复杂条件下煤田三维地震勘探实例研究

第２６卷第１１期　２０１０年６月　甘肃科技　Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｌ２＿２６Ⅳ０．１１　Ｊｕｎ．　２０１０　复杂条件下煤田三维地震勘探实例研究　尹俊清　（甘肃煤田综合普查队，甘肃天水７４１００２）　摘要ｉ勘探区地处毛乌素沙漠西南边缘，表层多为干燥疏松的沙丘和黄土；浅层为沙土、卵石、砾石层，大部地段不　含水，均为松散沉积物。煤层作为勘探的目的层，其埋藏深度和产状变化极其剧烈，且断层和褶皱构造发育。针对　表层、浅层和深层复杂的地震地质条件，通过运用三维地震勘探设计方案，选择最佳激发与接收因素，并采取合理的　观测系统进行野外数据采集，做好资料处理与解释，取得了较好的地质效果。　关键词：复杂地震地质条件；三维地震勘探；观测系统；地质效果　中图分类号：Ｐ６３１．４　金家渠井田是宁夏回族自治区宁东能源化工基　地马家滩矿区规划中的重要组成部分。对其进行煤　炭资源勘探的目的是满足宁东能源化工基地建设对　厚度不等，部分地区为沙砾岩的坡积、残积及冲洪积　层；中部为冲淤积的黄沙土；底部为古河道、现代河　床冲积的卵砾石类沙土。均为松散沉积物，厚度一　般在１５ｍ以上，最厚达８９ｍ。极不利于成孔。其底　部为紫红色砂质粘土、粉砂及砂砾石，即古近系渐新　统清水营组。　优质、环保型煤炭资源的需求，并为矿井建设、促进　经济发展提供资源保障。２００９年３月，甘肃煤田地　质局综合普查队承担了宁夏回族自治区宁东煤田马　家滩矿区金家渠井田先期开采地段三维地震勘探工　区内松散沉积物广泛分布，深度２０ｍ范围内无　潜水面存在。岩性松散且复杂多变又极少含水的浅　层地震地质条件，对地震波激发极为不利。　１．２．２深层地震地质条件　勘探区含煤地层为中侏罗统延安组，平均总厚　３５８．８１ｍ，含煤多达３０层，其中主要可采煤层为中　作。地质任务是：控制主要可采煤层底板标高，查明　落差大于等于５ｍ的断层及其产状，圈定主要可采　煤层露头位置及煤层缺失范围。精度均须满足现行　规范相应要求。预测主要可采煤层的厚度变化趋　势，圈定煤层的变薄带和不可采区。解释覆盖层（Ｑ　＋Ｅ）的厚度变化情况。　厚或厚煤层，均属稳定煤层，与顶、底板围岩具有明　显的物性差异，具备形成反射波的条件，这是有利的　一１地质及地震地质条件　１．１地层及煤层　面。然而，区内地质构造极为复杂，褶皱、断裂相　伴生。有尖儿庄背斜、杜窑沟断层、金家渠断层、马　儿庄横断层和马柳逆断层。其中，杜窑沟断层和马　地层由老至新发育有：三叠系上统上田组　（Ｔ３ｓ）；侏罗系中统延安组（Ｊ２ｙ）、直罗组（Ｊ２ｚ）、侏　罗系上统安定组（Ｊ３ａ）；古近系渐新统清水营组　柳逆断层分别为勘探区东西边界大断层；金家渠断　层为勘探区中部大断层，近南北走向贯穿全区。煤　（Ｅ３ｑ）和第四系（Ｑｈ），地表大部分为第四系覆盖，　老地层无出露。侏罗系中统延安组（Ｊ２ｙ）为区内含　煤地层。共有四层主要可采煤层，自上而下分别为　二煤、三煤、四煤和十八煤。　１．２地震地质条件　系地层受断裂构造作用，不仅产状变化剧烈，而且空　间赋存形态及范围变化极大，尖儿庄背斜东翼地层，　在２１勘探线以南，倾角由３５。（２１勘探线）增大至　４５。（１７勘探线），在２１勘探线以北由３５。增大至　５０。（２Ｏ勘探线）；主要可采煤层埋藏深度在北部不　足百ｍ，在东部和西部边界一带却达千Ｉｎ，这是不利　的一面。由此说明，勘探区煤系地层具有构造极其　复杂、产状剧烈变化的深层地震地质条件。　