致性反褶積，其測(cè)試參數(shù)為：預(yù)測(cè)步長(zhǎng)4、8、10、12、16ms，因子長(zhǎng)度100、120、140、160ms。最終采用（12、120）ms的最佳效果。

4.資料解釋

4.1斷層解釋

1、斷點(diǎn)解釋

在解釋過(guò)程中可利用垂直剖面與水平切片相結(jié)合進(jìn)行解釋?zhuān)谒角衅弦詮?qiáng)振幅的錯(cuò)斷判別斷層。水平切片對(duì)小斷層有較高的分辨力，在水平切片上，同相軸水平錯(cuò)開(kāi)是斷層的反映，其錯(cuò)開(kāi)的大小反映了斷距的大小。一個(gè)在垂直剖面上較難識(shí)別的微小斷層，在水平切片上的相位錯(cuò)斷有時(shí)可放大好幾倍。因此，充分利用水平切片識(shí)別斷層，有利于查明斷層平面延伸方向，合理組合斷層。

2、斷層傾向及傾角的解釋依據(jù)

（1）時(shí)間剖面上有兩個(gè)或兩個(gè)以上的有效波同相軸均錯(cuò)斷時(shí)，其傾向及傾角能夠得到準(zhǔn)確解釋。

（2）只有一個(gè)同相軸錯(cuò)斷時(shí)，一方面按其錯(cuò)斷位置，同時(shí)也參考輔助相位及構(gòu)造規(guī)律，但其傾角多為推斷。

（3）嚴(yán)格做到在縱橫剖面上對(duì)同一斷層的閉合。

（4）相鄰波組及多相位綜合對(duì)比分析斷點(diǎn)。

4.2褶曲的解釋

褶曲的解釋主要依據(jù)反射波同相軸的起伏形態(tài)進(jìn)行解釋?zhuān)?其次依據(jù)褶曲在等時(shí)切片上的反映。在切片上，反射波“同相軸”隨時(shí)間深度變化的分布形態(tài)和移動(dòng)規(guī)律，可以判定該界面的褶曲形態(tài)。

5.結(jié)論

在蘆嶺煤田地震勘探中，由于地表?xiàng)l件的復(fù)雜，以及地下構(gòu)造的多變，巖層產(chǎn)狀的變化。因此，給野外施工帶來(lái)了一些困難，也使得資料處理和解釋有些復(fù)雜。

本文通過(guò)對(duì)地震勘探從資料采集，數(shù)據(jù)處理到資料解釋方法技術(shù)的研究得出以下結(jié)論：

1、通過(guò)反復(fù)踏勘、理論計(jì)算和方法實(shí)驗(yàn)，采用靈活多變的觀測(cè)系統(tǒng)和適合的激發(fā)和接收參數(shù)，能提高地震采集資料的信噪比。

2、利用優(yōu)秀的處理軟件系統(tǒng)，因地制宜的建立合適的處理流程和采用適合的處理方法技術(shù)，對(duì)煤田地震資料處理中存在的難題得到很好的解決，可以有效地提高資料的信噪比和分辨率，并效正有效波場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征畸變。

參考文獻(xiàn)：

[1]單娜琳， 程志平， 劉云禎. 工程地震勘探[M]. 冶金工業(yè)出版社， 2006

[2]姚姚， 地震波場(chǎng)與地震勘探[M]， 北京， 地質(zhì)出版社， 2006

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六七大隊(duì) ? 江西 ?九江 ? 332000）