煤田地震勘探的應(yīng)用及效果分析

馬麗娜 楊得光

(1.吉林省煤田地質(zhì)局，吉林 長春 130033;2.吉林省煤田地質(zhì)一一二勘探公司，吉林 延吉 133000)

在煤田勘探中采用單點(diǎn)數(shù)字檢波器來開展高密度地震勘探，不僅能夠完成高保真度與分辨率的地震資料，同時(shí)也能夠更好的進(jìn)行煤田小斷層、陷落柱和微幅構(gòu)造的成像，進(jìn)而把煤田開采中所潛在風(fēng)險(xiǎn)降低或消除，有效保障煤田的安全生產(chǎn)安。

1、煤田地震勘探的應(yīng)用

1.1 三維地震勘探技術(shù)特點(diǎn)

三維地震勘探技術(shù)是地球物理勘探的重要手段與方法，具有如下幾個(gè)方面的特點(diǎn):第一，具有科學(xué)、準(zhǔn)確、婉轉(zhuǎn)的勘探數(shù)據(jù);第二，能夠勘探構(gòu)造較為復(fù)雜的地質(zhì)，且能夠查明地震波的分辨率;第三，三維地震勘探可勘探出地震波的信息，有利于研究正反演技術(shù)，為研究巖性做鋪墊;第四，三維地震降低了外界因素對(duì)勘探效果的影響，加快了人機(jī)合作的發(fā)展速度;第五，三維地震勘探利用了現(xiàn)代先進(jìn)儀器的優(yōu)越性，盡管投入了較大的單位面積，卻能得到很高的收益。

1.2 地震勘探應(yīng)用的廣泛性

1-2ms 采樣、96 道接收是我國初期三維項(xiàng)目的主要勘探手段，覆蓋次數(shù)手到儀器因素的直接影響，同時(shí)也限制了采樣率與動(dòng)態(tài)范圍，盡管勘探效果得到了一致好評(píng)，卻因其具有較高的成本而發(fā)展緩慢。我國第一次在地震項(xiàng)目中應(yīng)用煤田三維勘探技術(shù)是姚橋煤礦中央采區(qū)。隨后，應(yīng)用三維地震勘探技術(shù)的地區(qū)越來越多。2001年12月，“煤礦采區(qū)三維地震經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”召開于上海，我國設(shè)定了利用煤田三維勘探手段的煤炭生產(chǎn)企業(yè)日漸增多。自此，在我國煤田勘探單位中三維地震占據(jù)十分重要的地位。

1.3 數(shù)字檢波器應(yīng)用

過去傳統(tǒng)勘探中應(yīng)用的模擬檢波器，模擬檢波器在工作的時(shí)候會(huì)處于10Hz 的自然頻段，但是在這個(gè)過程中有著-6dB的衰減，因此穩(wěn)定性不好，畸變大。數(shù)字檢波器彌補(bǔ)了模擬檢波器的不足，通過單點(diǎn)的高密度接收，能夠消除過去模擬檢波器出現(xiàn)的組合效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高保真度的對(duì)地震波場數(shù)據(jù)獲取，完成信號(hào)的無衰竭。在單點(diǎn)接收的情況下，原始單炮資料的信噪比會(huì)較模擬得到的數(shù)據(jù)低，沒有視速度干擾波的影響。應(yīng)用室內(nèi)數(shù)字組合技術(shù)進(jìn)行單點(diǎn)記錄，首先要校正，把組合基距引起的正常時(shí)差問題進(jìn)行處理，之后把結(jié)果傳遞到獨(dú)立的每個(gè)檢波點(diǎn)，進(jìn)而垂直疊加濾波作用降到最低。

2、煤田地震勘探技術(shù)應(yīng)用效果

2.1 適應(yīng)不同環(huán)境條件煤田勘探

第一，構(gòu)造復(fù)雜區(qū)。我國地理?xiàng)l件廣闊，地形復(fù)雜，煤田通常在斷層之間或斷裂的交匯部位。在區(qū)域性斷裂的影響下，發(fā)育有較為密集的斷層。此外，還受旋轉(zhuǎn)構(gòu)造體的影響而發(fā)育的正斷層的傾角變化通常較大，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)一級(jí)褶曲。

