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        黃土覆蓋區(qū)極淺煤層三維地震勘探研究

        2014-12-23 07:16:00孫希杰
        科技視界 2014年14期
        關(guān)鍵詞:黃土采空區(qū)校正

        孫希杰

        (中煤科工集團(tuán) 西安研究院有限公司,陜西 西安710077)

        1 勘探區(qū)概況

        1.1 勘探區(qū)地貌

        陜北某礦區(qū)地表地形切割強(qiáng)烈、呈溝壑梁峁地貌,山梁、緩坡大部分被第四系黃土覆蓋、厚度較大。 沿溝谷兩側(cè)階地及山梁廣為第四系黃土、褐黃色土、棕紅色亞粘土覆蓋,基巖局部出露,且風(fēng)化程度較高。

        1.2 勘探區(qū)地質(zhì)條件

        勘探區(qū)內(nèi)沉積層序由老至新有:三疊系上統(tǒng)永坪組(T3y)、侏羅系下統(tǒng)富縣組(J1f)、侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)、新近系(N2)及第四系(Q)。侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)為該區(qū)主要含煤地層。

        為查明勘探區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造格局煤層賦存狀態(tài)及采空區(qū)分布范圍,為礦井采掘工程布置和技術(shù)決策提供依據(jù),在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行了三維地震勘探。 該次三維地震勘探目的層共有兩層52、52上煤,主采煤層52煤煤厚2~2.5m,埋深30~70m。

        2 技術(shù)難點(diǎn)

        受地形、地質(zhì)條件限制,主要存在如下技術(shù)難點(diǎn):

        (1)地表大部分地區(qū)為黃土區(qū),黃土結(jié)構(gòu)松散、干燥、孔隙度大,地震波速度低,有強(qiáng)烈的吸收和衰減作用[1]。

        (2)地形復(fù)雜,溝壑縱橫,高差變化較大,接收條件橫向變化較快,近地表低(降)速帶橫向變化劇烈,靜校正困難。

        (3)區(qū)內(nèi)目的層埋藏極淺(30~110m)。 初至波與目的層反射波攪在一起,比較難分開,需要做好資料處理工作。

        給解釋帶來一定困難,針對上述問題,采取了一系列應(yīng)對措施,以確保該次三維地震勘探成果準(zhǔn)確、可靠。

        3 技術(shù)措施

        3.1 資料采集

        綜合考慮勘探區(qū)地表、煤層埋深及試驗(yàn)、低速帶調(diào)查情況,采用束塊狀10 線5 炮觀測系統(tǒng),20m 線距、10m 道距, 炮排60m,48 道接收,保證足夠的覆蓋次數(shù),并視現(xiàn)場施工情況決定是否加大排列至72 道。

        井深因地制宜,厚黃土區(qū)深井為主;基巖埋深較淺區(qū)以淺井為主;溝底、河灘區(qū)域可考慮采用淺井組合結(jié)合坑炮。 在規(guī)程允許的縱橫向偏移的范圍內(nèi),在不影響覆蓋次數(shù)相對均衡

        的前提條件下,精選炮點(diǎn)位置,以提高激發(fā)效果。為提高地震資料的分辨率,數(shù)據(jù)錄制參數(shù)上選擇寬頻帶接收,最大限度的保留反射信號(hào)中的高頻成分[2]。

        3.2 資料處理措施

        勘探區(qū)為典型的溝壑梁峁?fàn)铧S土丘陵地貌,地表切割劇烈,高程變化劇烈,最低高程+1160m,最高高程+1240m,高差變化為80m。

        靜校正是該區(qū)地震資料處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在正式處理之前進(jìn)行了多次折射靜校正,最終選擇了最佳的靜校正參數(shù)取得了很好的結(jié)果[2]。 通過靜校正前后處理效果對比,如圖1 所示,可見靜校正后初至和反射雙曲線光滑、連續(xù),很好的消除了地形的影響。

