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        基于三維地震勘探技術(shù)對煤層賦存形態(tài)、構(gòu)造及水文地質(zhì)

        2014-08-11 05:20:03王志剛
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年24期

        王志剛

        摘 要:為查明陽泉煤業(yè)(集團)有限責任公司五礦五采區(qū)東、西部煤層賦存形態(tài)和影響煤層開采的構(gòu)造及水文地質(zhì)情況,并認真分析研究本區(qū)的地表地形條件以及地下地質(zhì)條件,細致研究了測區(qū)及鄰區(qū)的各種已知地質(zhì)資料,在充分掌握了這些情況后,根據(jù)甲方提供的三維地震勘探設(shè)計方案進行了本次三維地震勘探工作。

        關(guān)鍵詞:三維地震勘探;煤層賦存形態(tài);構(gòu)造及水文地質(zhì)引言

        五礦五采區(qū)勘查區(qū),位于沁水煤田東北邊緣,行政區(qū)劃隸屬于陽泉市管轄??碧絽^(qū)內(nèi)地形復(fù)雜,山高谷深。地勢呈南北高,中部低。區(qū)內(nèi)地形高差大,屬中低山區(qū)。本次三維地震勘探的地質(zhì)任務(wù)是:(1)圈定勘探區(qū)內(nèi)的物探異常區(qū),并對異常區(qū)做出定性解釋。(2)查明勘探區(qū)內(nèi)長軸直徑大于20m的陷落柱,平面誤差不大于15m。(3)查明、控制勘探區(qū)內(nèi)8#、15#煤層埋深及起伏形態(tài),編制出基本等高距為2m的煤層底板等高線圖,標高相對誤差不大于1.5%。(4)查明勘探區(qū)內(nèi)落差大于5m的斷層,解釋出落差大于3m的斷點,查明斷層在8#、15#煤層中的性質(zhì)、落差、延伸方向和范圍。要求斷層平面擺動誤差不大于15m。(5)查明勘探區(qū)內(nèi)8#、15#煤層中褶幅大于5m的撓曲;基本查明煤層傾角大于15度的區(qū)段,其平面控制誤差不大于15m。(6)圈定奧灰頂界面起伏形態(tài),編制等高距為5m的頂面高程等值線圖。(7)探測15#煤層與奧陶系灰?guī)r頂界面之間的厚度,厚度誤差不超過5 m;并編制出等厚距為2m的等厚線圖。(8)資料處理解釋階段增加屬性體處理解釋(包括方差、相干、譜分解、振幅、能量、主頻、相位數(shù)據(jù)體),每種數(shù)據(jù)體包括沿煤層的順層切片及沿煤層附近的時間切片。

        1 地層

        1.1 區(qū)域地層

        本井田位于沁水盆地東北邊緣,按地層區(qū)劃屬于華北地層區(qū)山西分區(qū)陽泉小區(qū),地層走向北西南東,傾向南西。區(qū)域內(nèi)除志留系、泥盆系、白堊系沉積缺失外,二疊系、三疊系、石炭系、奧陶系、寒武系地層,均有不同厚度的沉積。從東向西寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系等地層地表均有出露,第四系、第三系不整合覆蓋于各時代地層之上。

        1.2 井田地層

        本井田位于沁水盆地東北邊緣,地層走向北西南東,傾向南西。由東向西出露地層由老到新。本井田東部區(qū)外大面積出露奧陶系地層;石炭系本溪組、太原組、二疊系山西組地層分布零星;二疊系石盒子組地層廣泛分布,二疊系石千峰組,三疊系劉家溝組地層出露于本井田西緣;新生界覆于各個時代基巖之上。

        2 區(qū)內(nèi)構(gòu)造

        勘探區(qū)西部地層總體為一軸向北北東向背斜構(gòu)造,背斜軸的兩翼為向斜構(gòu)造,背斜軸的北部有一褶曲發(fā)育,地層傾角一般在4-10°之間。從已知的15#煤層底板等高線圖上看,區(qū)內(nèi)推斷陷落柱較多。

        勘探區(qū)的東部地層總體為一單斜構(gòu)造,走向近北東東,傾向近北西,地層傾角4°-6°之間,傾角最大地段位于鉆孔5-101的附近達到24°。從已知的15#煤層底板等高線圖上看,區(qū)內(nèi)推斷陷落柱一個,斷層一條。

        3 地震地質(zhì)條件

        3.1 表層地震地質(zhì)條件

        勘探區(qū)大部為基巖裸露區(qū),地形復(fù)雜,溝谷縱橫,地形相對高差較大,此外,區(qū)內(nèi)交通困難,道路較窄,行車條件差,不利于機械化施工,表層地震地質(zhì)條件差。

        3.2 淺層地震地質(zhì)條件

        本區(qū)淺層地層結(jié)構(gòu)就巖性而言,主要分為四種類型:(1)黃土覆蓋區(qū)。(2)基巖出露區(qū):分布于測區(qū)的大部。(3)風化巖區(qū):在泥巖或泥質(zhì)含量較高的巖石出露地段風化程度較高,風化層較厚。風化巖約占全區(qū)分的30%。(4)坡積物區(qū):主要分布在山脊兩側(cè),厚度不等,通過現(xiàn)場鉆孔施工了解一般在2-5m。約占全區(qū)面積的10%左右。復(fù)雜多變的淺層地層結(jié)構(gòu)對地震波的激發(fā)、接收均不利。淺層地震地質(zhì)條件差。

