潞安煤业（集团）公司常村矿S6采区三维地震勘探设计.doc

中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 远程与继续教育学院 本科毕业 设计 题目： 三维地震勘探设计 学习中心： 学 号： 93F29093023 姓 名： 杨文元 专 业： 资源勘查工程 指导教师： 唐永虎 2011 年 9 月 25 日 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 指导教师意见表指导教师意见表 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） 学生姓名学生姓名： 杨文元 学号学号： 93F29093023 专业专业： 资源勘查工程 毕业设计（论文）题目毕业设计（论文）题目： 三维地震勘探设计三维地震勘探设计 指导意见指导意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资 料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出 论文中存在的问题和不足之处。 ） 1、按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，作风严谨，踏实肯干， 善于与他人合作。 2、能独立阅读文献和调研，能较好地分析施工地质材料，有综合、收集和正确利用各种 信息及获取新知识的能力。 3、设计、实验方案科学合理，数据采集、计算、处理正确，结构设计合理、符合国家标 准。 4、设计中的设计用语准确，符合规范，图表完备、正确。 5、因 3#煤层对反射波的影响，使得 15#煤层反射波发育较弱，应在技术上加以解决。 修改意见：修改意见：（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见） 15#煤层反射波的发育较弱的技术对策 1、利用不同的滑动因子进行单道平衡、多道平衡。 2、采用窗口 AGC 技术提高 15#煤层反射波部位的振幅值。 3、针对 15#煤层反射波部位做专门的精细处理等手段。 指导教师指导教师结论结论： 合格 （合格、不合格） 指导教师指导教师 姓名姓名 唐永虎所在单位所在单位 河北地质职工大学 指导时指导时间间 20116 至 2011.9 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 评阅教师评语表评阅教师评语表 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 学生姓名学生姓名： 学号学号： 专业专业： 毕业设计（论文）题目毕业设计（论文）题目： 评阅意见：评阅意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、 实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文 中存在的问题和不足之处。 ） 修改意见：修改意见：（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见） 毕业设计（论文）评阅成绩毕业设计（论文）评阅成绩 （百分制）（百分制）： 评阅结论：评阅结论： （同意答辩、修改后答辩、不同意答辩） 评阅人姓名评阅人姓名所在单位所在单位评阅时间评阅时间 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 论文原创性声明论文原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业设计三维地震勘探设计 ，是本人在导师 的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注 出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。对论文 的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。 本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿 意承担由此而产生的法律责任和法律后果。 论文作者（签字）： 杨文元 日期：2011 年 9 月 25 日 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 摘摘 要要 为查明 W 煤矿扩区 A 区煤层赋存情况和影响煤层开采的地质构造，以满足矿 井建设、采区开采设计及安全生产的需要，根据招标文件及合同要求，在实地踏 勘和对已知资料综合分析的基础上，编制了W 煤矿扩区 A 区三维地震勘探设计。 关键词：反射波、三维地震、三维覆盖次数、最大炮检距、低（降）速带。