谈在复杂地表条件下的煤田三维地震勘探

何星

（青海煤炭地质一0五勘探队，青海 西宁 810007）

1 地形及地貌、地震地质条件

1.1 地形及地貌

以宁夏地区韦州韦二勘探区为例，该区内以风积沙漠地貌为主。区内地形平缓，地势由南向北逐渐降低。地貌类型主要有缓坡丘陵、洪积扇、风沙地、洪积平原及苦水河、甜水河的河谷平原类型为主。由于受长期沙化的影响，多被风积沙覆盖，风积沙呈新月形沙丘，构成风成地貌。

1.2 地震地质条件

1.2.1 浅层地震地质条件

测区浅层地层为新近系红土和第四系砂砾层、黄土，第四系砂砾层黄土结构疏松，孔隙发育，疏松的干砂及砂砾层对地震波能量吸收衰减极为强烈。大部分地段无潜水位。浅层地震地质条件横向变化较大，激发层位不易掌握，这些复杂的浅表层地震地质条件对地震勘探的激发、接收都十分不利，浅层地震地质条件较差。

1.2.2 中、深层地震地质条件

煤田三维地震勘探的主要煤层顶底板基本上以砂岩、粉砂岩为主，可采煤层与围岩密度和速度差异较大，波阻抗界面明显，能产生可追踪的能量较强的反射波。但区内主要煤层埋深变化较大，可采和局部可采煤层层数较多，煤层厚度较薄，各煤层反射波易产生相互干涉，形成复合波。因此本区中、深层地震地质条件一般。

2 取得的地质成果

通过本次施工查明了勘探区内可采煤层中发育的落差5m以上、复杂地段8m以上的断层，对落差3-5m的断点作出解释，并尽量给予组合，断层平面位置摆动不大于30m；查明了勘探区内主要可采煤层的露头位置，平面位置不超过30m；查明了勘探区内主要可采煤层波幅5m以上的褶曲；查明了主要可采煤层的赋存状态，并编制了煤层底板等高线图，深度误差小于1.5%；控制新生界厚度变化情况；预测主要可采煤层厚度变化趋势，圈定可采煤层中可能存在的异常显现。

3 技术难点

通过本次对宁夏韦州二韦井田三维地震勘探野外采集总结了一套行之有效的施工方法。

3.1 该区地表属半沙漠区，激发、接收条件复杂，成孔极为困难，大部分地段无潜水位，激发层位不易掌握，选择合理的激发方式、激发层位及检波器的埋置以获取有效波至关重要。

3.2 地表高差变化较大，低、降速带变化剧烈，难以建立准确的表层结构模型，静校正值变化大、不易求准，导致静校正问题复杂化，影响同相叠加。

3.3 煤层深、浅变化较大、地层倾角大，对反射波的散射严重，空间成像难度加大。区内煤层局部存在缺失显现，影响有效反射波的品质。

3.4 测区煤层层数多，层间距较小，地震波高频受松散层及上部煤层吸收衰减快，很难提高深层分辨率，将其可靠的分离开。

4 解决方法

针对以上问题通过点、段实验的分析，相关技术人员和矿方技术人员做了采集论证工作，就高分辨率三维地震勘探解决半沙漠区煤层构造形态精度及厚度分辨能力进行理论预测。

4.1 根据地质任务要求，以理论计算为原则，在参考前期地震地质资料的基础上采用8线8炮制束状观测系统，384道接收，检波点网格20×40m，单井2㎏TNT高速成型柱状炸药激发，激发深度14-18m，组合压电检波器接收，24次覆盖(纵向6次，横向4次)，428XL数字地震仪记录，检波点与炮点的定位采用GPS一次定位与地震波初至二次定位相结合。

4.2 由于在该地区地震波高频受松散层及上部煤层吸收衰减快，很难提高深层分辨率，将其可靠的分离开；进而采用了428XL数字地震仪记录（它的优点是动态范围大，频带宽，抗干扰能力强，稳定性好，强弱信号均能同时记录，信号采集保真度高）。

4.3 该区目的层深浅变化较大，地表松散及砾岩层滤波作用，目的层反射波高频成分衰减严重。根据检波器频率特性曲线分析，中频检波器频率特性上低截斜率缓且频带宽，是接收中高频信号的理想检波器。并采用组合60Hz两并两串压电检波器接收（采用了挖坑20-30cm深插直插紧并埋置检波器的方法）来压制随机干扰，提高信噪比。

4.4 采用CDP10m×10m面元采集，0.5ms采样，提高空间采样率，避免产生空间假频，以满足勘探目标横向分辨率的要求；采用24次高覆盖叠加，压制干扰，提高信噪比。

4.5 本区目的层倾角较大且埋藏较浅，采用中间发炮观测方法，能量集中，成像效果较好。同时还避免了微震和检波器松动引起的野外高频干扰。并做了低速带调查，为静校正提供可靠的资料。

4.6 钻机打孔后炸药沉到孔底，药柱直径与孔径相同，满足耦合条件，然后密封，确保了最佳激发能量。

4.7 采用了现场处理机，初步叠加剖面，进行现场质量监控，确保最佳采集参数。

4.8 对后期的资料处理中始终注意对高频信息做保护，以提高分辨率。重点抓住随机噪声衰减、静校正、速度分析、大倾角三维空间成像偏移四个主要环节，使断层显示清晰、位置准确。

4.9 利用相干体水平切片和三维可视化技术，确定断层的平面组合及空间展布。与矿方技术人员密切配合，共同解释，达到人机联作解释，提高解释的精确度与合理性，利用地震反演技术解释煤层厚度变化、分析地质异常体。

4.10 本次施工测量工作也是至关重要的环节，使用GPS移动卫星定位系统，提供精确的炮、检点坐标及高程，对偏移炮、检点及恢复性激发点进行二次准确测量，并做好记录。按顺序建立数据库，对离散数据拟合，并绘出地表模型，进行钻孔深度校正，求出精确的时深转换速度，消除统一基准面与浮动基准面之间的充填时间值，精确绘制煤层底板标高构造图。

结论

通过对该区的实地施工表明，形成了一套适于复杂地表条件下煤田勘探与开发的采集及处理流程。体现煤田三维地震采集及处理的技术特点。由于受各种条件限制，受测区激发和接受条件的限制，个别区域所采集的资料质量较差，面波干扰较强，所解释的断层落差和摆动有可能出现较大偏差，应进一步进行精细分析与解释。获取高分辨率、高信噪比、高保真度的地震资料，利用先进的解释软件技术，是能够完成预定地质任务的。

[1] 徐奭.韦二井田首采区三维地震勘探设计[M].安徽：安徽煤田地质局物探测量队，2009.

[2] 张爱敏.煤矿采区三维勘探技术[M].北京:煤炭工业出版社，1996.

[3] Cordsen A.，Peirce J.W.著.陆上三维地震勘探的设计与施工[M].俞寿朋等译.河北:石油地球物理勘探局.1996.