三維地震勘查技術在河南洛陽市某煤礦床勘查中的應用

徐偉瑜

（河南省煤田地質局物探測量隊，河南 鄭州 450009）

為指導河南洛陽市某煤礦深部探礦工程布設以及查明構造對含煤層位的破壞程度，本文結合礦區實施的三維地震勘查成果，總結了礦區含煤層位的特征，分析了三維地震數據解譯的構造、含煤層底板以及厚度變化趨勢，為進一步布設深部探礦工程提供可靠的依據。

1 地質概況

1.1 地層

礦區出露地層依次為：①奧中陶統馬家溝組（O2m）灰、青灰色厚層狀石灰巖；②上石炭統本溪組（C2b）下部為淺灰色鋁質泥巖，上部為具鮞狀或豆狀結構的灰色鋁質巖，局部夾薄層砂巖；③上石炭統太原組（C2t）由石灰巖夾砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤層組成，含灰巖2～5層及薄煤2～8層［1］；④下二疊統山西組（P1sh）二1煤層底板砂巖底至砂鍋窯砂巖（Ss）底，厚51～90 m，平均66.04 m，含煤5層，為本礦區主要含煤地層；⑤下二疊統下石盒子組（P1x）砂鍋窯砂巖（Ss）底至田家溝砂巖底，厚244～324 m，含三―六共四個煤段地層［2］；⑥上二疊統上石盒子組（P2s）田家溝砂巖底至平頂山砂巖底，淺部缺失，一般厚24.6～230 m，不含可采煤層；⑦第四系（Q）由表土和卵石組成，厚0～21.95 m，角度不整合于煤系地層之上。

1.2 構造

礦區位于華北板塊南緣華熊臺緣拗陷的澠池—確山陷褶斷束北西部，發育褶皺和斷裂［3］。其中，礦區位于區域性近東西向展布的向斜構造北西段，為一寬緩向斜，北翼傾角平緩，一般6°～14°，地層出露完整；南翼由于斷層切割破壞，斷裂構造極為發育。同時，礦區位于區域性斷裂帶的東側，斷層走向NW，傾向NE，傾角70°，落差50～200 m。

1.3 巖漿巖

礦區地表未見巖漿巖出露，已施工的鉆孔中也未揭露深部巖漿巖。

2 含煤地層特征

礦區含煤地層較發育，從石炭系—二疊系均有分布，含煤地層主要包括上石炭統太原組（C2t）、下二疊統山西組（P1sh）、下石盒子組（P1x）和上二疊統上石盒子組（P2s），含煤地層累計厚度可達553.30 m，共劃分為8個煤段，含煤9層。其中，上石炭統太原組（C2t）一煤段含煤6層，分別為一2、一3、一4、一6、一7和一9煤層；下二疊統山西組（P1sh）二煤段含煤2層，為二1和二4煤層；七煤段含煤1層（七煤），煤層平均總厚度為5.94 m。研究區主要可采煤層為下二疊統山西組（P1sh）二煤段的二1煤層，煤層厚0.84～10.06 m，平均厚5.36 m。

3 三維地震勘查

3.1 地震地質條件

（1）地表條件。礦區地表屬于低山丘陵地區，地勢起伏較大，山脈走向大致由西南向北東方向延伸。礦區北部地勢較高，為農田及林區，西部山脊以西地區地勢較低，中部與東部為農田。較適合于地震勘查技術的條件。

（2）淺層地震地質條件。礦區淺層地震地質條件分為三類：基巖、坡積物和黃土。其巖性變化較簡單，為地震勘查的野外施工以及后期反演提供了便利。

（3）深層地震地質條件。二1煤層結構簡單，具有速度低、密度低的特點，與高速度、高密度圍巖相比具有顯著的波阻抗差異，具有形成強反射波的良好條件，在人工波場作用下可產生波形穩定、能量強的反射波T2波（即二1煤層反射波），對該方法有利。

3.2 構造解譯

根據三維地震數據，本次共解譯出正斷層14條，其中落差不小于5 m的斷層4條，落差小于5 m的斷層9條（表1）。其中，DF1斷層位于礦區西部，走向近NW，傾向近NE，傾角60°，落差0～30 m，區內延展長度800 m，錯斷明顯，斷點較清晰可靠（圖1a）；DF11斷層位于礦區東部，為本次勘探新發現斷層，走向近NE，傾向近NW，傾角55°，落差0～8 m，延展長度480 m，斷點在時間剖面上錯斷明顯，斷點清晰可靠（圖1b），綜合評定該斷層為一控制可靠斷層。

表1 三維地震數據解譯斷層特征一覽表

圖1 DF1和DF11斷層在時間剖面上的特征

3.3 煤層底板形態解譯

根據三維地震數據解譯成果（圖2）可知：礦區內主要煤層為二1煤，其底板形態總體為一走向NEE，傾向近SSE的單斜構造，傾角5°～13°。此外，傾角全區相對較穩定，未見大于15°的區段。區內二1煤層底板標高在－240～－30 m，煤層底板賦存最淺部位于礦區的北部邊界，標高約為－30 m，最深部位于礦區南部邊界處，標高為－240 m。此外，煤層底板形態為一平緩的向斜，褶皺構造簡單，區內基本沒有斷裂構造，對煤層破壞程度較弱。

圖2 二1煤層在礦區不同部位時間剖面上的特征

3.4 二1煤層厚度解譯

煤層厚度解譯是深部鉆孔工程布設的主要依據，也是評價礦區煤炭資源潛在資源量的重要指標，同時也是分析礦區煤層資源分布規律的前提。因此，本文以三維地震數據信息為基礎，結合礦區內已有的少量鉆孔信息，將鉆孔中已揭露的煤層厚度作為約束條件，對礦區內的二1煤層的厚度進行了解譯，并繪制了二1煤層厚度變化趨勢圖（圖3）。由圖3可知，礦區內二1煤層的厚度介于1～13 m之間，絕大部分區域的煤層厚度大于2 m，總體上煤層東側厚，普遍大于5 m，南側煤層相對較薄，普遍小于5 m。

圖3 二1煤層厚度變化趨勢圖

4 結束語

綜上所述，三維地震勘查技術在煤礦找礦勘查中具有良好的應用效果，具體表現在：①煤炭資源具有良好的成層性，而地震對深部層狀體的解譯具有良好的優勢，因此使用該方法對深部含煤層位的識別具有重要意義；②構造對深部煤層的影響較大，而三維地震勘查技術在識別深部構造方面具有明顯的優勢。通過本次勘查發現，礦區內二1煤層厚度較穩定，且在空間上具有東厚西薄的特征；煤層傾角較小，根據三維地震解譯成果可知，含煤層位傾角小于15°。本研究成果為進一步深部探礦工程的布設提供了可靠的依據。