三维地震勘探在煤矿中的应用

三维地震勘探在煤矿中的应用

0野外数据采集为了更好地了解高庄煤矿的泉流和地质结构，为煤矿的合理开发和开采提供可靠的地质依据，实现高产、高效的目标。结合地震勘探最新技术的发展,在高庄煤矿采区进行三维地震勘探工作。为了保证野外地震数据采集的效果,决定采用的地震仪器是法国的428XL灵活数字地震仪进行野外数据采集工作,测量仪器为南方公司生产的GPS双频RTK接收机(1+2)。区内处于水域面积,勘探难度很大,尤其是其中渔网密布,给野外施工带来了很大的难度,需要野外勘探人员根据最新的地震勘探技术方法,灵活采用不同观测系统,结合钻探资料仔细分析勘探区实地情况进行合理的布置勘探测线,才能取得良好的勘探效果,现场勘探技术人员通过对该矿以往地震、地质资料进行了认真研究提出了切实可行勘探方法。1区域总结1.1石炭系和奥陶系井田内地层自上而下有第四系、上侏罗统蒙阴组、下二迭统山西组、上石炭统太原组、中石炭统本溪组、中奥陶统。第四系厚74.05~92.13m,平均86.28m。由粘土、砂质粘土、粘土质砂、含砾粘土及中、细砂和粉砂等组成,全区广泛分布。与下伏地层呈不整合接触关系。侏罗系全井田均有分布,钻孔揭露最大残厚931.49m。主要由灰绿色、紫红色粉砂岩、砂质泥岩、中、细粒砂岩及砾岩组成。与下伏地层呈角度不整合接触关系。二叠系区内厚度100~200m,不含或仅含煤线,主要由杂色粘土岩、浅灰、灰绿色粉砂岩组成,整合于山西组地层之上。石炭系包括上天气变化,采取应急措施,确保人身财产安全。统太原组和中统本溪组。奥陶系为煤系地层的基底。厚400~500m,由青灰色、致密质纯的厚层石灰岩组成,夹虎皮状灰岩,含珠角石化石。1.2煤层井田内含煤地层为山西组与太原组,含煤17层左右。其中山西组含煤3层(2、31.3煤系不含矿地层结构位于鲁西地块的鲁西南断块凹陷的东缘,鲁中断块凸起的西侧,属于鲁西诸多断块中的一个凹陷块体。前人称之为滕县凹陷,划为秦岭纬向构造带北支的一个组分。其北为NEE向的凫山断裂,东为近SN向的峄山断裂,西为SN向的孙氏店断裂,南以峄县断层及太原组底部煤层露头,西南至湖西省界。煤田内部构造比较复杂,以中生代断裂为主,并伴有较多的次级褶皱。断裂的方向性明显,主要有NEE、NW、EW和SN向四组断裂,绝大部分以正断层的形式出现,其中NEE和SN向断裂分布最广。常呈地堑、地垒和阶梯状的组合型式,构成整个煤田纵横方向上地堑、地垒相间排列的构造格局。2地震的地质条件2.1野外调查和工农关系勘探区地处微山湖区内,芦苇丛生,湖岸分布着养鱼池、蟹池,勘探区东部边界有张白庄港口,西部是山东省与江苏省交界,北部有岛及二级坝,南部有两个小岛,地表条件复杂。因此施工和工农关系的处理均有很大难度。表层地震地质条件较差。2.2蒙阴组反射波及隔波层间波测区内第四系厚度比较稳定,厚度为97.16~130.90m,平均厚度99.23m。第四系底界面与下伏侏罗系上统蒙阴组地层相比,在沉积环境、岩石物理力学性质等方面都有很大的差异,其底界面是一良好的反射界面。但由于本区第四系地层较浅,局部得不到其反射波。上侏罗统蒙阴组是煤系地层的直接覆盖层,由于侏罗系地层为陆相沉积,岩性多以粒度不等的砂岩及砂泥岩互层构成。其层间波阻抗差异较小,因而在蒙阴组无强且较为连续的反射波发育。但其内部弱反射波层次较为丰富,且多不连续。2.3反射波的强度侏罗系底界面与煤系地层间上下两套地层间大多岩性差异不是很大,因此该界面也不能形成较好的反射波。反射波的强度与煤层厚度近似于线性关系。即在这个厚度范围内煤层越厚反射波的能量越强。因而本区山西组的33地震技术方法3.1野外试验及结果为了更好地完成本次三维地震勘探的地质任务,正式施工前在三维勘探区内进行了4个试验点,分别进行了不同地段内的激发和接收因素及最佳观测范围调查等试验。3.1.1激发井深两组时炮井干扰明显试验过程中对试验所获得的单炮记录进行了认真的分析和研究,试验记录面貌显示,激发井深4m、6m、8m时炮井干扰明显;同时经频谱分析,单炮记录分析,本区10m、12m、14m井深激发,反射波频率较高,能量较强。在生产中根据所获原始记录反射波品质情况,随时调整激发井深,以得到较好的原始野外采集数据。3.1.2激发药量对激发效果的影响激发药量从0.5kg至3.0kg进行了系统试验,利用12m井深激发获得的单炮记录显示:1.0kg以下药量激发的记录其能量较低,1.5~3.0kg不同药量激发的记录面貌变化不大,本质上的区别不大,反射波能量较强。3.1.3煤层反射波组识别通过试验资料分析,本区原始资料有以下特点:本区原始资料信噪比、分辨率较高,频带较宽,在原始记录上能清晰地识别出煤层反射波组。本区由于煤层层数较多,表现为监视记录上有煤层反射波组较丰富。最终采用12m井深,2kg药量进行野外生产技术参数。3.2观测系统的建立根据野外现场试验和实际地形情况,在野外拟采用8线12炮不对称中点激发的观测系统,检波器采用自然频率为60HZ的数字检波器,4个检波器小基距面积组合接收。接收道数为48×8=384道,覆盖次数为24次,采样间隔为0.5ms。CDP网格为10m×10m。有效的保证了野外数据采集质量。4观测系统的特殊配置4.1“双边加密观测系统”观测系统布置除了勘探区的水域以外,勘探区东部的张白庄、张白庄港因在勘探区的边界,接收线通过相对较容易,但炮线无法通过,因此采用“双边加密炮点”观测系统进行数据采集;即接收线直接通过建筑物,在建筑物两边增加炮点来保证建筑物下的覆盖次数,见图1。4.2覆盖次数较低,出现空白无资料段两个地物之间的空白地段较窄(小于300m),若地物下采用双边加密炮点,地物下均是远炮点,覆盖次数较低,甚至出现空白无资料段;因此,采用中间加密炮点的方法以提高覆盖次数,本区北部边界附近有二级坝,致使部分炮点无法正常施工,鉴于此种情况采用了变观测系统进行施工,采取几束线同时进行施工,增加接收道数以及加密炮点予以弥补不能正常施工的不足,见图2。5成功5.1质量指标的确定按部颁《规范》对监视记录的评级结果评价,其中甲级物理点1806个,甲级率65.36%,乙级物理点957个,乙级率34.64%,成品率99.24%,三项质量指标均超过了《规范》和设计要求。5.2处理订单在工作站上对三维数据体按照50×50m网格采用面积统计的形式进行了评价,评价结果为Ⅰ类剖面面积2.375km5.3认同断层的单位查明、基本查明了落差≥5m的断层33条,肯定原有断层8条,新解释断层25条。对落差≥5m的断层评价,均达到可靠、较可靠控制程度。查明了36主采煤层标准波特征高庄勘探区原始资料质量较好,处理流程、参数选择合理,