三維地震勘探技術在山西晉城某礦的應用

劉松

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，煤礦對安全越來越重視，要求煤礦“有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”，三維地震勘探技術在解決礦區(qū)地質(zhì)問題，確保煤礦開采安全上效果較好。在巷道未掘之前，提前通過地表施工探知地下的構(gòu)造詳情，效率較高。本文詳細探討了三維地震勘探的主要施工過程及應用效果。

【關鍵詞】三維地震勘探；陷落柱；斷層

0 序言

為進一步查明山西某煤礦首采區(qū)的詳細構(gòu)造情況和煤層賦存條件，通過三維地震勘探技術，較好的完成了甲方既定的地質(zhì)任務。

1 技術難點與對策

本次勘探區(qū)地處太行山的西南端，勘探區(qū)海拔標高為767.7～980.3m，相對高差212.6m。溝谷發(fā)育，沿溝谷兩側(cè)階地及山梁廣為第四系黃土、褐黃色砂土、棕紅色亞粘土覆蓋，基巖局部出露，且風化程度高。村莊等障礙物以及耕地分布較多。

1）地表條件復雜

采取的主要措施：

（1）專門成立伐樹隊。抽專職人員，跟隨測量隊伍，對沿測線及炮排的密集樹林使用電鋸，砍刀等進行整理，確保基本的通視和通行要求。

（2）針對不同地表分別進行生產(chǎn)前實驗工作，獲得了不同地表條件的地震波激發(fā)層位。

井深：基巖區(qū)2-3m；粘土區(qū)4-7m；黃土區(qū)達到紅土層或者風化基巖層。

藥量：1-1.5kg，在保證安全的情況下盡量使用1.5kg。村莊附近藥量0.5kg。

2）障礙物較多

施工過程中，有幾個比較大的村莊采用恢復性放炮來實現(xiàn)地質(zhì)資料的采集，采取有針對性的措施：

（1）如有炮點或檢波點缺失，應及時采用恢復性放炮方式進行彌補。通過柴莊、賈寨、羊泉鄉(xiāng)以及油坊頭等村莊時，多采用此方法。村內(nèi)的炮點因為安全原因基本都丟了，在村前村后提前加炮，把村內(nèi)丟的炮點補上。同時根據(jù)克朗設計軟件為加炮設計對應的排列，保證村下資料的覆蓋次數(shù)。

（2）通過村莊等障礙物時，應將村莊內(nèi)檢波器埋置到位；不能到位的采取測量實測，并詳細記錄。

（3）通過西河、董王巖、瓦窯上，崔家溝，前莊和后坡等小障礙物時，采取炮點變觀，加大接受排列兩方面措施保證村莊下面資料的獲得。

2 資料處理

地震數(shù)據(jù)處理是地震勘探工程的一個重要環(huán)節(jié)，合理的處理流程和參數(shù)能夠?qū)⒁延幸巴鈹?shù)據(jù)所包含的有用信息完整地展現(xiàn)給資料解釋人員，提高解釋精度。

1）本區(qū)地震資料特點

（1）面波較發(fā)育，主頻約為10-25Hz；

（2）局部有淺層折射鳴震；

（3）個別單炮有較明顯的風噪聲等高頻干擾背景；

（4）部分單炮有強能量聲波干擾；

（5）有效反射波能量較強，信噪比高。

2）處理流程

本次資料處理針對本區(qū)原始資料的主要特征和本次承擔的地質(zhì)任務，通過對一束地震數(shù)據(jù)的試驗處理，來選用相對應的處理模塊，并對處理中所選用的各個模塊均進行了充分的參數(shù)測試，最終選取了適合本區(qū)資料的最佳處理流程。

主要核心的處理過程有：三維空間屬性定義，層析靜校正，干擾波剔除，反褶積，速度分析，DMO處理，隨機噪音衰減，疊前偏移。

三維地震勘探野外采集參數(shù)合理，處理流程正確，獲得了高質(zhì)量的CDP網(wǎng)格5m×5m×1ms的三維地震數(shù)據(jù)體（圖1）。

圖1 三維數(shù)據(jù)體籬笆圖

3 資料解釋

資料解釋是地震勘探工作的最后階段，是在鉆孔等已知地質(zhì)資料的約束下，把地震時間域的資料轉(zhuǎn)為深度域的礦方可以使用的地質(zhì)資料。

1）反射波地質(zhì)層位的確定

根據(jù)垂直時間剖面上反射波的產(chǎn)狀、相對強弱關系及空間位置，通過區(qū)內(nèi)鉆孔資料做人工地震合成記錄與實際過孔的地震時間剖面進行對比分析，可準確確定主要反射波的地質(zhì)屬性。

主要目的層反射波組合成記錄與實際剖面對比關系良好，吻合程度較高。根據(jù)三維地震勘探的主要地質(zhì)任務，對本區(qū)獲得的幾個反射波組進行了地層屬性標定（圖2），其波組特征和對應的地層屬性分述如下：

（1）T3波

來自3#煤層的反射波稱為T3波：具有能量強、連續(xù)性好，在時間剖面上表現(xiàn)為兩個正相位，全區(qū)可以連續(xù)追蹤，是該區(qū)的主要標準反射波之一。

（2）T15波

來自15#煤層的反射波稱為T15波：具有能量強、連續(xù)性較好，在時間剖面上表現(xiàn)為一個正相位，全區(qū)基本可以連續(xù)追蹤，是該區(qū)的主要標準反射波之一。

2）斷層解釋

斷點解釋是一個關鍵而復雜的問題，由正演得知，當?shù)貙诱r，時間剖面上反射波同相軸穩(wěn)定、連續(xù)性好、沒有畸變。若時間剖面上標準反射波同相軸發(fā)生錯斷、強相位轉(zhuǎn)換、分叉合并、同相軸數(shù)目增多或者發(fā)生扭曲變形等則是識別斷層的依據(jù)。

3）陷落柱解釋

陷落柱體內(nèi)地層與正常地層相比在連續(xù)性、產(chǎn)狀、巖性等方面存在很大的差異，這些物性差異是形成異常地震波的基礎，如繞射波、延遲繞射波、側(cè)面波等，皆可用作識別和判定陷落柱及其范圍的依據(jù)。

4 結(jié)論

本次三維地震勘探施工方法正確、觀測系統(tǒng)和采集參數(shù)選擇合理，獲得了品質(zhì)良好的原始資料。

根據(jù)本區(qū)的特點，選用了正確的處理流程，處理中選用參數(shù)合理，獲得了較高品質(zhì)的三維數(shù)據(jù)體。依據(jù)規(guī)范有關評級要求，對地震時間剖面進行質(zhì)量評級，I類剖面占到64.63%。

共解釋斷層45條，陷落柱19個，查明了區(qū)內(nèi)主采煤層的底板起伏形態(tài)。礦方驗證效果較好。

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