馮國福

（大同煤礦集團(tuán)北辛窯煤業(yè)公司，山西 忻州 036000）

三維地震勘探在山西寧武北辛窯礦區(qū)的應(yīng)用

馮國福

（大同煤礦集團(tuán)北辛窯煤業(yè)公司，山西 忻州 036000）

近年來，以三維地震勘探為基礎(chǔ)的采區(qū)三維地震勘探為煤礦采區(qū)的開發(fā)決策、巷道布置與開拓提供了可靠依據(jù)，提高了地震解釋的精度和效率，具有良好的效果。本文針對(duì)山西寧武煤礦地形和地質(zhì)的特殊性，從多方面闡述了三維地震勘探技術(shù)在寧武煤礦采區(qū)的應(yīng)用過程，指出該技術(shù)有較高的準(zhǔn)確率，應(yīng)廣泛用于煤礦采區(qū)。

三維地震勘探；復(fù)雜地震地質(zhì)條件；高保真地震資料；地震資料精細(xì)解釋

山西寧武煤田表淺層地震地質(zhì)條件十分復(fù)雜：多數(shù)勘探區(qū)表層都是黃土覆蓋層并夾雜有卵礫石層，對(duì)地震波吸收較大，不利于地震波的激發(fā)和接收；該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層十分發(fā)育。如此復(fù)雜的地震地質(zhì)條件，嚴(yán)重影響了三維地震勘探效果。山西寧武北辛窯井田三維地震勘探工作，從野外數(shù)據(jù)采集方面采取了一些新技術(shù)，采用最新的三維可視化、多種屬性等解釋技術(shù)與可視化技術(shù)相結(jié)合的方法，不僅解決了采取傳統(tǒng)方法三維地震勘探效果差的問題,還提高了地震解釋的精度和效率，使得最終的地質(zhì)成果達(dá)到了令人滿意的效果。

1 概況

山西寧武北辛窯井田屬于淺層地震地質(zhì)條件復(fù)雜礦區(qū)，勘探區(qū)內(nèi)地表高差達(dá)289.8 m，且地表沖溝發(fā)育，淺層巖性橫向變化較大（黃土、卵礫石、基巖等）。通過有針對(duì)性的激發(fā)因素、接收因素試驗(yàn)，確定了適合本區(qū)的三維地震激發(fā)、接收參數(shù)和觀測(cè)系統(tǒng)，將有效的技術(shù)措施貫穿于野外資料采集的全過程，確保了原始數(shù)據(jù)采集質(zhì)量；數(shù)據(jù)處理過程中嚴(yán)格按照“三高”處理原則，實(shí)行目標(biāo)處理，獲得了真實(shí)、客觀的反映實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造特征的三維地震數(shù)據(jù)體；采用最新的三維可視化、多種屬性等解釋技術(shù)與可視化技術(shù)相結(jié)合的方法，提高地震解釋的精度和效率，最終地質(zhì)成果為礦井設(shè)計(jì)和開采提供了詳盡的地質(zhì)勘探依據(jù)。

2 本區(qū)地震勘探所存在的技術(shù)難點(diǎn)

由于山西寧武北辛窯井田地質(zhì)復(fù)雜,使得其在實(shí)際地震勘探過程中面臨很多挑戰(zhàn)，所存在的技術(shù)難點(diǎn)具體如下:

1）由于地形陡峭和地面建筑物的存在，對(duì)地震波的激發(fā)、接收點(diǎn)的到位率形成不利影響；

2）淺層巖性多變，尤其是卵礫石及黃土覆蓋地段，給激發(fā)接收帶來了極大困難，造成地震勘探中分辨率和信噪比不高；

3）地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層十分發(fā)育。

3 技術(shù)措施

針對(duì)上述技術(shù)難點(diǎn),為確保最終的勘探效果,應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施,具體如下:

