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      談在復(fù)雜地表?xiàng)l件下的煤田三維地震勘探

      2012-12-29 09:00:57何星
      關(guān)鍵詞:檢波器勘探煤層

      何星

      (青海煤炭地質(zhì)一0五勘探隊(duì),青海 西寧 810007)

      1 地形及地貌、地震地質(zhì)條件

      1.1 地形及地貌

      以寧夏地區(qū)韋州韋二勘探區(qū)為例,該區(qū)內(nèi)以風(fēng)積沙漠地貌為主。區(qū)內(nèi)地形平緩,地勢(shì)由南向北逐漸降低。地貌類(lèi)型主要有緩坡丘陵、洪積扇、風(fēng)沙地、洪積平原及苦水河、甜水河的河谷平原類(lèi)型為主。由于受長(zhǎng)期沙化的影響,多被風(fēng)積沙覆蓋,風(fēng)積沙呈新月形沙丘,構(gòu)成風(fēng)成地貌。

      1.2 地震地質(zhì)條件

      1.2.1 淺層地震地質(zhì)條件

      測(cè)區(qū)淺層地層為新近系紅土和第四系砂礫層、黃土,第四系砂礫層黃土結(jié)構(gòu)疏松,孔隙發(fā)育,疏松的干砂及砂礫層對(duì)地震波能量吸收衰減極為強(qiáng)烈。大部分地段無(wú)潛水位。淺層地震地質(zhì)條件橫向變化較大,激發(fā)層位不易掌握,這些復(fù)雜的淺表層地震地質(zhì)條件對(duì)地震勘探的激發(fā)、接收都十分不利,淺層地震地質(zhì)條件較差。

      1.2.2 中、深層地震地質(zhì)條件

      煤田三維地震勘探的主要煤層頂?shù)装寤旧弦陨皫r、粉砂巖為主,可采煤層與圍巖密度和速度差異較大,波阻抗界面明顯,能產(chǎn)生可追蹤的能量較強(qiáng)的反射波。但區(qū)內(nèi)主要煤層埋深變化較大,可采和局部可采煤層層數(shù)較多,煤層厚度較薄,各煤層反射波易產(chǎn)生相互干涉,形成復(fù)合波。因此本區(qū)中、深層地震地質(zhì)條件一般。

      2 取得的地質(zhì)成果

      通過(guò)本次施工查明了勘探區(qū)內(nèi)可采煤層中發(fā)育的落差5m以上、復(fù)雜地段8m以上的斷層,對(duì)落差3-5m的斷點(diǎn)作出解釋?zhuān)⒈M量給予組合,斷層平面位置擺動(dòng)不大于30m;查明了勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層的露頭位置,平面位置不超過(guò)30m;查明了勘探區(qū)內(nèi)主要可采煤層波幅5m以上的褶曲;查明了主要可采煤層的賦存狀態(tài),并編制了煤層底板等高線圖,深度誤差小于1.5%;控制新生界厚度變化情況;預(yù)測(cè)主要可采煤層厚度變化趨勢(shì),圈定可采煤層中可能存在的異常顯現(xiàn)。

      3 技術(shù)難點(diǎn)

      通過(guò)本次對(duì)寧夏韋州二韋井田三維地震勘探野外采集總結(jié)了一套行之有效的施工方法。

      3.1 該區(qū)地表屬半沙漠區(qū),激發(fā)、接收條件復(fù)雜,成孔極為困難,大部分地段無(wú)潛水位,激發(fā)層位不易掌握,選擇合理的激發(fā)方式、激發(fā)層位及檢波器的埋置以獲取有效波至關(guān)重要。

      3.2 地表高差變化較大,低、降速帶變化劇烈,難以建立準(zhǔn)確的表層結(jié)構(gòu)模型,靜校正值變化大、不易求準(zhǔn),導(dǎo)致靜校正問(wèn)題復(fù)雜化,影響同相疊加。

      3.3 煤層深、淺變化較大、地層傾角大,對(duì)反射波的散射嚴(yán)重,空間成像難度加大。區(qū)內(nèi)煤層局部存在缺失顯現(xiàn),影響有效反射波的品質(zhì)。

      3.4 測(cè)區(qū)煤層層數(shù)多,層間距較小,地震波高頻受松散層及上部煤層吸收衰減快,很難提高深層分辨率,將其可靠的分離開(kāi)。

      4 解決方法

      針對(duì)以上問(wèn)題通過(guò)點(diǎn)、段實(shí)驗(yàn)的分析,相關(guān)技術(shù)人員和礦方技術(shù)人員做了采集論證工作,就高分辨率三維地震勘探解決半沙漠區(qū)煤層構(gòu)造形態(tài)精度及厚度分辨能力進(jìn)行理論預(yù)測(cè)。

