三維地震勘探與鉆探技術的結合在煤礦勘查中的應用

馬相霞

山東省煤田地質局第四勘探隊 山東 濰坊 261206

1 勘探區概況

某煤業有限責任公司盤區,以往地質工作顯示該盤區存在一條NE走向的大斷層(F2),2005年礦山在推測斷層穿越位置施工一個鉆孔1911,揭露了180多米的破碎帶,但沒有見煤。F2斷層及附近地區的地質構造和煤炭資源的確切情況,對礦井工作面的布置和大巷的開拓工程的布置至關重要,對礦井的可持續發展作用巨大,因此,對F2斷層區進行勘探工作十分必要。

勘查區位于S1向斜東翼,地層整體為NE走向的單斜構造,傾向NW,地層傾角9-10°。地層由老到新為奧陶系中統峰峰組(O2f)、石炭系中統本溪組(C2b)、石炭系上統太原組(C3t)、二疊系下統山西組(P1s)、二疊系下統下石盒子組(P1x)、二疊系上統上石盒子組(P2s)、第四系(Q)。含煤地層為石炭系上統太原組(C3t)和二疊系下統山西組(P1s)。本次工作的主煤層3號煤層賦存于二疊系下統山西組。

2 三維地震

2.1 工作任務 查明勘查區內落差≥5m的斷層的性質、產狀及延伸長度,對落差≥3m的斷點及勘探中遇到的疑點、不確定點予以解釋。查明直徑≥25m的陷落柱,盡可能查明20m左右的陷落柱。查明該區可采煤層的底板起伏形態,并繪制煤層等厚線圖。查明波幅大于或等于10m的褶曲。

2.2 勘探成果

(1)控制了3號煤層的構造形態,并繪制了3號煤層底板構造圖。本區3號煤層構造形態具有繼承性,煤層底板形態總體為一個NE走向的單斜構造形態,其間發育多個褶曲,解釋誤差一般不大于1.5%。

(2)勘探區內解釋斷層29條(命名為F1-F29),斷距3-20m左右,均為正斷層。結果顯示,1911鉆孔附近存在兩條斷層F5、F6(見地震剖面)。F5斷層走向NW,傾向SW,傾角75°左右;斷層落差10m,斷層錯斷兩層主要煤層,斷至奧陶系地層,區內控制長度266m。參與評級斷點20個,其中A級9個,B級6個,C級5個,經斷點評級該斷層屬可靠正斷層。F6與F5斷層相鄰,也就是1911鉆孔揭露存在的斷層(NE走向正斷層),本次地震解釋落實了該斷層,F6斷層走向NW,傾向SW,傾角75°左右;斷層落差10m,斷層錯斷兩層主要煤層斷至奧陶系地層,區內控制長度332m。參與評級斷點32個,其中A級15個,B級9個,C級8個,經斷點評級屬可靠正斷層。本次成果與以往地質資料對比顯示,原F2(***NE走向斷層)為NW走向斷層,本次命名為F6斷層。

(3)勘探區解釋陷落柱3個。陷落柱地震特征明顯(振幅減弱、頻率降低、同相軸延遲、反射波雜亂等),結論可靠;

(4)預測了新生界地層厚度及3煤層的厚度變化趨勢。地震振幅屬性預測煤層厚度趨勢,由于受物探預測技術制約及斷裂帶等地質因素的影響,預測精度存在誤差,預測結果供參考。

3 鉆探驗證

3.1 工作任務 按照礦山生產的安排,在**盤區生產平巷開拓之前,為了查明**盤區斷層斷裂特征及附近主要目煤層的構造形態,查明**盤區內可采煤層的厚度及埋深變化趨勢,為大巷跨越斷層的掘進和**區的生產提供地質依據。礦山于2020年5月至2020年7月在該盤區施工5個鉆孔。

3.2 鉆探結論

(1)細查明了**盤區F6斷層附近區域3號煤層賦存情況。

(2)查明了F5斷層、F6斷層破碎帶的空間分布,F5斷層產狀斷層走向NW-NNW,呈舒緩波狀,傾向SW,傾角60°左右,斷層落差約10m;F6斷層產狀斷層走向NW-NNW,呈舒緩波狀,傾向SW,傾角55-60°左右,斷層落差15m;查明了F5、F6斷層對煤層賦存狀態的影響;初步查明了F5斷層為導水性差斷層、F6斷層為導水性較差斷層,為礦山平巷設計提供了堅實的依據。

(3)根據鉆孔揭露煤層情況與最新巷道揭露煤層情況,修編了3號煤層底板等高線圖。煤層底板深度比三維地震結果整體提升10m左右,煤層構造及煤層分布范圍、特點與三維地震結果一致。

(4)根據鉆孔和以往地質資料評述了勘查區3號煤層的頂底板工程地質特征、煤層瓦斯含量、煤的自然傾向性、煤塵爆炸危險性等開采技術條件。

4 結論

三維地震技術與鉆探技術的成果結合在****煤業有限責任公司**盤區的勘查中取得了令人滿意的效果。地震解釋與鉆探揭露對應關系大部分吻合,誤差在三維地震技術的誤差范圍之內。因此,目前來看,三維地震技術在解決煤田構造和煤層分布形態等方面具有很大的經濟和技術優勢,鉆探的驗證為三維地震的結果起到了對比和認證的作用。兩種技術的結合運用會為礦山的生產建設提供有力的技術保障。