        初至波切除是該次地震資料處理的又一重要環(huán)節(jié)。初至是由能量很強(qiáng)的直達(dá)波和淺層折射波組成,對于淺層資料,初至對于最終資料的影響很大,因此必須進(jìn)行處理。在盡量保留反射的情況下,應(yīng)該對除至進(jìn)行切除,因?yàn)榍谐亲畈粋τ行Рǖ娜コ椒ā.?dāng)然,對于淺層反射,單炮上的切除工作一定要慎之又慎。 初至與反射波間距很小的情況下,可以在單炮上不進(jìn)行切除,而改到動(dòng)校正后進(jìn)行切除,因?yàn)閯?dòng)校正后遠(yuǎn)炮點(diǎn)的反射波與初至比動(dòng)校正前更容易分開。從圖2 中可看出切除初至波后的剖面目的層突出、連續(xù)性有明顯改善。

        圖1 折射靜校正前后的原始單炮對比

        圖2 切除初至折射波前后單炮對比

        采用疊前三維地表一致性補(bǔ)償、 三維地表一致性反褶積技術(shù),最大限度地提高了地震資料的分辨率[3]。

        3.3 資料解釋措施

        地震資料解釋利用GeoFrame4.3 軟件, 使用人機(jī)交互解釋系統(tǒng)。利用已知鉆孔聲波測井資料制作人工合成地震記錄,與井旁實(shí)際地震資料進(jìn)行對比,確定反射波地質(zhì)層位,從而將地震波與地下地質(zhì)目的層聯(lián)系起來,在整個(gè)三維數(shù)據(jù)體中進(jìn)行追蹤解釋采用地震屬性分析技術(shù),更直觀地解釋采空區(qū),如圖3、圖4 所示。 以垂直剖面結(jié)合水平切片進(jìn)行資料解釋,配以相干體技術(shù)對地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行細(xì)致、客觀的解釋[2,4]。 在資料解釋過程中,地震資料解釋人員與礦方地質(zhì)人員密切配合、及時(shí)溝通,使地質(zhì)成果符合礦井構(gòu)造規(guī)律[5]。

        圖3 小斷層在時(shí)間剖面上的表現(xiàn)

        圖4 采空區(qū)在52 煤順層切片的表現(xiàn)

        4 地質(zhì)成果

        該勘探區(qū)三維地震勘探共施工線束5 束,施工面積2.39km2,滿覆蓋面積1.47km2。 由于施工方案合理,資料處理處理流程、處理參數(shù)選擇合理,獲得了品質(zhì)較高、目的層齊全的三維數(shù)據(jù)體,再經(jīng)過精細(xì)的資料解釋,取得了豐富的地質(zhì)成果。

        (1)查明了勘探區(qū)內(nèi)主采煤層落差>5m 的斷層,全區(qū)共解釋斷層9 條,均為正斷層,其中10m≤落差<20m 的斷層1 條,5m≤落差<10m的斷層5 條;落差<5m 的斷層3 條。

        (2)查明了勘探區(qū)內(nèi)煤層的總體構(gòu)造格局為一東高西低的單斜構(gòu)造;

        (3)區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)采空區(qū)一處(圖5),與地表實(shí)際情況對應(yīng)較好。

        圖5 采空區(qū)在時(shí)間剖面上的表現(xiàn)

        5 結(jié)論

        在復(fù)雜黃土覆蓋煤層埋深極淺區(qū)進(jìn)行的本次三維地震勘探,是首次應(yīng)對黃土覆蓋復(fù)雜地表與極淺煤層埋深情況的一次探索研究,取得了較好的地質(zhì)成果。 地震剖面顯示與鉆孔揭露對應(yīng)關(guān)系吻合較好,為類似地區(qū)及相似條件下的三維地震勘探技術(shù)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

        [1]關(guān)繼凱,桂杉,關(guān)仁祥.三維地震勘探技術(shù)在山地黃土塬區(qū)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2012,25:108-110.

        [2]牛跟彥.復(fù)雜條件下三維地震勘探技術(shù)應(yīng)用[C]//煤炭學(xué)會(huì)礦井地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)2011 年學(xué)術(shù)論壇文集.

        [3]王曉亮,趙祿順,王千遙,劉芳曉.三維地震勘探技術(shù)在山西復(fù)雜山區(qū)的應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理,2014,39(1):162-163.

        [4]張作偉,張壯.復(fù)雜地區(qū)三維地表資料折射靜校正處理的應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理,2013,38(1):10-12.

        [5]朱書階,李林元,牛跟彥,等.永城礦區(qū)復(fù)雜條件下的三維地震勘探技術(shù)[J].煤炭技術(shù),2008,27(2):123-124.

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