三維地震勘探在復(fù)雜礦山勘查中的應(yīng)用

孔令軍

（山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊(duì)，山東 濟(jì)南 250104）

在貴州礦區(qū)，由于地形跌宕起伏，切割強(qiáng)烈，屬于構(gòu)造侵蝕而成的低中山～高中山地貌，植被茂密，三維地質(zhì)勘探工作難度大，勘探后資料處理難度較大。礦區(qū)三維地震勘探項(xiàng)目較少，本文以貴州西部某礦山為例，分析探討三維地震勘探在貴州省復(fù)雜礦區(qū)中的應(yīng)用。

1 地震地質(zhì)條件

勘探區(qū)位于貴州高原西部，地形跌宕起伏，切割強(qiáng)烈，屬于構(gòu)造侵蝕而成的低中山-高中山地貌。一區(qū)地表最高處標(biāo)高約為+1808m；最低處標(biāo)高約為+908m；最大高差約900m；二區(qū)地表最高處標(biāo)高約為+1350m；最低處標(biāo)高約為+1000m；最大高差約350m。

淺表層巖性多樣且間雜分布，主要的巖性有土層、風(fēng)化泥巖、泥灰?guī)r，綜上所述，區(qū)內(nèi)表層地震地質(zhì)條件惡劣。

1.1 淺中層地震地質(zhì)條件

深部部分地段有較厚灰?guī)r層對礦層反射波有一定的屏蔽作用，但對礦層反射波的能量吸收及散射作用并不強(qiáng)烈。淺、中層地震地質(zhì)條件一般。

1.2 深層地震地質(zhì)條件

本區(qū)地層保留較厚，煤層平均厚度大部分在1m～2.3m左右，在地震反射波中可能沒有很好的反應(yīng)，本區(qū)的深層地震地質(zhì)條件良好。

圖1 三維勘探區(qū)地形示

2 施工難點(diǎn)及措施

本次地震勘探礦區(qū)內(nèi)地形起伏劇烈，地表絕對高差約900m，存在大面積坡度大于45度的陡坡，給野外數(shù)據(jù)采集帶來了很大困難。主要難點(diǎn)有：①經(jīng)過踏勘發(fā)現(xiàn)本區(qū)共分為4個平臺、3個陡坡懸崖。有3個較大的陡坡和懸崖穿過勘探區(qū)，面積約占勘探區(qū)面積的50%。陡坡大部分地段坡度大于45°，最大坡度超過60°，且無樹木生長，導(dǎo)致不能成孔或者成孔困難。②地表高差變化大，要求炮點(diǎn)位置及高差數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。勘探區(qū)內(nèi)地表高差變化大，靜校正問題突出，要求炮點(diǎn)高差數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。由于地形復(fù)雜，按常規(guī)觀測系統(tǒng)規(guī)則布置的很多炮點(diǎn)不能在原位置上成孔，需變觀處理。③地形起伏劇烈，檢波器布設(shè)困難。

具體措施：①對于大坡度成孔困難礦區(qū)的勘探，我們采用專業(yè)成孔設(shè)備鉆進(jìn)成孔，鉆探設(shè)備可拆卸為多個部件，減輕單個部件的重量，利用人工運(yùn)送至炮點(diǎn)處。②首先在工程布置設(shè)計階段，在衛(wèi)星地圖進(jìn)行炮點(diǎn)位置設(shè)計，將村莊、懸崖等明顯的障礙物避開，提前變觀。其次組織施工人員，現(xiàn)場探勘，利用奧維地圖的定位功能，到實(shí)地考察每個設(shè)計炮點(diǎn)的地形情況。將不能施工的炮點(diǎn)變觀到就近的能施工的炮點(diǎn)處，變觀后的炮點(diǎn)反饋給設(shè)計人員，重新設(shè)計炮點(diǎn)后交給成孔施工人員。最后由測量人員對成孔后的炮點(diǎn)測量坐標(biāo)及高差數(shù)據(jù)。③開展崗前培訓(xùn)，增強(qiáng)施工人員安全意識。采取防護(hù)措施，為確保安全放線人員采用打樁后系保險繩的方式，布設(shè)陡坡及懸崖處的檢波器。

3 資料處理難點(diǎn)及措施

本次地震勘探資料處理主要是解決好靜校正問題，針對本次資料的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)了初至波折射靜校正和射線層析靜校正，通過效果對比最終采用射線層析靜校正。在此基礎(chǔ)上，通過針對性的速度分析和分頻迭代剩余靜校正技術(shù)，提高靜校正的精度，避免因靜校正問題對構(gòu)造形態(tài)帶來影響。