1）對(duì)由于地形復(fù)雜而移動(dòng)的激發(fā)、接收點(diǎn)位置進(jìn)行二次測(cè)量；

2）增加地震數(shù)據(jù)的疊加次數(shù),提高地震信號(hào)的信噪比；

3）在風(fēng)化帶較厚地段適當(dāng)增加井深，黃土等坡積物地段成孔時(shí)打穿坡積物并在基巖內(nèi)激發(fā)，提高地震波主頻，拓寬有效頻帶，提高資料信噪比，最大限度統(tǒng)一激發(fā)巖性；

4）在資料處理解釋中，做好折射靜校正工作、疊前去噪工作，應(yīng)用疊前時(shí)間偏移處理技術(shù)、波阻抗反演技術(shù)、多屬性分析及多參數(shù)精細(xì)解釋技術(shù)等。

4 地震數(shù)據(jù)采集

勘探區(qū)內(nèi)地表呈現(xiàn)為低中山黃土丘陵地貌，山體溝壑縱橫，巖性主要為黃土、卵礫石、基巖等，出露巖性復(fù)雜多變,導(dǎo)致了地震勘探激發(fā)、接收條件比較差。為了保證野外施工質(zhì)量同時(shí)更好地完成地質(zhì)任務(wù)，在區(qū)內(nèi)選擇有代表性的地段進(jìn)行激發(fā)因素、接收因素試驗(yàn)，并對(duì)激發(fā)孔深、藥量等試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了定性、定量分析（如單炮頻譜分析、試驗(yàn)單炮信噪比估算和能量分析等）。最終確定厚黃土覆蓋區(qū)井深12 m，藥量3 kg；薄黃土覆蓋區(qū)井深不低于7 m，進(jìn)入基巖風(fēng)化層，藥量2 kg；卵礫石覆蓋區(qū)，穿透卵礫石覆蓋層進(jìn)入基巖風(fēng)化層，藥量2 kg；基巖出露區(qū)，井深2 m，藥量2 kg。下藥后把炮孔填實(shí)。檢波器布設(shè)時(shí)，必須除去地表植被，將檢波器插實(shí)，實(shí)現(xiàn)檢波器與巖土的最佳耦合。本次使用法國產(chǎn)Sercel 428XL數(shù)字地震儀，采用20DX-60 Hz檢波器2串2并點(diǎn)式接收;儀器采樣率為1 ms，記錄長度為2 s，前放增益為12 dB,全頻帶接收。采用八線十六炮制束狀觀測(cè)系統(tǒng)，具體參數(shù)為接收道數(shù)：880道（110×8）；檢波點(diǎn)距：10 m；檢波線距：80 m；炮點(diǎn)距：110 m；炮線距：20 m；最小炮檢距：10 m；最大炮檢距：698.14 m；CDP網(wǎng)格：5 m×10 m；滿覆蓋次數(shù)：20次（即縱向5次，橫向4次）。

5 資料處理解釋

勘探區(qū)為低中山黃土丘陵地貌，溝谷縱橫，高差變化較大，不僅使反射波雙曲線形狀發(fā)生畸變，還造成反射點(diǎn)的離散。多數(shù)勘探區(qū)表層都是黃土覆蓋層并夾雜有卵礫石層，對(duì)地震波吸收較大，造成地震資料信噪比較低。因此在資料處理解釋中，除常規(guī)處理外，必須做好折射靜校正工作（見圖1靜校正前、后的單炮對(duì)比）、疊前去噪等工作。