综合分析表、浅层及深层地震地质条件，该区属　于地震地质条件复杂地区。　１．２．１表、浅层地震地质条件　勘探区地处毛乌素沙漠西南边缘，属于低缓的　半沙漠丘陵地貌。地表为风积沙掩盖，多系风成垄　状及新月形流动沙丘，间有植被固定或半固定沙丘。　干燥疏松的表层条件不利于地震波的激发与接收。　勘探区浅层岩性：上部为现代风积沙及沙土层，　２数据采集方法　３８　２．１激发与接收因素　甘肃科技　第２６卷　１）经过试验，勘探区大部地段采用单井、井深　１６ｍ、药量３ｋｇ激发；但在西南部和东部边界一带，　砾石层很厚，一般超过２０ｍ，成孔极其困难，采用井　深６ｍ、双井组合、药量３ｋｇ　Ｘ２激发。　２）检波器采用５个串联点式小面积组合方式。　３）使用４２８ＸＬ数字地震仪进行野外数据采集。　４）工程测量：在已有控制点基础上，利用ＧＰＳ　动态实时差分技术（ＲＴＫ）进行检波点和炮点施工　放样。　２．２观测系统　选取８线１０炮束状三维观测系统，作为野外数　据采集的基本观测方法。　基本ＣＤＰ网格：１０ｍ（纵向）×１０ｍ（横向）；　迭加次数：６（纵向）Ｘ４（横向）＝２４次；　接收道距：２０ｍ；　接收道数：４８道×８＝３８４道；　接收线距：４０ｍ；　激发线距：２０ｍ；　炮排距：８０ｍ；　纵向最大炮检距：端点９４０ｍ，中点４８０ｍ；　纵向最小炮检距：０ｍ；　横向最大炮检距：３１０ｍ；　横向最小炮检距：１０ｍ；　最大非纵炮检距：端点９８９．８ｍ，中点５７１．４ｍ。　激发方式：勘探区东部地层倾角大，倾角超过　３５。，采用端点激发；而西部和中部地层相对平缓，倾　角一般不大于１０。，故采用中点激发。　针对目的层埋深及产状剧烈变化的客观情况，　设计的三维观测系统于勘探区不同地段宜相应有所　变化，从而使数据采集方法更加切合本区实际。因　此，鉴于勘探区中部尖儿庄背斜轴部煤层埋深变得　很浅（最浅埋深约１００ｍ），而且断裂发育、构造复杂　的实际情况，尖儿庄背斜轴部二煤底板标高１　１５０ｍ　以浅范围，采取加密炮排（炮排距４０ｍ）和加密道距　（道距１０ｍ）措施，形成５ｍ（纵向）×１０ｍ（横向）的　ＣＤＰ网格，使背斜轴和断层能够得到较好控制。同　时，又考虑到勘探区西南部由于难以打成深井，激发　效果受到影响，记录质量有变差趋势。于是及时调　整施工设计，增加接收道数，由３８４道（４８道×８）增　加为５１２道（６４道×８，如图１所示），旨在提高叠加　次数，即纵向达到８次叠加，总叠加次数达到３２次　（纵向８次、横向４次），从而保证数据采集质量。　图１单炮监视记录　按照“边施工、边修改、边设计”的工作方法，选　择最佳激发与接收因素，并采取合理的观测系统完　成了野外数据采集任务。之后，做好资料处理与解　释，取得了较好的地质效果。　３资料处理与解释　在地震数据处理中作了精细的静校正、振幅补　偿、叠前去噪、地表一致性预测反褶积、高精度速度　分析、剩余静校正、ＤＭＯ叠加、叠后去噪、全三维偏　移等。资料处理方法正确，处理流程及参数选择合　理。获得的三维数据体具有很高的信噪比和分辨　率。　通过分析研究，全区发育四个较稳定的反射波：　Ｔ３波、Ｔ４波是三煤、四煤层的反射波，能量最强，波　组特征明显、连续性好，全区能对比追踪；ＴＩ８波为　十八煤层的反射波，波组特征较明显，能量较强，连　续性比较好，基本能全区追踪对比。二煤的反射波　组　波，区内大部地段波形特征较为稳定，基本可　以连续追踪，但部分地段具有能量弱、连续性较差的　现象。　采用人机联作方法，纵横时间剖面相结合、垂直　时间剖面与水平时间切片相结合等解释手段，完成　了各煤层反射波的追踪、对比解释。