第二，地表復(fù)雜區(qū)。為確保原始資料的收集質(zhì)量，在勘探過程中通常結(jié)合特殊觀測系統(tǒng)與炮檢距較小的觀測系統(tǒng)，同時(shí)方位角較寬、覆蓋次數(shù)較高。勘探技術(shù)人員科學(xué)有效的處理收集到的資料，大大降低了地表對(duì)子波形的影響程度，避免了因巖漿巖因素而出現(xiàn)多次波，使其橫向變化地層運(yùn)動(dòng)速度而回到原來的位置，進(jìn)而取得了理想的勘探結(jié)果。

第三，地震地質(zhì)條件較好的地區(qū)。地震地質(zhì)條件較好的地區(qū)有很多，如:姚橋煤礦中央采區(qū)，在該煤礦采區(qū)中運(yùn)用三維地震手段得到了更好的效果，采用小斷層模式識(shí)別、水平切片、層位分析等方法，科學(xué)有效的解釋了小斷層的形成，提高了煤田地震勘探技術(shù)的精度，如:利用巷道方法可知該斷層落差為2.8m，而采用解釋方法可知其落差為3m。該勘探手段既開展了構(gòu)造解釋，又將煤層的厚度利用譜距法進(jìn)行了科學(xué)合理的預(yù)測，科學(xué)的處理了地震資料，密度、孔隙度、速度、吸收度、滲透率等參數(shù)都能夠有效的提取出來，還能準(zhǔn)確的預(yù)測灰?guī)r的賦水性。

2.2 勘探成本及投入產(chǎn)出比

由于我國最初的三維項(xiàng)目受到儀器因素的影響，導(dǎo)致其覆蓋次數(shù)較低或接收道數(shù)較少，卻需要付高額的單位面積費(fèi)用。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器也逐漸更新?lián)Q代，提高了儀器的覆蓋次數(shù)，也增加了野外的接收道數(shù)，同時(shí)降低了單位面積的費(fèi)用。在煤田地震勘探中有效利用工作站，能夠使處理周期縮短，最大程度減少資料處理成本進(jìn)而大大降低了生產(chǎn)的成本;再加上我國市場競爭越來越激烈，也降低了煤田地震勘探的費(fèi)用。

另外，投入成本比也是眾多企業(yè)需要考慮的重點(diǎn)內(nèi)容。在我國地震勘探中運(yùn)用地震勘探技術(shù)，除了能夠查清復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，還能夠推動(dòng)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對(duì)于三維地震勘探來說，具有很高的價(jià)值，相同的施工項(xiàng)目，利用二維勘探手段最多能夠獲得1/3 的經(jīng)濟(jì)效益，還不能達(dá)到三維地震勘探的精準(zhǔn)度。

為加快三維地震勘探的發(fā)展，在未來的工作中，我們應(yīng)當(dāng)做到如下幾點(diǎn):第一，高分辨率不能只單單用于接收與激發(fā)，要將其當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)工程來看待，探索與研究如何提高三維地震勘探的分辨率，如使用屬性分析、正反演技術(shù)等，使其能夠查明更小的地質(zhì)構(gòu)造。第二，尋找途徑使探索地質(zhì)問題的范圍得以擴(kuò)大，不斷發(fā)現(xiàn)新的問題、解決新的問題，結(jié)合動(dòng)力學(xué)信息分析解決三維地震的問題，逐漸定量預(yù)測煤層的厚度、地層的巖性等。第三，加大力度研究三維多波勘探，如:三維三分量等問題，大力推廣研究結(jié)果，使其能夠真正擁有煤田勘探之中。第四，切實(shí)掌握煤田的特色，研究符合根據(jù)其特色的軟件，并將該軟件融入煤田勘探工作之中，使得三維勘探的處理水平得以提高。第五，有效結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，將煤田三維地震資料輸入到計(jì)算機(jī)之中，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有效利用三維地震資料的優(yōu)越性，進(jìn)而確保煤田能夠有效的進(jìn)行生產(chǎn)。

綜上，煤田勘探工作中需要結(jié)合地形地勢條件，合理應(yīng)用地震勘探技術(shù)。在數(shù)字高密度地震勘探過程中，應(yīng)當(dāng)在觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始的階段就充分考慮到并明確分析單點(diǎn)接收的特點(diǎn)，其次開展高密度觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且在處理階段能夠針對(duì)性地應(yīng)用疊前壓噪處理方法，這樣才能保持?jǐn)?shù)字檢波器的優(yōu)點(diǎn)，將煤田中斷距更小的斷層準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而保障煤田開采的安全進(jìn)行。

［1］唐建益.煤礦采區(qū)實(shí)用地震勘探技術(shù)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2012，3.

［2］張愛敏.采區(qū)高分辨率三維地震勘探［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2014，3.