        3.3 深層地震地質(zhì)條件

        本次勘探的主要目的層是15#煤層。15#煤層速度與密度與上下圍巖有較大差異,15#煤層形成的反射波能量強,信噪比高、連續(xù)性好,全區(qū)發(fā)育比較穩(wěn)定,均能連續(xù)追蹤。8#煤層形成的反射波能量相對較強,連續(xù)性較好,部分地段不穩(wěn)定,但可以連續(xù)追蹤。奧灰頂界面形成的反射波大部分地段較好,可以進行追蹤對比解釋。本區(qū)深層地震地質(zhì)條件良好,為圓滿完成本次勘探任務(wù)打下良好的地質(zhì)基礎(chǔ)。

        4 地震資料解釋

        三維地震數(shù)據(jù)體所反映的地質(zhì)信息十分豐富,資料解釋主要包括以下幾個方面:地震地質(zhì)層位的標定、地震反射波的對比及解釋、地震資料的地質(zhì)解釋、解釋后所得相關(guān)資料圖件的制作。

        5 地質(zhì)成果

        本次三維地震勘探進一步控制了8#煤層、15#煤層及奧灰頂界面的埋藏深度和起伏形態(tài),編制了8#煤層、15#煤層的底板等高線圖、奧灰頂界面等高線圖和地震地質(zhì)剖面圖、15#煤層至奧灰頂界面厚度變化趨勢圖。全區(qū)總共解釋了24條斷層,其中正斷層19條,逆斷層5條,東、西兩區(qū)總體以三條延展長度較長的逆斷層為主,斷層走向以NE向和NNE向為主,少數(shù)斷層為NW向。全區(qū)共查出陷落柱37個,西部區(qū)發(fā)育有31個陷落柱;東部區(qū)發(fā)育6個陷落柱。其中西部區(qū)的東南及東北部發(fā)育比較集中;東部區(qū)的中部發(fā)育比較集中。陷落柱按長軸長度分類,陷落柱長軸在200m以上的有2個,其他的陷落柱長軸在27-200m之間。

        本次三維地震勘探所獲成果如下:(1)本次三維地震勘探控制面積為3.93km2(其中西部區(qū)控制面積3.15km2,東區(qū)不控制面積0.78km2)。完成生產(chǎn)線束11束(其中西部區(qū)7束,東部區(qū)4束);完成總物理點3124個,其中試驗物理點75個,表層調(diào)查點16個,完成生產(chǎn)物理點3033張,甲級品2052張,占67.66%,乙級品981張,占32.34%,空炮28個,占0.92%。(2)參加時間剖面品質(zhì)抽查評級(40m×80m)的剖面長151.56km,Ⅰ類剖面長度為:119.37km,Ⅱ類剖面長度為:30.91km,Ⅲ類剖面長度為:1.28km。Ⅰ+Ⅱ類剖面長度為:150.28km,占評級剖面長度的99.16%。(3)本次三維地震勘探按《煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》共解釋斷點138個,其中A級斷點111個,占80.43%,B級斷點23個,占16.67%,C級斷點4個,占2.9%,A+B級134個,占97.1%。組合斷層24條。按斷層的性質(zhì)劃分,有正斷層19條,逆斷層5條。按斷層的可靠程度劃分,可靠斷層12條,較可靠斷層10條,控制程度較差斷層2條。按斷層的落差劃分,落差在0~5m的斷層7條,落差在5~10m的斷層7條,落差大于10m的斷層有10條。(4)控制了8#煤層和15#煤層的賦存深度和起伏形態(tài);并查明了8#煤層傾角大于15°的區(qū)段4處、15#煤層傾角大于15°的區(qū)段4處。(5)對8#和15#煤層中發(fā)育的陷落柱進行了控制,全區(qū)共解釋斷陷點142個,其中A級斷陷點91個,占64.09%;B級斷陷點50個,占35.21%;C級斷陷點1個,占0.7%。組合陷落柱37個,其中可靠陷落柱21個,較可靠陷落柱15個,控制程度較差陷落柱1個。(6)初步查明了勘探區(qū)內(nèi)15#煤層至奧灰頂界面的厚度及變化趨勢。(7)解釋了異常區(qū)6處,其中8#煤層發(fā)育的異常區(qū)5個,15#煤層發(fā)育的異常區(qū)1個。(8)勘探內(nèi)解釋了3個較寬的撓曲條帶,本次共解釋撓曲26條,其中8#煤層發(fā)育有7條,15#煤層發(fā)育有19條。(9)定性的推斷解釋了8#煤層和15#煤層厚度變化趨勢圖。

        6 結(jié)束語

        本次三維地震勘探,從設(shè)計、試驗到資料處理和解釋,每一環(huán)節(jié)都進行了充分論證和嚴格把關(guān)。在有關(guān)人員的共同努力下,于2012年8月完成了報告的編制工作,在整個報告提交過程中,我們本著物探與地質(zhì)相結(jié)合;定性解釋與定量解釋相結(jié)合的原則,本著由粗到細、由淺入深、由表及里、由易到難、由已知到未知的工作方法,本著嚴謹求實、精益求精,并對甲方負責的態(tài)度,對資料進行深入細致地分析和研究,利用現(xiàn)有資料,盡量提高解釋精度,最大程度地滿足礦區(qū)開采的需要。

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