通过资料解释，　对反映的断层、褶皱地质构造和煤层露头现象作出　了可靠解释。图２是小断层在时间剖面上的反映；　图３是大断层在时间剖面上的反映；图４是褶曲在　时间剖面上的反映；图５是煤层露头在时间剖面上　的反映，他、１３、Ｔ４波尖灭点依次对应２煤、３煤、４　煤露头位置。　４主要地质成果　严密控制了勘探区内主要煤层二、三、四、十八　号煤层的起伏形态和埋藏深度。勘探区内构造形态　主体为一不完整的背斜构造，且在西部和东北部存　在尚家圈背斜、向斜和兔场背斜构造。　第１１期　尹俊清：复杂条件下煤Ｗ－－维地震勘探实例研究　３９　图２小断层在时间剖面上的显示　图３大断层在时间剖面上的显示（已验证）　图４向、背斜在时间剖面上的显示　图５煤层露头在时间剖面上的显示　共查明断层ｌ８条，其中落差≥１００ｍ的断层４　条，落差５～１０ｍ的断层３条，落差＜５ｍ的断层１　条；正断层２条、逆断层ｌ６条。按控制程度评价，控　制可靠断层１７条，控制较可靠断层１条。　控制了二、三、四号煤层的露头位置。　根据地震和地质资料，对主要可采煤层的厚度　变化趋势进行了分析，编制了相应的煤层厚度变化　该区属于地震地质条件复杂地区，通过试验选　择最佳激发与接收因素，针对目的层埋深及产状剧　烈变化的客观情况，设计的三维观测系统于不同地　段宜相应有所变化，从而使数据采集方法更加切合　本区实际，为完成地震地质任务奠定良好基础。　参考文献：　［１］陆基孟．地震勘探原理（第３版）［Ｍ］．中国石油大学　出版社，２００９．　趋势图，圈定了煤层变薄带。　解释了覆盖层厚度变化情况。　［２］　张玉军．煤田三维和二维地震勘探相结合的应用——　５结论　・●…・●…・●…・●…－●…－●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…以窑街矿区为例［Ｊ］．甘肃地质，２００９，１８（１）：８２　８６．　－●…．０－…●…－０－…●…・●…・●…・●…・●…－０－…●…・●…．０ｏ．ｏ　●…￣ｌ－…●…・●…－●．．　’●…’●…・●・…●…・●…・●…‘●…・●・…●…・●…・●”　（上接第６５页）　参考文献：　［１］缪耀珊．交流电气化铁道牵引供电系统的综合补偿　［Ｊ］．供变电，２００５（５）．　仿真结果表明，该方法投入补偿时间小于　０．１ｓ，具有一定的有效性和可用性，反应速度快、可　靠性高，是电气化铁路牵引网动态无功补偿的适宜　方法。　［２］吴凤娟．电气化铁路无功补偿方案的研究［Ｊ］．铁道建　筑技术，２００８（增）．　［３］杲秀茺牵引变电所动态无功补偿方案设计研究［Ｊ］．　３结论　传统的固定并联补偿电容方式在波动负荷下补　偿效果不佳，电气化铁路应采用动态无功补偿方式。　基于同步补偿机的动态无功补偿装置反应速度　快、可靠性高，可连续平滑的改善功率因数，是解决电　气化铁路无功波动和实现动态无功补偿的理想方式。　ＴＢ１０００９—２００５，铁路电力牵引供电设计规范［ｓ］．　［４］Ｄｙｎａｍｉｃ　ＶＡＲ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉ—　ｔｙ　ｏｎ　１３８ＫＶ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｎｅａｒ　Ｄａｌｌａｓ　Ｍｅｔｒｏ　Ａｔ－　ｅａ［Ｃ］．Ｅｄｄｙ　Ｒｅｅｃｅ．　［５］陈伯时．电力拖动自动控制系统【Ｍ］．（第３版）．北　京：机械工业出版社，２００８．　［６］ＡＴ牵引供电系统［Ｒ］．西南交通大学．