為了切實(shí)解決好本工區(qū)的靜校正問題，在處理試驗(yàn)中，又進(jìn)一步選擇了兩種層析反演靜校正技術(shù)進(jìn)行比較：①Seismic studio處理系統(tǒng)的層析靜校正方法；②基于層析反演的近地表建模和校正系統(tǒng)（ToModel）。Seismic studio和ToModel兩種方法都采用的是非線性層析反演，射線路徑非線性，通過正、反演迭代的方法得到速度分布，是解決近地表復(fù)雜、初至波動校正非線性的靜校正問題的有效技術(shù)手段。不管是Seismic studio還是ToModel，準(zhǔn)確的初至拾取是關(guān)鍵，初至拾取的好壞直接影響到層析反演的效果，在這一方面，通過多年的經(jīng)驗(yàn)積累，形成了先進(jìn)的技術(shù)流程，而且在多個工區(qū)的實(shí)際應(yīng)用中得到了證實(shí)。

首先，選擇一定數(shù)量的單炮記錄進(jìn)行相對準(zhǔn)確的初至拾取，然后根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別技術(shù)對所有單炮記錄進(jìn)行自動拾取，稱為初次拾取，通過層析反演計算，得到初次靜校正值；其次，將該初次靜校正值應(yīng)用于原始單炮記錄并和初次拾取值累加，在此基礎(chǔ)上，對每一炮的初至拾取進(jìn)行準(zhǔn)確修改，稱為準(zhǔn)確拾取；最后，在初至拾取時間值中減去初次靜校正值，進(jìn)行層析反演計算，獲得最終靜校正值。初至拾取完成之后，接下來的工作便是層析靜校正反演計算，在試驗(yàn)過程中，通過對比Seismic studio和ToModel兩種反演方法的疊加成像效果、反演得到的二維靜校正值平面分布與地表高程的對應(yīng)關(guān)系以及應(yīng)用層析靜校正前后單炮記錄的初至和反射波特征，優(yōu)選層析反演的計算方法。應(yīng)用Seismic studio層析反演靜校正之后，單炮記錄的初至波呈線性變化，反射波同相軸可識別且時距關(guān)系呈雙曲線，效果較好。

從線性動校正初至和共炮檢距的初至及疊加剖面對比效果上看，由于層析靜校正的應(yīng)用，使原始單炮的長、短波長靜校正問題基本得到解決。

地表一致性剩余靜校正與速度分析的迭代：

剩余靜校正方法大多數(shù)采用相關(guān)法求取靜校正量，本次處理采用了速度分析與優(yōu)勢頻段剩余靜校正迭代方法，根據(jù)資料不同的處理過程中優(yōu)勢頻帶的變化，采用不同頻寬對模型道進(jìn)行優(yōu)化，從而使求出的剩余靜校正量更為準(zhǔn)確，使資料成像效果更好。在處理中采用優(yōu)勢頻段剩余靜校正大致分以下幾個步驟：

第一次速度分析大約10LINE＊10CMP的密度。注意監(jiān)控全區(qū)兩個方向的速度平面圖，要求速度場變化平緩，與構(gòu)造變化吻合，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第一次剩余靜校正。第一次剩余靜校正處理在地表一致性反褶積之后，利用資料的低頻部分求取剩余靜校正量，解決比較大的剩余時差。

第二次速度分析，精細(xì)分析目的層段的速度，通過動校正道集、疊加剖面、速度剖面來監(jiān)控速度拾取是否合理。第二次剩余靜校正處理在第一次剩余靜校正處理基礎(chǔ)上用資料的相對高頻部分做剩余靜校正。

通過幾次迭代處理，逐步提高靜校正的精度，保證資料同相疊加，使資料的信噪比和分辨率逐步提高。

圖2 精細(xì)處理前后剖面對比圖

圖2為精細(xì)處理后剖面對比圖，從圖可知精細(xì)處理較原處理剖面反射波連續(xù)性好，波形特征明顯，可追蹤性增強(qiáng)。

4 結(jié)語

由于所研究礦區(qū)地形變化大，高程變化劇烈，在施工中通過多種手段克服不良因素，為取得良好的一手資料，處理中利用Seismic studio和ToModel兩種層析反演靜校正技術(shù)進(jìn)行比較，利用速度分析與優(yōu)勢頻段剩余靜校正迭代方法進(jìn)行剩余靜校正，獲得了質(zhì)量較高的時間剖面，本次勘探共解釋斷層19條，其中落差大于等于5m的斷層14條；與原方案一致斷層1條，修正斷層4條，新發(fā)現(xiàn)14條斷層。