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

王志剛

摘 要：為查明陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)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(kāi)采的構(gòu)造及水文地質(zhì)情況，并認(rèn)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(xì)致研究了測(cè)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(jì)方案進(jìn)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(yáng)泉市管轄。勘探區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，山高谷深。地勢(shì)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(duì)異常區(qū)做出定性解釋。（2）查明勘探區(qū)內(nèi)長(zhǎng)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(xiàn)圖，標(biāo)高相對(duì)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(diǎn)，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(dòng)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(xiàn)圖。（7）探測(cè)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(guò)5 m；并編制出等厚距為2m的等厚線(xiàn)圖。（8）資料處理解釋階段增加屬性體處理解釋?zhuān)òǚ讲睢⑾喔?、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(shí)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(yáng)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(shí)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(gè)時(shí)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(xiàn)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(dá)到24°。從已知的15#煤層底板等高線(xiàn)圖上看，區(qū)內(nèi)推斷陷落柱一個(gè)，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(duì)高差較大，此外，區(qū)內(nèi)交通困難，道路較窄，行車(chē)條件差，不利于機(jī)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(lèi)型：（1）黃土覆蓋區(qū)。（2）基巖出露區(qū)：分布于測(cè)區(qū)的大部。（3）風(fēng)化巖區(qū)：在泥巖或泥質(zhì)含量較高的巖石出露地段風(fēng)化程度較高，風(fēng)化層較厚。風(fēng)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(qiáng)，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(duì)較強(qiáng)，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(jìn)行追蹤對(duì)比解釋。本區(qū)深層地震地質(zhì)條件良好，為圓滿(mǎn)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(gè)方面：地震地質(zhì)層位的標(biāo)定、地震反射波的對(duì)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(jìn)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(xiàn)圖、奧灰頂界面等高線(xiàn)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(shì)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(zhǎng)度較長(zhǎng)的逆斷層為主，斷層走向以NE向和NNE向?yàn)橹鳎贁?shù)斷層為NW向。全區(qū)共查出陷落柱37個(gè)，西部區(qū)發(fā)育有31個(gè)陷落柱；東部區(qū)發(fā)育6個(gè)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(zhǎng)軸長(zhǎng)度分類(lèi)，陷落柱長(zhǎng)軸在200m以上的有2個(gè)，其他的陷落柱長(zhǎng)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(xiàn)束11束（其中西部區(qū)7束，東部區(qū)4束）；完成總物理點(diǎn)3124個(gè)，其中試驗(yàn)物理點(diǎn)75個(gè)，表層調(diào)查點(diǎn)16個(gè)，完成生產(chǎn)物理點(diǎn)3033張，甲級(jí)品2052張，占67.66%，乙級(jí)品981張，占32.34%，空炮28個(gè)，占0.92%。（2）參加時(shí)間剖面品質(zhì)抽查評(píng)級(jí)（40m×80m）的剖面長(zhǎng)151.56km，Ⅰ類(lèi)剖面長(zhǎng)度為：119.37km，Ⅱ類(lèi)剖面長(zhǎng)度為：30.91km，Ⅲ類(lèi)剖面長(zhǎng)度為：1.28km。Ⅰ+Ⅱ類(lèi)剖面長(zhǎng)度為：150.28km，占評(píng)級(jí)剖面長(zhǎng)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(diǎn)138個(gè)，其中A級(jí)斷點(diǎn)111個(gè)，占80.43%，B級(jí)斷點(diǎn)23個(gè)，占16.67%，C級(jí)斷點(diǎn)4個(gè)，占2.9%，A+B級(jí)134個(gè)，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(duì)8#和15#煤層中發(fā)育的陷落柱進(jìn)行了控制，全區(qū)共解釋斷陷點(diǎn)142個(gè)，其中A級(jí)斷陷點(diǎn)91個(gè)，占64.09%；B級(jí)斷陷點(diǎn)50個(gè)，占35.21%；C級(jí)斷陷點(diǎn)1個(gè)，占0.7%。組合陷落柱37個(gè)，其中可靠陷落柱21個(gè)，較可靠陷落柱15個(gè)，控制程度較差陷落柱1個(gè)。（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(shì)。（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(gè)，15#煤層發(fā)育的異常區(qū)1個(gè)。（8）勘探內(nèi)解釋了3個(gè)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(shì)圖。

6 結(jié)束語(yǔ)

本次三維地震勘探，從設(shè)計(jì)、試驗(yàn)到資料處理和解釋?zhuān)恳画h(huán)節(jié)都進(jìn)行了充分論證和嚴(yán)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(bào)告的編制工作，在整個(gè)報(bào)告提交過(guò)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(xì)、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(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精，并對(duì)甲方負(fù)責(zé)的態(tài)度，對(duì)資料進(jìn)行深入細(xì)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(mǎn)足礦區(qū)開(kāi)采的需要。