三维地震勘探在同煤集团金庄煤矿的应用

贾青军，程增庆

(1.大同煤矿集团金庄煤业有限责任公司，山西大同037100;2.中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院，河北涿州072750)

1 研究区地质概况

太原组由灰、灰白色粗砂岩、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭泥岩及煤层组成;本组共含煤10 层，最底部有一层灰白色中粗砂岩，为标志层K2，作为与下伏本溪组的分界标志。山西组由灰、灰黑色中细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、炭泥岩和煤组成。下部含较稳定的山4号煤层，中、上部夹不稳定，局部有可采点的山3、山2、山1号煤层，底部有一层灰白色中粗砂岩，分布较稳定，定为标志层K3，作为与太原组的分界标志。本组厚38 ～65 m，平均48 m，与下伏地层整合接触。

主要可采煤层:①5 号煤层:位于太原组中上部，距山西组底界K3砂岩一般20 m 左右。井田东部分叉为5－1，合并区煤层总厚 4.42 ～19.339 m，一般厚 7 ～9 m，含夹矸 1 ～2 层，煤层层位稳定，厚度大，井田内皆赋存且可采，赋存范围内厚度变化不大，有0 ～6 层夹矸，一般 2 ～4 层，井田内西部厚，东部薄。是本区主要可采煤层之一，属稳定型煤层。分叉区煤层厚0 ～2.9 m，零星可采。②8 号煤层:位于太原组下部，下距底界K2砂岩一般15 m 左右，位于5 号煤层之下，一般20 m。煤层厚度0 ～5.64 m，一般为1 ～3 m。煤层层位稳定，结构简单，夹矸 0～2 层，基本上全区可采，是本区主要可采煤层之一，属稳定型煤层。井田内8 号煤层分叉为8－1，分叉区煤层厚0 ～4.60 m，一般 2 ～4 m，含夹矸 1 ～2 层，井田东部可采。

2 研究区地震地质条件

本井田为低山丘陵地形，地势东南部高，西北部低，黄土梁及“V”字型沟谷发育。本区最高点1 709 m，位于井田东南部，最低点在元子河河床，标高1 412 m，相对高差297 m，一般地形标高1 450 ～1 600 m。

本区属海河流域，永定河水系，桑干河北岸支系。井田西部为元子河，发源于马道头、郭家坪、坡屋一带，流经李石匠、增子房向南经兰花口，汇入桑干河水系;井田东部为大峪河，发源于葫芦裕、布山沟、马道头一带，经吴家窑、大峪口汇入桑干河。

勘探区内有小京庄、马道头、大京庄、马力窑、树儿里、柴家村、向阳寨等村庄，给地震成孔、测量布线等野外施工环节带来困难。

通过对勘探区内表、浅层地层情况的分析，本区为地震勘探V 类地区。勘探区内几乎无潜水层、黄土梁及“V”字型沟谷发育、地表出露地层多样且复杂、地震成孔困难(需要上多种钻机)、最佳激发层位的选择比较困难。

本区主采煤层(5 煤层、8 煤层)发育稳定，煤层与围岩之间有较大的波阻抗差异，其顶、底板是良好的反射界面，可形成较强的反射波。根据合成地震记录及本区所获得的实际资料，本区主要反射波有:

1)T5反射波:为5 煤层产生的复合波，为本次追踪的主要目的层反射波。

2)T8反射波:为8 煤层产生的复合波，为本次追踪的目的层反射波。

3 主要技术措施

3.1 采集技术措施

测区西、中部树林面积较大、树木高大、茂密，因此，测量设备(GPS)应采用加长杆进行测量，并在防护林中设立明显的测量标记，以便后续施工。三维测区炮线沿南北方向穿过村庄，目前村庄范围比地形图上有所扩大，如马力窑、向阳寨分别有3 个、7 个炮排位于村庄内，并且位于目的层的浅部，埋深在340～370 m，技术要求纵向变观范围不能太大，不能采用恢复性放炮方式，采用村中放炮方式使用深井普通炸药对村内危房有较大的震动，有可能导致危房倒塌，其次不能够保证地震资料的质量。因此建议村中采用聚能弹进行激发，一是减小对房屋的震动和破坏作用，二是有利于地震反射波能量下传，提高单炮记录品质。原设计三维区试验点位不能涵盖上述四种地表出露地层，试验点增加了厚黄土区试验内容。根据上述表、浅层地震地质条件，建议采用钻进能力强的机械钻机进行施工，既提高了生产效率，又能够保证施工质量。、由于二维测区面积较大，要求二维测区施工队项目组进行详细的踏勘工作，有针对性地做好试验工作，采取有效技术措施，为上线生产做好准备工作。

3.2 处理技术措施

资料处理主要是针对本区岩浆岩、断层及煤层特征等进行煤炭地震资料数据处理方法及流程的研究。在全面细致、认真分析原始资料的基础上，踏实而精细地做好地震资料处理各个环节的基础分析工作，根据地震资料的特点制定地震处理方法与各个环节处理参数的选择，在整个流程中始终不破坏地震资料的动力学特征为出发点，采用确定性处理方法和处理技术，搭配绿色处理模块的处理流程，实现地震资料的绿色处理达到保持保幅和提高分辨率处理效果，核心就是在静校正、衰减多次拨、速度分析及作好高精度动、静校正等工作，为地震地质高精度解释提供高精度的处理成果。

3.3 解释技术措施

地震解释主要是利用地震多属性解释技术。本次解释主要利用的是地震时间、地震振幅、相干、倾角、波阻抗、频率、速度等属性。

4 效果

4.1 采集成果

图1 是本次地震采集获得的典型地震记录，该记录中左图是在黄土覆盖区塬上激发及塬上接收的地震单炮记录显示，该记录中右图是在黄土覆盖区塬上激发及沟中接收的地震单炮记录显示。质量张记录均显示出高信噪比。

图1 黄土覆盖区塬上激发(塬上接收左、沟中接收右)单炮记录显示

4.2 成果

图2 是本次研究处理成果，图中显示出5 号煤层、8 号煤层反射波信噪比较高，断层特征较为清楚。测区内断裂构造较发育，正断层较多，区内解释的212 条断层(含落差小于5 m 断层)正断层为151。规模较大断层有12 条，控制着测区内地层的起伏形态。断层走向多为北西西向和北西向，其次北东和北北东向断层，前者断层落差较大，对煤层的影响、破坏作用较大，控制着测区的构造形态，使局部地段小褶曲发育，造成地层起伏，有的幅度较大。发现陷落柱构造11 个，均同时陷落5#煤层和8#煤层。

图2 处理成果中的雁状断层剖面显示

5 结语

本研究表明在金庄煤矿实施三维地震勘探技术可以有效地发现断层及陷落柱等地质构造。

［1］刘胜，程增庆. 煤炭地震激发介质与井深的关系［J］. 物化探计算技术，2008(6).

［2］刘胜，程增庆. 煤炭高密度三维地震勘探方法研究［J］.煤炭工程，2009(3).