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 0 目目 录录 第一章 目的任 务 1 第二章 勘探区概 况 2 （一）勘探区范 围 2 （二）位置与交 通 2 （三）自然地 理 2 第三章 勘探区概况地质概况及地球物理特 征3 （一）地质概 况 3 （二）地球物理特 征 4 第四章 野外数据采集工作方法及工程 量5 （一）技术难点及对 策5 （二）观测系统的选 择6 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 1 （三）试验工 作 11 （四）三维地震线束的布置及工作 量12 （五）测量工作及精度要 求11 第五章 资料处理与资料解 释17 （一）资料处 理 17 （二）拟在该工程资料处理中采用的新技 术20 （三）资料解 释 24 第六章 主要技术措施及质量要 求27 （一）技术措 施 27 （二）质量要 求 28 第七章 工程预 算 30 第八章 主要报告成 果 31 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 2 设计附 图 31 结束 语 对应页码 致 谢 对应页码 参考文 献 对应页码 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 3 第一章第一章 目的任务目的任务 根据招标文件和合同的要求，本次三维地震勘探的地质任务如下： 1. 3#、15#煤层是本区三维地震需控制的主要煤层 。 2查明勘探区长轴直径大于 20 米,短轴直径大于 15 米的陷落柱，其平面误差不大于 25 米。 3查明勘探区内落差大于 5 米的断层，解释出落差大于 3 米的断点，查明断层在主要煤 层中的性质、落差、延伸方向和范围。要求断层平面摆动误差不大于 25 米 4查明、控制勘探区内 3#煤层埋深及起伏形态，编制出基本等高距为 2 米的煤层底板等 高线图，标高相对误差不大于 1.5%。 5基本查明勘探区内 15#煤层埋深及起伏形态，编制出基本等高距为 2 米的煤层底板等 高线图，标高相对误差不大于 1.5%。 6查明勘探区内主要煤层中褶幅大于 5 米的挠曲；基本查明煤层倾角大于 15 度的区段， 其平面控制误差不大于 25 米。 7基本查明第四系厚度，误差不大于 5 米。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 4 第二章第二章 勘探区概况勘探区概况 第一节第一节 勘探区范围勘探区范围 W 煤矿扩区 A 区位于 W 矿区南丰勘探区内，W 煤矿井田七六、七八采区西部，面积 8.95 km2，勘探位置由下列个坐标点圈定： 1、 X：4039862 Y：38405000 、 X：4040723 Y：38408000 3、 X：4037310 Y：38408000 4、 X：4037310 Y：38405000 第二节第二节 位置与交通位置与交通 W 煤矿扩区 A 区行政隶属山西省襄垣县管辖，太原至焦作的铁路及夏店至襄垣的公路 均从勘探区北部通过，太原经长治至洛阳（国道 208 线）的公路穿越该区西部，襄垣至 侯堡的公路穿越该区东部，区内南坡村、背里村等各村镇均有简易公路相通，交通极为 便利。 第三节第三节 自然地理自然地理 勘探区属黄土丘陵地形，全区均由第四系黄土所覆盖，勘探区地势平坦，无基岩出 露。勘探区最高处标高+958.6 米，最低处标高+874.1 米，高差 84.5 米。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 5 第三章第三章 勘探区地质概况勘探区地质概况及地球物理特征及地球物理特征 第一节第一节 地质概况地质概况 一、地层一、地层 W 矿区发育地层由老到新为： 中奥陶统峰峰组：为深灰色厚层状石灰岩，夹有白云质灰岩、钙质泥岩及燧石，底 部富含薄层状及脉状石膏。 中石炭统本溪组：由铝土泥岩、灰色泥岩及少量砂岩组成，夹有 12 层薄层石灰岩 及煤线，底部有鸡窝状山西式铁矿。 上石炭统太原组：为矿区主要含煤地层之一。由灰黑色泥岩、灰色砂岩、砂质泥岩、 石灰岩和 4 层可采煤层组成。 下二叠统山西组：亦为矿区主要含煤地层之一。由灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩， 灰白色砂岩和 1 层煤层组成。 二叠系石盒子组：底部偶含 12 层煤线；下部为杂色鲕状泥岩与黄绿色砂岩互层； 中部以泥岩为主；上部以紫色泥岩及砂质泥岩为主。 上第三系：为红色砂质粘土及砂土，夹灰白色钙质结核层。 第四系：红土层含钙质结核，接近底部有砾石层，上部黄土层灰黄色，含钙质结核。 近代冲积层主要由砂、砂砾、卵石及泥土组成。 二、构造二、构造 本区构造较为简单，主要由一个向斜和背斜组成，走向基本为东西，地层倾角平缓。 断裂构造较少。北部边界附近发育有较大的断层，分别是大黄庄正断层和小黄庄断层。 本次勘探区地层倾角较小（倾角一般小于 10），断裂构造较少，地层小的波状起 伏较发育，陷落柱有一定发育。 三、煤层三、煤层 本次勘探的主要目的层为 3#煤层、15#煤层。 3#煤层：位于二叠系下统山西组地层中下部，煤层厚度大而稳定，是全区稳定可采 煤层，也是本次勘探的主要目的层。 