圖1 靜校正前后的單炮對(duì)比

為了圓滿完成本次三維地震勘探的地質(zhì)任務(wù)，地震資料解釋工作是在Sun工作站上進(jìn)行的，使用美國斯侖貝謝公司的GeoFrame高版本全三維解釋系統(tǒng)，將三維可視化技術(shù)貫穿于整個(gè)解釋過程中，并針對(duì)本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷層十分發(fā)育的特點(diǎn)，采用疊前時(shí)間偏移技術(shù)，提高復(fù)雜構(gòu)造偏移成像精度，精確地落實(shí)小構(gòu)造；采用多屬性分析及多參數(shù)精細(xì)解釋技術(shù)對(duì)陷落柱、小斷層及其它地質(zhì)異常體進(jìn)行細(xì)致的解釋；采用波阻抗反演技術(shù)，推斷煤系地層巖性在平面上的變化情況及煤層厚度變化情況。采用多種解釋方法綜合分析，確保了解釋成果的可靠性和準(zhǔn)確性。

6 工程地質(zhì)勘察成果

通過應(yīng)用先進(jìn)的三維地震勘探技術(shù)，得到以下地質(zhì)成果：查明了勘探區(qū)域內(nèi)地層產(chǎn)狀及其變化情況，查明勘探區(qū)內(nèi)大于5 m的斷層共45條；勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層（2號(hào)煤層、5號(hào)煤層、6號(hào)煤層）中沒有發(fā)現(xiàn)直徑大于20 m的陷落柱；勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層（2號(hào)煤層、5號(hào)煤層、6號(hào)煤層）中沒有發(fā)現(xiàn)范圍大于20 m的巖漿巖侵入體；查明了勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層（2號(hào)煤層、5號(hào)煤層、6號(hào)煤層）的底板等高線情況；解釋了勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層（2號(hào)煤層、5號(hào)煤層、6號(hào)煤層）的煤層厚度變化趨勢(shì)。

本次地震勘探的地質(zhì)成果為北辛窯煤礦的采面設(shè)計(jì)、煤層采掘提供了可靠的地質(zhì)資料。

7 結(jié)束語

勘探區(qū)地表高差大，表、淺層巖性復(fù)雜，且地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜礦區(qū)，在野外數(shù)據(jù)采集中，應(yīng)選擇有代表性的地段進(jìn)行試驗(yàn)，選取最佳施工參數(shù)，加大野外投入，注重野外施工質(zhì)量，獲得較高質(zhì)量的地震單炮記錄；地震資料處理中以三高（即高分辨率、高信噪比、高保真度）為目標(biāo)，做好折射靜校正工作、疊前去噪等工作；利用疊前時(shí)間偏移技術(shù)、多屬性分析及多參數(shù)精細(xì)解釋技術(shù)、波阻抗反演技術(shù)等多種解釋方法綜合分析、解釋，一定能取得滿意的地質(zhì)成果。

[1]閻世信，劉懷山，姚雪根.山地地球物理勘探技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2000.

[2]崔若飛，李晉平，龐留彥，等.地震屬性技術(shù)在煤田地震勘探中的應(yīng)用研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,31(3):267-270.

[3] 閻世信,呂其鵬.黃土塬地震勘探技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002.

[4]莊益明，吳奕峰.三維地震勘探解釋煤層地質(zhì)異常體的應(yīng)用[J].中國煤田地質(zhì),2007,19(1):54-56.

[5]鄧志文.復(fù)雜山地地震勘探[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

（編輯：楊 鵬）

Application of 3-D Seismic Exploration in Beixinyao Mine

FENG Guofu
(Beixinyao Coal Co.,Ltd.,Datong Coal Mine Group,Xinzhou 036000,China)

3-D seismic exploration has provided reliable evidence for development decision-making, and roadwaydistribution and exploration in recent years.The method increases the accuracy and efficiency of seismic interpretation.According to the special topography and geology of Ningwu Mine,the article describes the application of 3D seismic exploration in many ways and indicates its higher accuracy,which could be widelyused in coal mines.

3-D seismic exploration;complexseismic geological condition;high fidelity seismic data; high resolution interpretation ofseismic data

P631.4

A

1672-5050（2016）04-005-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.08.002

2016-04-03

馮國福(1976-)，男，山西渾源人，本科，工程師，從事地質(zhì)測(cè)量研究。