      4.1 根據(jù)地質(zhì)任務(wù)要求,以理論計(jì)算為原則,在參考前期地震地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上采用8線8炮制束狀觀測(cè)系統(tǒng),384道接收,檢波點(diǎn)網(wǎng)格20×40m,單井2㎏TNT高速成型柱狀炸藥激發(fā),激發(fā)深度14-18m,組合壓電檢波器接收,24次覆蓋(縱向6次,橫向4次),428XL數(shù)字地震儀記錄,檢波點(diǎn)與炮點(diǎn)的定位采用GPS一次定位與地震波初至二次定位相結(jié)合。

      4.2 由于在該地區(qū)地震波高頻受松散層及上部煤層吸收衰減快,很難提高深層分辨率,將其可靠的分離開(kāi);進(jìn)而采用了428XL數(shù)字地震儀記錄(它的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)范圍大,頻帶寬,抗干擾能力強(qiáng),穩(wěn)定性好,強(qiáng)弱信號(hào)均能同時(shí)記錄,信號(hào)采集保真度高)。

      4.3 該區(qū)目的層深淺變化較大,地表松散及礫巖層濾波作用,目的層反射波高頻成分衰減嚴(yán)重。根據(jù)檢波器頻率特性曲線分析,中頻檢波器頻率特性上低截斜率緩且頻帶寬,是接收中高頻信號(hào)的理想檢波器。并采用組合60Hz兩并兩串壓電檢波器接收(采用了挖坑20-30cm深插直插緊并埋置檢波器的方法)來(lái)壓制隨機(jī)干擾,提高信噪比。

      4.4 采用CDP10m×10m面元采集,0.5ms采樣,提高空間采樣率,避免產(chǎn)生空間假頻,以滿(mǎn)足勘探目標(biāo)橫向分辨率的要求;采用24次高覆蓋疊加,壓制干擾,提高信噪比。

      4.5 本區(qū)目的層傾角較大且埋藏較淺,采用中間發(fā)炮觀測(cè)方法,能量集中,成像效果較好。同時(shí)還避免了微震和檢波器松動(dòng)引起的野外高頻干擾。并做了低速帶調(diào)查,為靜校正提供可靠的資料。

      4.6 鉆機(jī)打孔后炸藥沉到孔底,藥柱直徑與孔徑相同,滿(mǎn)足耦合條件,然后密封,確保了最佳激發(fā)能量。

      4.7 采用了現(xiàn)場(chǎng)處理機(jī),初步疊加剖面,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控,確保最佳采集參數(shù)。

      4.8 對(duì)后期的資料處理中始終注意對(duì)高頻信息做保護(hù),以提高分辨率。重點(diǎn)抓住隨機(jī)噪聲衰減、靜校正、速度分析、大傾角三維空間成像偏移四個(gè)主要環(huán)節(jié),使斷層顯示清晰、位置準(zhǔn)確。

      4.9 利用相干體水平切片和三維可視化技術(shù),確定斷層的平面組合及空間展布。與礦方技術(shù)人員密切配合,共同解釋?zhuān)_(dá)到人機(jī)聯(lián)作解釋?zhuān)岣呓忉尩木_度與合理性,利用地震反演技術(shù)解釋煤層厚度變化、分析地質(zhì)異常體。

      4.10 本次施工測(cè)量工作也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié),使用GPS移動(dòng)衛(wèi)星定位系統(tǒng),提供精確的炮、檢點(diǎn)坐標(biāo)及高程,對(duì)偏移炮、檢點(diǎn)及恢復(fù)性激發(fā)點(diǎn)進(jìn)行二次準(zhǔn)確測(cè)量,并做好記錄。按順序建立數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)離散數(shù)據(jù)擬合,并繪出地表模型,進(jìn)行鉆孔深度校正,求出精確的時(shí)深轉(zhuǎn)換速度,消除統(tǒng)一基準(zhǔn)面與浮動(dòng)基準(zhǔn)面之間的充填時(shí)間值,精確繪制煤層底板標(biāo)高構(gòu)造圖。

      結(jié)論

      通過(guò)對(duì)該區(qū)的實(shí)地施工表明,形成了一套適于復(fù)雜地表?xiàng)l件下煤田勘探與開(kāi)發(fā)的采集及處理流程。體現(xiàn)煤田三維地震采集及處理的技術(shù)特點(diǎn)。由于受各種條件限制,受測(cè)區(qū)激發(fā)和接受條件的限制,個(gè)別區(qū)域所采集的資料質(zhì)量較差,面波干擾較強(qiáng),所解釋的斷層落差和擺動(dòng)有可能出現(xiàn)較大偏差,應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行精細(xì)分析與解釋。獲取高分辨率、高信噪比、高保真度的地震資料,利用先進(jìn)的解釋軟件技術(shù),是能夠完成預(yù)定地質(zhì)任務(wù)的。

      [1] 徐奭.韋二井田首采區(qū)三維地震勘探設(shè)計(jì)[M].安徽:安徽煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì),2009.

      [2] 張愛(ài)敏.煤礦采區(qū)三維勘探技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1996.

      [3] Cordsen A.,Peirce J.W.著.陸上三維地震勘探的設(shè)計(jì)與施工[M].俞壽朋等譯.河北:石油地球物理勘探局.1996.

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