W 煤矿扩区 A 区 3#煤层标高+103+475 米，煤层厚度为 4.256.05 米，平均厚度 为 5.25 米。 15-3#煤层：位于石炭系上统太原组地层下部，是全区稳定可采煤层，也是本次勘探 的主要目的层。 W 煤矿扩区 A 区 15-3#煤层标高-25+360 米，煤层厚度为 0.901.88 米，平均厚 度为 1.37 米。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 6 第二节第二节 地球物理特征地球物理特征 一、表、浅层地震地质条件一、表、浅层地震地质条件 W 煤矿扩区 A 区属黄土丘陵地形，全区均由第四系黄土所覆盖，勘探区地势较平坦， 部分地段有冲沟，无基岩出露。勘探工程最高处标高+958.6 米，最低处标高+874.1 米， 高差 84.5 米。 区内有存在规模较大的村庄和厂矿，对数据采集有一定不利的影响。 区内交通较为便利，对地震施工较为有利。上部黄土层中的含钙质结核,以及较深的 潜水位，对激发井成孔、以及激发层位的选取将造成一定的困难。因此区内表、浅层地 震地质条件较为复杂。 二、深层地震地质条件二、深层地震地质条件 1、第四系底界面反射波（TQ 波） 第四系与基岩相比，其密度和速度均有较大的差异，理论上第四系底界面能产生较 强的反射波（TQ 波）。 2、煤层反射波 由于煤层与围岩存在明显的波阻抗差异，因而具备产生反射波的条件。从矿方提供 的资料来看，区内煤层较厚、层位稳定，全区可采煤层 3#煤层和 15#煤层可产生能量强、 波形稳定、连续性好、全区发育的反射波（T3 波和 T15 波）。我队于 1982 -1985 年在长 治-长子区（包括本次勘探区）进行了地震详查勘探， 2005 -2006 年在司马矿和屯留矿 进行过采区三维地震勘探 ，所获成果时间剖面表明，区内主要煤层反射波能量强、波形 稳定、连续性好（图 3-1）。因此区内深层地震地质条件较好。 综上所述，本区属于地震地质条件一般。 图图 3-1 煤层反射波在邻区时间剖面上的反映煤层反射波在邻区时间剖面上的反映 T3波波 T15波波 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 7 第四章第四章 野外数据采集工作方法及工程量野外数据采集工作方法及工程量 第一节第一节 技术难点及对策技术难点及对策 一、技术难点一、技术难点 根据地质任务的要求及以上对地震地质条件的分析，本次地震勘探工作存在以下几 大技术难点： 1、施工区内村庄、厂矿等障碍物将影响地下地质资料采集的完整性。为了保证野外 数据采集质量和剖面的连续性，首先对观测系统的设计要求较高；其次是增加了野外数 据采集的难度，使施工效率大幅降低。 2、该区为较典型的黄土覆盖区，潜水位较深，浅层激发条件复杂，面波干扰将会较 严重。 3、如何控制断层位置的平面摆动不大于 15 米和长轴直径大于 20 米,短轴直径大于 15 米的陷落柱且其平面位置误差不大于 25 米。为本次观测系统设计及资料处理均应重点 考虑的问题。 4、受 3#煤层屏蔽作用，15#煤层反射波的发育较弱。 二、技术对策二、技术对策 针对上述技术难点，我们在综合了大量理论计算成果及以往该区地震勘探成功经验 的基础上，结合该区实际的具体地震地质条件，提出了相应的技术应对方案。 1、障碍物下资料采集的技术对策 由于勘探区内及外围有多个村庄、厂矿以及其它障碍物，为保证障碍物下资料采集 的完整性，根据各障碍物的规模，拟采用各种特殊观测系统予以弥补。在村庄的街道上、 村民的院落里尽量铺设检波器，采用先铺设检波器，然后再利用动态 GPS 测量其坐标和 高程，在安全距离允许的条件下尽可能在村庄内的空地进行放炮激发。具体观测系统将 根据测量实测数据，由我队自行开发的微机现场三维观测系统设计软件进行设计。 2、面波干扰较严重的技术对策 针对面波干扰较严重的问题，本次三维地震勘探拟采用的技术措施为，深井激发， 并采用泥浆、水、砂土进行封孔，以增加高频的激发能量，同时减少激发干扰波的强度。 3、提高分辨率的技术对策 技术难点中的重点，即如何提高横向和垂向分辨率的问题。 首先，为查明勘探区内煤层赋存情况和影响煤层开采的地质构造，需要提高垂向分 辨率。在观测系统设计上在保证时间剖面信噪比的基础上采用尽可能低的叠加次数（本 次选用 20 次叠加）。在资料采集过程中，充分利用地震仪器的大动态范围、24 位模数转 换精度、提高时间采样密度、并采用全频带接收等手段。资料处理中，利用各种高分辨 处理手段（如子波反褶积、频率吸收补偿等），对资料进行精细处理； 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 8 其次，为了最大限度减小断层的平面摆动误差和陷落柱平面位置误差，需要提高水 平方向的分辨率。本次三维观测系统的 CDP 网格密度设计为 5m10m，可以满足完成地质 任务的需要。另外，在资料处理中提高叠加、偏移速度计算的精度，选好三维数据体一 步法偏移的相关参数，以确保能较好控制地质体的真实位置。 4、15#煤层反射波的发育较弱的技术对策 利用不同的滑动因子进行单道平衡、多道平衡。 