地震勘探在芦岭煤田中的应用

时间：2024-04-25

廖柳

摘要：在地震勘探理论指导下，通过较详细地分析和论述煤田地震勘探的资料采集、处理和解释技术，认识到：因地制宜的采用合适的观测方法，如弯线、宽线或三维观测，合适的激发与接收参数，可在较宽频带接收条件下提高采集资料的信噪比;采用合理的处理流程和方法，如利用生产炮的折射静校正技术、叠前波场振幅能量处理技术、保幅条件下的二维去噪技术和展宽频带技术以及合适的波场偏移技术等，可提高原始资料的信噪比和分辨率，并校正有效波场得运动学和动力学特征畸变;根据地质目标，在解释软件系统平台支持下，选择合适的解释方法技术，如综合速度分析技术、高精度层位标定技术、三维可视化解释技术、相干体技术、断棱检测技术、属性参数提取技术及波阻抗反演技术等，可提高资料解释的精度和可靠性，从而解决煤田勘探中的小构造、小断层及薄煤层厚度预测等地质问题，同时对煤田勘探中可能存在的陷落柱及采空区等地质灾害问题亦可获得较可靠的勘查结果。

关键词：地震勘探;分辨率;信噪比;煤层;断层

1.地质概况及地球物理特征

1.1 地质概况

1.1.1地层

矿区位于华北石炭二叠纪聚煤区南缘，属于华北型聚煤区期。古生代的加里东运动使地壳整体隆起，沉积间中奥陶统与中石炭统成假整合接触，缺上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭系地层。区内为全隐伏煤田，煤系地层总厚度约1100m，聚煤期在山西组、下石盒子组和太原组含煤数层，均不可采。井田内揭露的地层由老到新有：奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。

1.1.2 煤层

本区主要含煤地层为二叠系的石盒子组和山西组。主要可采煤层为下石盒子组的7煤层、8煤层、9煤层和山西组的10煤层，8煤层平均厚度9.67m，9煤层平均厚度为2.98m，根据钻孔揭露，在勘探区内10煤较薄，厚度大多在1m左右。8煤厚且稳定;7煤层煤厚1m左右，大部分不可采。10煤在勘探区内也存在不可采区。

1.1.3 构造

本勘探区位于井田北部，F5-1断层以东，地层呈单斜构造，倾角一般在15°左右;区内地层走向为北偏西35°左右，主要断层走向与地层走向近正交，小断层比较发育。本次勘探区内有2条落差在0-30m的断层。

1.2 地震地质条件

1.2.1 地表条件

本区地势平坦，高差变化不大，一般在+24m左右，村庄较多面积较大，村庄主要有小詹家、下湖许、黄岭子、小丁家、小马家、小杨家等村庄，勘探区内窑场和沟渠较多，野外施工条件一般。

1.2.2 浅层地震地质条件

本区潜水面较浅，一般为5-6m，比较稳定，8-10m区段一般有粘土层和砂质粘土层分布，大部激发条件较好。仅在局部地方存在流沙层，对激发能量有一定影响。

1.2.3 深层地震地质条件

根據钻探揭露：本区主要可采煤层8煤厚度比较稳定，与围岩密度和速度差异大，能产生良好的地震反射波。10煤厚度变化较大，且10煤受巨厚8煤层的屏蔽吸收影响，形成的反射波能量较弱甚至不连续，给连续追踪及断层识别造成一定困难，所以深层地震地质条件相对一般。

本区可以连续追踪对比的有效反射波有：T0波、T3波、T7波、T8波、T10波对应于10煤层的反射波。由于上覆巨厚8煤层的屏蔽作用，加之10煤层局部不可采，存在冲刷变薄现象，导致T10波能量较弱，信噪比较低，连续性变差，部分基本能连续追踪对比。（见图1）。

从本区煤层和构造的情况分析，主要可采煤层8煤和10煤厚且稳定，与围岩周围密度和速度差异大，波阻抗差异明显，是产生地震反射波的良好条件。但T10波因受巨厚8煤的屏蔽作用影响，能量偏弱。总的说来深层地震地质条件良好。

2. 野外工作方法

为了取得最佳激发、接收参数，根据测区地质情况以及前期精查工作结果，在正式生产前拟定在该区做2个点试验、一束试生产束线试验，合计试验物理点430个。试验按照单一因素变化及从简单到复杂的原则，争取利用较少的工作量，取得较多的有效参数。试验中每次只改变一个因素，固定其它因素，根据试验结果选取最佳值。