采用窗口 AGC 技术提高 15#煤层反射波部位的振幅值。 针对 15#煤层反射波部位做专门的精细处理等手段。 第二节第二节 观测系统的选择观测系统的选择 一、三维观测系统类型的选择一、三维观测系统类型的选择 三维地震数据采集是一种面积接收技术，其特点是利用炮点和检波点的灵活组合而 获得分布均匀的地下反射点网格及所要求的覆盖次数。陆上三维地震勘探多采用线束状 观测系统，观测系统形式的选择要考虑到勘探区地形条件、目的层赋存深度、构造发育 特征、反射波发育情况及仪器设备状况等。 根据招标文件提供的资料，对区内钻孔 3#煤层深度进行统计，3#煤层的埋深在 400m840m 之间，平均埋深约 620m。为此选择 10 线 8 炮制规则线束状的三维观测系统 进行施工，满覆盖次数 20 次。这种观测系统在每一个 CDP 面元上各叠加道方向特性和炮 检距分布较均匀，有利于对地质体进行精确控制。 二、三维观测系统的设计及主要参数的理论计算二、三维观测系统的设计及主要参数的理论计算 1、三维覆盖次数 根据我们多年来的地震工作经验和我队在邻区取得的地震勘探成果，本次使用 20 次 覆盖可以取得良好的三维地震数据，满足地质任务对信噪比的要求。 2、面元边长 根据面元边长的计算公式： 面元边长=V/(4Fmaxsin) 根据甲方提供已知资料，结合地质任务，通过理论计算，确认 CDP 网格大小为 5m10m 是合适的。 3、空间采样间隔（道距）的选择： 道距应为面元边长的 2 倍，该区设计 CDP 网格大小为 5m10m，因此选取道距为 10m。经计算，该道距满足空间采样定理，不会产生空间假频，采集到的数据能真实地反 映地震波场的分布和特征。 4、最大炮检距 Xmax 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 9 根据经验，Xmax 应近似等于或略小于主要目的层深度，综合考虑 3#煤层和 15#煤层 的埋藏深度，取其平均深度（620m）为本次三维观测系统设计最大炮检距的允许值。 5、镶边宽度 为了使倾斜地层和断层正确偏移归位，必须考虑偏移孔径而扩大勘探范围。倾斜地 层偏移孔径计算公式为： tan ZMA 式中：Z 为目的层最大深度， 为地层倾角，MA 为偏移孔径也即镶边宽度。 为了保证取全资料，必须对镶边宽度进行认真的分析计算。根据招标文件钻孔资料， 煤层走向基本呈 EW 向，倾角为 5左右。测区南部为一向斜，不需要镶边，需要镶边区 域在测区的北部边界，其余适当留有一定的富余量即可。北部边界，按煤层埋深 450m 计 算，镶边宽度应为 40m。 6、记录长度 根据招标书要求，承诺记录长度为 2.0s。 三、三维观测系统参数的选取三、三维观测系统参数的选取 根据以上计算数据和地质任务要求，我们设计了多种观测系统。经多方案对比，最 后选择单边下倾发炮的 10 线 8 炮观测方式作为本次三维数据采集的基本观测系统，如图 4-1 所示。 1、观测系统的主要参数 横向覆盖次数：4 次 纵向覆盖次数：5 次 总覆盖次数：45=20 次 接收道数：1050=500 道 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 10 接收线距：40m 接收道距：10m 偏 移 距：20m（具体由试验确定） 横向炮点距：20m 纵向炮排距：50m CDP 网格：5m10m 横向最大炮检距：250m 纵向最大炮检距：510m 非纵最大炮检距：568m 纵向每放 1 排炮向前移 5 道，横向上每一束线与前一束线重复观测 5 条检波线。 经理论分析，该观测系统具有较宽的观测方位角和炮检距分布均匀的特点（图 4-2）。 分布均匀的炮检距，便于计算动校正速度和取得最好的叠加响应。而较宽的观测方位角， 较有利于速度分析、多次波衰减、静校正求解，并且对地下采样的方向较均匀。 图图 4-1 观测系统示意图观测系统示意图 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 11 2、仪器因素 仪 器：法国 SERCEL428 数字地震仪 采样间隔：1ms 记录格式：SEGD 记录长度：2.0s 检 波 器：SS-60 检波器，主频率 60Hz 3、激发接收方式 激发震源：炸药震源激发 成孔方式：根据不同的浅表条件，采用人工钻机、轻便机械钻机相结合的方法成孔 井 深：10m30m，（具体根据试验结果确定） 药 量：高爆速成型药柱 1kg3kg，（具体由试验结果确定） 四、障碍物区施工方法 障碍物区主要采用如下方法施工： 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 12 1、恢复性放炮 对于某些较小障碍物不能放炮，但接收线允许通过时，采用恢复性放炮予以施工。 原则上，丢失的炮点都采用恢复性炮点予以补齐，保证覆盖范围及覆盖次数达到要求。 图图 4-2 设计观测系统观测方位角和炮检距分布图设计观测系统观测方位角和炮检距分布图 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 13 2、三维不规则观测系统 针对本区村庄较大的特点，三维不规则观测系统施工方案初步拟定为两种。一是沿 村庄周边地带布设炮点，同时在周边地带布设检波点予以接收；二是在村庄的两侧采用 对称三维变观，即村东放炮，村西接收，然后对调。 为保证上述观测系统对浅层信息观测的地质效果，在资料处理中，要重点注意并采 取相应措施对浅层信息加以保护，选择合适的时间切除量和宽滤波档，确保各目的层反 射波的完整性。 两种特殊观测系统的设计布置原则是： （1）为保证特殊观测系统与常规线束状观测系统的施工资料镶嵌，要求其设计 CMP 面元共中心点与正常束状观测系统一致，为此村庄周边检波点及炮点布设应和线束观测 系统点位重合。 （2）应限制最大炮检距。为保证资料的有效性，最大炮检距一般限制在勘探目的层 埋深以内。为此，对于较小村庄可在周边一次性布设检波点及炮点，一次完成施工。对 于较大村庄则应划分为若干区块，分多次施工。 （3）应保证区块内反射点不留空白，且大部份达到常规观测的覆盖次数。 五、低（降）速带调查五、低（降）速带调查 1、低（降）速带调查工作目的 全区被第四系黄土覆盖。从已揭露厚度的情况看，黄土层质地松散，厚度变化大， 波速较低。由于该低（降）速层的存在，一方面是使地震波到达地面的时间受影响而延 长了，另一方面则会导致反射波形状的畸变。如果在资料处理过程中，没有把低（降） 速层的影响消除掉，必然会使地下构造形态受到歪曲。 2、低（降）速带调查方法的确定 为了掌握较准确的表、浅层速度模型，野外低速带调查工作计划采用钻孔统计、人 工岩性描述、微测井相结合的方法来完成。 3、低（降）速带调查点的布置原则 根据我们在邻区的工作经验，以及有关规范要求，低速带观测点按照 1-2 个/km2 布 设，基本能够满足需要。其它地段采用钻孔统计、人工岩性描述及初至折射法静校正进 行补充。 4、低（降）速带调查野外施工方法 微测井：微测井井深按照生产过程中井深情况来确定，并且在低速层中要有四个控 制点。分别在地面井口处、距井口 50cm 处以及距井口 1m 处放置 3 个检波器接收。井中 每隔 1 米放置 1 至 2 枚雷管，按照从深到浅的顺序，依次引爆并由仪器接收、记录。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 14 第三节第三节 试验工作试验工作 为了给野外采集提供合适的参数，在生产前要进行充分的试验工作。试验工作的重 点以激发因素（井深、药量）为主，同时进行仪器因素、接收因素试验。此外，在生产 过程中，要根据地震地质条件以及监视记录质量的变化情况，随时对井深、药量等进行 试验，保证获得质量最佳的野外资料。 首先通过对激发层位、激发药量、激发井深等的试验，以选取激发地震波的最佳激 发因素。其次通过对检波器组合接收形式、观测系统参数和仪器因素的试验，以选择接 收和记录地震波的最佳参数。整个试验工作以激发因素试验为重点，严格按照单一因素 变化的原则进行试验。 1、试验地点的选择 本区共设计试验点位 7 个， 试验点 S1 位于测区西南部 702 钻孔处，S2 试验点位于 测区东南部南-56 钻孔处，S3 试验点位于测区中西部 704 钻孔处，S4 试验点位于测区中 部 604 钻孔处，试验点 S5 位于测区中部 502 钻孔处，S6 试验点位于测区西北部 7-4 钻孔 处，S7 试验点位于测区东北部 402 钻孔处。 2、激发因素试验 井深试验：通过该项试验以确定该区最佳的激发层位和激发井深。 在每个试验点首先采用药量 2.0kg，选择井深 10m、12m、14m、16m、18m、20m、22m、25m、30m 进行试验。 药量试验：采用最佳激发井深和激发层位，选择 0.5Kg、1.0kg、1.5kg、2.5kg 和 3.0kg 的不同药量进行试验，以确定最佳激发药量。 3、接收因素试验 偏移距试验：选择纵向偏移 0m、20m 和 40m 进行偏移距试验。 4、仪器因素试验 分别选用不同前放增益进行数据记录因素试验，同时对回放因素进行试验。 5、观测系统参数试验 通过该项试验，以检验上述初步选定的观测系统参数是否合理。 第四节第四节 三维地震线束的布置及工作量三维地震线束的布置及工作量 一、三维地震线束的布置原则一、三维地震线束的布置原则 根据煤炭煤层气地震勘探规范的要求，三维地震勘探采用线束状观测系统时， 线束方向一般宜垂直地层走向或主要构造走向。根据上述原则本区布线方向为南北。这 样在倾向上（煤层底板标高变化大的方向上）能够以 5 米的较密的空间采样间隔，获取 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 15 更多、更准确的煤层起伏变化的信息，可以较大地提高对地下地质体的控制精度和地质 成果的可靠性。 二、工程量二、工程量 按照上述三维观测系统设计的参数，本区共布置三维勘探线束 16 束，设计满覆盖面 积为 9.43km2，一次覆盖以上面积为 11.15km，施工面积为 12.49km，线束物理点 8264 个；另设计试验、低速带调查及备用工作量共计 150 个物理点，总计物理点 8414 个(表 4-1、表 4-2)。 