通过试验，我们取得以下最佳试验参数：10m井深，2kg药量，100Hz检波器接收，24次叠加的工作方法。

3.资料处理

3.1 处理流程及参数

3.1.1野外原始资料分析

本区三维地震勘探地质任务重点是：查明区内主要煤层7、8、9、10煤层起伏形态及波幅≧5m的断层，寻找3-5m断点，并寻找陷落柱及其他地质异常体。

原始资料总体表现为：记录面貌良好，信噪比及分辨率尚可，目的层层次分明，同相轴特征突出、能量强、连续性好，单张记录上煤层反射波清晰可见，但由于该区村庄及砖窑厂影响，变观频繁，部分区域坏道及随机杂乱干扰大。由于激发层位不稳定，局部受流沙影响，致使部分单炮面波干扰大，目的层分辨率降低，另外该区中深部规则干扰严重，区内局部反射波品质受到一定影响，表现为煤层反射波能量弱，信噪比较低。

该区大部分区域地质反射条件良好，各煤层成像尚可，但局部区域由于受规则干扰影响，反射波能量较弱，信噪比及频率降低。以往二维物探工作由于方法条件限制，断层构造解释精度不高。

3.2.2资料处理流程和参数建立

我们在该区做了参数及流程测试工作，并对该区做了考查性试处理，主要内容包括如下：

1、高通滤波

高通滤波参数是：H（10，15）、H（15，20）、H（20，25）、H（25，30）、H（30，35），结合有效波和干扰波频谱分析，有效波频带为（20-160HZ），面波频带为（6-20HZ）最终确定高通滤波的参数是H（20，25）。在做反褶积前带通代替高通，滤波参数为B（20，25;160，180），这样克服了高频噪音对计算反褶积算子的影响。[3]

2、真振幅恢复测试

由于大地滤波的作用，地震波在传播过程中能量衰减很多，尤其高频成份损失严重，另外受激发、接收等因素影响也会引起记录道的能量差异，导致接收到的振幅不能真实地反映地下介质的动力学特征及相互差异，我们采用地表-致性振幅补偿并对其补偿因子做了扫描测试，对地震波球面扩散与吸收进行了补偿，使地震波能量真正体现煤层介质的真实情况，为地震波的对比及岩性解释提供依据。[4]

3、野外静校正

针对检波点高程及激发井深的变化，我们选定海拔24m为静校正基准面。高差变化为0-2m，炮点校正量一般为1-2ms，检波点校正量一般为1-3ms。

4、反褶积测试

选用适当的反褶积方法和参数，可以起到提高分辨率的作用。针对本区实际资料及地质任务，我们选用地表一致性反褶积，其测试参数为：预测步长4、8、10、12、16ms，因子长度100、120、140、160ms。最终采用（12、120）ms的最佳效果。

4.资料解释

4.1断层解释

1、断点解释

在解释过程中可利用垂直剖面与水平切片相结合进行解释，在水平切片上以强振幅的错断判别断层。水平切片对小断层有较高的分辨力，在水平切片上，同相轴水平错开是断层的反映，其错开的大小反映了断距的大小。一个在垂直剖面上较难识别的微小断层，在水平切片上的相位错断有时可放大好几倍。因此，充分利用水平切片识别断层，有利于查明断层平面延伸方向，合理组合断层。

2、断层倾向及倾角的解释依据

（1）時间剖面上有两个或两个以上的有效波同相轴均错断时，其倾向及倾角能够得到准确解释。

（2）只有一个同相轴错断时，一方面按其错断位置，同时也参考辅助相位及构造规律，但其倾角多为推断。

（3）严格做到在纵横剖面上对同一断层的闭合。

（4）相邻波组及多相位综合对比分析断点。

4.2褶曲的解释

褶曲的解释主要依据反射波同相轴的起伏形态进行解释，其次依据褶曲在等时切片上的反映。在切片上，反射波“同相轴”随时间深度变化的分布形态和移动规律，可以判定该界面的褶曲形态。

5.结论

在芦岭煤田地震勘探中，由于地表条件的复杂，以及地下构造的多变，岩层产状的变化。因此，给野外施工带来了一些困难，也使得资料处理和解释有些复杂。

本文通过对地震勘探从资料采集，数据处理到资料解释方法技术的研究得出以下结论：

1、通过反复踏勘、理论计算和方法实验，采用灵活多变的观测系统和适合的激发和接收参数，能提高地震采集资料的信噪比。

2、利用优秀的处理软件系统，因地制宜的建立合适的处理流程和采用适合的处理方法技术，对煤田地震资料处理中存在的难题得到很好的解决，可以有效地提高资料的信噪比和分辨率，并效正有效波场的运动学和动力学特征畸变。