W 煤矿扩区 A 区三维地震勘探设计工程量统计表 表 4-1 序序 号号类类 别别数数 量量备备注注 1线束数（束） 16 2接收线（条） 85 3接收点（个） 31375 4激发线（条） 256 5总物理点（个） 8414 6施工面积（km2） 12.49 7一次覆盖面积（km2） 11.15 8满覆盖面积（km2） 9.43 9勘探区控制面积（km2） 8.95 W 阳煤矿扩区 A 区三维地震勘探设计线束工作量统计表 表 4-2 序序 号号线线 束束 名名 称称物理点（个）物理点（个）线线 束束 长长 度度（ （m） ） 备备 注注 1第 1 束4483260 2第 2 束4563310 3第 3 束4643360 4第 4 束4723410 5第 5 束4803460 6第 6 束4883510 7第 7 束4963560 8第 8 束5123615 9第 9 束5203710 10第 10 束5283760 11第 11 束5363810 12第 12 束5523910 13第 13 束5684010 14第 14 束5764060 15第 15 束5844110 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 16 16第 16 束5844110 17小计826458960 18试验物理点50 19低速带调查物理点50 20备用工作量50 21合计841458965 第五节第五节 测量工作及精度要求测量工作及精度要求 地震勘探的测量精度要求按煤炭资源勘探工程测量规程、全球定位系统 （GPS）测量规范执行。测量具体采用 1954 年北京坐标系，1985 年国家高程基准系， 高斯 3投影带。 一、测量仪器设备及人员配置一、测量仪器设备及人员配置 1. 投入的仪器设备 本次测量拟投入加拿大 Smart 3100 IS 型单频接收机 3 台，南方公司灵锐 S86 型双 频 GPS（RTK）接收机 3 台/套（一拖二），尼康 DTM-350 全站仪 1 台（备用），戴尔笔记 本电脑 2 台、惠普 HP Laserjet 1020 打印机 1 台。对讲机 7 台。 2.测量仪器的精度： 1) GPS 测量仪器的精度： 静态测量：水平精度：5mm1ppm。 垂直精度：10mm2ppm。 动态测量：水平精度：2cm1ppm。 垂直精度：5cm1ppm。 2) DTM-350 全站仪精度： 测距精度：5mm1ppm。 测角精度：5 秒。 3.人员配置 本次拟投入测量人员 11 人，其中工程师 4 人，技术骨干 5 人，技术工人 2 人。 二、基础控制测量二、基础控制测量 利用该区国家等级控制点来加密 E 级 GPS 控制网。E 级 GPS 控制网使用 Smart 3100 IS 型单频接收机同步观测，仪器标称精度为 5mm+1ppm，观测时间为 5060 分钟，至少 接收 5 颗以上卫星，仪器对中误差、天线高量测误差均不大于 3mm，天线高量至毫米。 E 级 GPS 控制网基线解算和平差采用美国天宝 TGOffice 软件。基线解算结果其同步 环、异步环闭合差，均应符合全球定位系统（GPS）测量规范中的规定。平差时先在 WGS-84 系统中进行无约束平差，以确保 GPS 控制网本身的观测精度。其后在此基础上， 固定起算点进行三维约束平差。最后得到北京 54 坐标成果。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 17 三、定线测量三、定线测量 本次施工采用 GPS 实时差分(RTK)方法进行测线的布设。 1基本控制点检核 采用 GPS 实时差分(RTK)对测区基本控制点进行全面检核，精度满足规范要求方可以 利用。 2 测线测线布布设设 本区定线测量以基本控制点为依据。按测线设计要求, 采用 GPS 实时相位差分 RTK 测量方法进行定位。 其测线桩号以米为单位，并埋设固定标志。 测线施测时，基准站仪器对中误差、天线高量测误差不大于 3，流动站距基准站的 距离不超过 10。观测的卫星数不少于 5 颗，卫星高度角大于 13，PDOP6。 每日施工前或搬迁新的基准站至少复测 1 个以上测点。检核无误后才进行施工。复 测点的检核限差为：X0.3m、0.3m、0.5m。每测完一条测线后及时画出 详细测量班报图，供地震施工参考。 在仪器无信号的情况下，用全站仪进行补测坐标和高程。遇到村庄等地表障碍物， 部分测点按要求进行偏移，并实测坐标和高程。 四、资料整理四、资料整理 每天外业观测结束后，及时将野外观测数据从手簿传入计算机。对外业所测资料进 行全面检查并将野外观测数据存盘、编号。对每条测线的复测点、进行归纳统计。测线 成果经检核精度符合要求后，连同测量班报一起上交项目组。 五、精度评定五、精度评定 施工结束后，对全区测量成果作出质量评价，精度评定是以点位中误差和高程中误 差来衡量。 1.基本控制点点位中误差和高程中误差指标如下： mx0.1m ； my 0.1m ； mh0.2m。 2.测点点位中误差和高程中误差指标如下： mx0.3m ； my 0.3m ； mh0.3m 。 其计算公式如下： mx=SQRT（(xi)2/2n） my= SQRT（(yi)2/2n） mh= SQRT（(hi)2/2n） mp= SQRT（mx2 + my2） 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 18 xi = xixi； yi = yiyi； hi = hihi 式中：mx 为 测点纵向中误差、 my 为测点横向中误差、 mh 为测点高程中误差、 mP 为测点点位中误差； xi 为测点纵坐标、 xi为测点复测纵坐标； yi 为测点横坐标、 yi为测点复测横坐标；hi 为测点高程、hi为测点复测高程、n 为检测点总数。 六、测量工作技术要求六、测量工作技术要求 1、每个检波点、炮点均要实测其坐标和高程。 2、每测定一条测线后应及时进行计算，并绘出标有明显地形地物的测量草图。 3、每条线（检波线和炮线）的测量成果和测量草图必须在施工前交付给项目组。 4、测量成果表和高程数据表应打印并装订成册。 七、测量组提交的测量成果七、测量组提交的测量成果 1、工程测量联测图（1：2000） 2、GPS 控制测量技术报告 3、三维地震勘探测量技术报告 4、三维地震勘探检波点测量成果资料 其内容包括每个检波点的线号、桩号、大地坐标、高程等 5、三维地震勘探炮点测量成果资料 其内容包括每个炮点的线号、桩号、大地坐标、高程等 6、三维地震勘探检查点测量成果资料 上述成果分别以电子版和图纸、表格方式，并于野外施工结束后 7 日内提供。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 19 第五章第五章 资料处理与资料解释资料处理与资料解释 第一节第一节 资料处理资料处理 本次三维地震勘探的地质任务，主要是查清落差5m 的断层及长轴直径大于 20 米、 短轴直径大于 15 米的陷落柱，因而地震资料处理要在保证较高信噪比的情况下，尽可能 提高分辨率，做到高保真。处理方法及基本要求： 1、考虑到地质目标及资料解释，在三维处理前拟定保证“三高（高信噪比、高分辨 率、高保真）”的措施及合理的流程。 2、加强资料处理过程中的质量监控，并分阶段验收。 3、做好基础工作，包括准确无误的三维数据体的初始化及编辑等预处理工作。 4、在资料处理过程中对层析静校正和绿山静校正做详细的对比研究，选取适合本区 的静校正方法 5、建立正确的地表模型，进行精细静校正。 6、密点速度分析(100150m)，建立可靠的三维速度模型。 7、处理的各个环节都要进行参数测试，包括初至切除、真振幅恢复、均衡、滤波、 反褶积、叠加方法、偏移速度、补偿等测试。 8、做好叠前时间偏移的对比工作。 9、选择合适的去噪方法以提高信资料的噪比。 资料处理的基本流程如图 5l 所示 该区资料处理的重点工作如下： 一、预处理一、预处理 预处理主要是空间属性的建立及道编辑，是处理中非常关键的基础工作。如果各炮 点，检波点位置不正确就不能得到正确的地质成像。本区野外施工时要求及时检查炮点、 检波点位置的正确性，资料处理时要采用线性动校正法进一步检查各炮点、检波点准确 性，纠正检波点和炮点较大的位置偏差。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 20 二、初至波折射静校正二、初至波折射静校正 低、降速带的变化不仅造成旅行时间的变化，还会影响动校正精度及细小地质异常 体的正确成像，降低分辨率。处理时除了用一次人工静校正之外还将用折射静校正进行 对比，以期得到最佳处理效果。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 21 记 录 显 示 解 编 基 准 面 校 正 道 头 生 成 真 振 幅 恢 复 插 值 去 噪 频 谱 整 形 滤 波 记 带 初 至 切 除 预 速 度 分 析 预 叠 加 剖 面预 叠 加 剩 余 静 校 正 速 度 场 图 详 细 速 度 分 析 剩 余 静 校 正 点 位 图 覆 盖 次 数 图 属 性 建 立 炮点、检波点坐标 （X、Y、Z）、井深、表层速度 反 褶 积 反 褶 积 测 试 DMO 叠加剖面 三维 DMO 叠加 偏 移 剖 面 三维一步法偏移 显示垂直剖面 与 时 间 切 片 标 定 偏移速度试验 修改后的点位图一 次静校正量图 重定位与初至折射静校正 CDP 面 元 图 形成共面元道集 折 射 速 度 分 析 图图 5-1 资料处理流程图资料处理流程图 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 22 三、反褶积三、反褶积 由于大地滤波作用，震源激发的尖脉冲经地层传播而被检波器记录下来的反射子波 不是理想的脉冲，而是混合相位子波，也就是说由于大地滤波作用降低了时间分辨率。 反褶积是提高时间分辨率的重要手段，处理时应进行多种反褶积方法进行测试对比，以 提高反射波的频率、拓宽频带，消除激发、接收条件对地震波形影响、压制层间多次波。 四、速度分析四、速度分析 叠加速度不仅与地层倾角有关，还与炮检方位角，均方根速度有关。进行三维速度 分析应与 DMO 即倾角时差校正同时进行。在速度分析过程中，还应做好三维地表一致性 剩余静校正与速度分析的迭代处理。 五、叠加及叠后一步法偏移五、叠加及叠后一步法偏移 DMO 叠加可以实现叠前部分偏移，使反射波更好的聚焦成像；在此基础上进行叠后三 维一步法偏移可以使反射波完全聚焦成像，达到真实反映地下构造的实际情况的目的。 第二节第二节 拟在该工程资料处理中采用的新技术拟在该工程资料处理中采用的新技术 一、多道识别单道去除干扰波技术一、多道识别单道去除干扰波技术 测区潜水位较深，野外采集的地震资料，其面波、声波及倾斜的多次震荡干扰波可 能较发育。能否去除这些干扰波对剖面品质及最终的地质成果有很大影响。采用我队工 作站上最新从加拿大引进的多道识别单道去除干扰波的方法，在不损害有效波的前提下 使干扰波得到很好的去除（图 5-2）。 二、声波初至炮点位置校正技术二、声波初至炮点位置校正技术 该方法的原理是利用声波初至与炮检距呈线性变化的特点，对炮点位置不准确的单 炮进行校正。 野外施工中，采用恢复性发炮临时变观的炮点，仪器班报上记录的炮点位置往往会 有些偏差，利用声波初至炮点位置校正技术，即可很容易地把炮点校正到真实的位置上 去（图 5-3）。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 23 图图 5-2 去干扰前（左）去干扰前（左） 、后（右）单炮对比、后（右）单炮对比 图图 5-3 炮点位置校正前（上）后（下）的单炮对比（以炮检距大小为序排列）炮点位置校正前（上）后（下）的单炮对比（以炮检距大小为序排列） 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 24 三、叠前时间偏移的对比工作三、叠前时间偏移的对比工作 叠前时间偏移较叠后时间偏移有许多优点：复杂构造断裂成像效果好，叠前共反射 点道集可用于及叠前反演，能得到更准确的均方根速度等。 当速度横向变化不大时，用叠前时间偏移技术作为提高成像精度的手段，用于地震 地质解释，可以更好的识别断层和陷落柱。在这方面发挥我们的优势，加强试验对比工 作。 四、属性提取处理及解释四、属性提取处理及解释 断层和陷落柱的解释是本项目的关键，常规剖面解释对于有效的识别小断层和陷落 柱有一定困难，而使用地震属性解释断层和陷落柱是更好的手段，单一属性本身存在着 一定的局限性，不能全面反映地质信息，因此我们采用多种属性联合解释的方式，综合 各属性之长，快速有效的解释断层和陷落柱。 1）方差体属性 方差体技术是相邻地震道空间差异性的反映,地震波横向连续性越差,方差值越大,可 反映出由断层、异常地质体而引起的突变异常点。 2）相干体属性 相干体反映了一定时窗范围内波形的相似程度,是根据波形的相似性,将三维反射数 据体从其连续性转换到三维相干数据体的不连续性,突出了波形的不连续特征。相干技术 是借助于数学方法突出相邻道之间地震信号的非相似性,进而达到检测断层和陷落柱、反 映地质异常特征的平面展布的一项技术。因此,三维相干体技术是识别断层、陷落柱及地 层不连续变化现象的卓有成效的一种技术，通过沿层提取相干属性（如图 5-4 为晋城某 区的处理结果），可以看出沿层相干同样清晰的反映了本区的断裂特征，相干属性反映 的结果与方差属性总体是相近的，在局部细节上二者存在差别，正是这些差别，有时二 者能形成互补，也就是在方差属性不能识别的地方，有时候相干能够识别，反之亦然。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 25 图图 5-4 3 煤层沿层相干属性煤层沿层相干属性 断层、陷落柱解释结果叠合断层、陷落柱解释结果叠合 3）混沌（Chaos）属性 混沌属性是反映局部构造的混沌情况，断层发育的地方，地震波性表现的较凌乱， 而构造平坦、没有断裂的地方，地震波表现的非常有规律，该属性就是利用了这种特性 来刻画断裂的发育情况，如图 5-5，这个属性虽然反映的断裂细节不如前两种属性丰富， 但是同样反映了该区的总体断裂特征，从而确认了对该区的总体断裂特征认识的正确性。 通过以上几种属性的应用，可以看出这几种属性都清晰的刻画出了本区的断裂特征， 方差体和相干体属性反映的断裂和陷落柱最丰富，其他几种次之，但是其他属性在某些 细节上是方差体和相干体属性的补充，从而最大限度的发掘了断层和陷落柱。 因此我们在实际应用中以沿层方差体和相干体属性为主，其他几种属性作为补充和 参考来进行断层和陷落柱的解释。具体解释方法如下： 首先对几种属性都能反映的大的断裂、陷落柱进行解释。 然后解释在方差体和相干属性上能清晰反映的断裂和陷落柱，用其他属性进行验证 和确认。最后解释在方差属性相干体上反映不明显，而在其他属性上反映明显的断层和 陷落柱。 中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院毕业设计（论文） 26 图图 5-5 3 煤层混沌属性煤层混沌属性 断层、陷落柱解释结果叠合断层、陷落柱解释结果叠合 第三节第三节 资料解释资料解释 三维资料处理后得到一个三维数据体，由此数据体可以获取垂直时间剖面、水平切 片等成果。解释将以垂直时间剖面为主，并用水平切片对垂直剖面解释的结果进行多角 度解释。资料解释的基本流程如