三维地震在新疆伊宁矿区北区七号矿井勘探的应用

孙禹成，关云鹏

(1. 河南省煤田地质局物探测量队，河南 郑州 450009； 2. 内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室 内蒙古自治区地质调查院，内蒙古 呼和浩特 010020)

1 地质概况

地震勘探区内地层由老至新依次有：中生代三叠系上统小泉沟群赫家沟组(T3h)，侏罗系下统八道湾组(J1b)和三工河组(J1s)、中统西山窑组(J2x)。勘探区含煤地层为中、下侏罗统地层，共含煤28层。煤层自上而下赋存于西山窑组、三工河组和八道湾组地层之中，自上而下统一编号为1～26-2号煤[1]。煤系平均总厚537.68 m，煤层总厚37.47～195.37 m，平均102.79 m。上部为西山窑组(煤8-煤12)，中部为三工河组煤层(煤13-煤15)，多集中于三工河组地层的上部，该组与上部西山窑组煤层平均间距为95.61 m左右。下部八道湾组含可采煤层9层，编号为18～26-2号煤，其中上部的煤18、煤19多为厚层及中厚煤层，煤层间距较小，为勘探区主要可采煤层，下部的煤22、煤24、煤26-1、煤26-2也为厚煤层，全区稳定发育，为勘探区主要可采煤层[2]。勘探区总体为一轴向NWW的背斜构造(皮里青背斜)，地层走向NWW，局部有褶曲，东北部发育有1个明显的向斜(皮里青向斜)，使煤层底板等高线发生不同程度的弯曲变化。地层倾角5(°)～10(°)，局部可达30(°)。区内断裂构造不发育，主要断层为南部发育F8逆断层和北部发育F4断层，F8、F4为井田首采区的边界构造。

2 勘探区构造解释

本次三维地震勘探表明：区内构造复杂程度属中等，除南北边界处2个断层落差比较大外，其他断层落差较小，勘探区共解释断层25条，其中逆断层23条，正断层2条,断层以NWW、NNE向为主。发育的褶曲构造主要有皮里青背斜和皮里青向斜。

2.1 褶曲

2.1.1 皮里青背斜

位于勘探区中北部，为一宽缓的背斜，轴部沿孔E-6、71-6、72-2一线，轴向NWW，向E倾伏，在区内延伸长约3.5 km，最大幅度200 m左右，南翼地层倾角在5(°)～27(°)之间，北翼地层倾角为5(°)～10(°)左右，背斜在时间剖面上反映明显，区内另有70-1、70-2、70-3、71-3、71-6、72-1、72-2、72-3、73-2、73-3等多孔控制,已查明。

2.1.2 皮里青向斜

位于勘探区东北部，皮里青背斜的北部，轴部沿72-6孔、73-7与73-4孔中间一线，轴向EW，向E倾伏，在区内延伸长约3.5 km，最大幅度150 m左右，两翼倾角基本对称，倾角较缓，为5(°)～10(°)，向斜形态仅在勘探区东部较明显，向西基本消失，北翼被F4断层所破坏，向斜在时间剖面上反映明显，区内另有72-1、72-6、73-3、73-7、73-4孔控制,已查明[3]。

2.2 主要断层

2.2.1 F4断层

位于勘探区北部，逆断层，走向NEE，倾向NNW，断面倾角65(°)～70(°)，由于上盘地层倾角较陡，可达60(°)～70(°)，不能形成反射波，本次仅能控制下盘，本断层同时错断了18、19、22、24、26-1、26-2煤层。在区内落差20～250 m，延展长度为3.3 km，在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的错断现象，断点、断面清晰可靠。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计97个，其中A级断点50个、B级断点24个、C级断点23个，A级断点占51.55%，A+B级断点占76.29%，故该断层属控制可靠断层[4]。该断层已经经区内73-4、70-6、71-8 3个钻孔所证实，属查明断层，该断层对本区北部的含煤地层具破坏作用。本区的连井时间剖面和对应的70、71、73地质勘探线对比煤层底板形态、断层位置吻合较好，因此断层可靠。

2.2.2 F8断层

位于勘探南部，逆断层，走向NWW，倾向NNE，断面倾角70(°)，同时错断18、19、22、24、26-1、26-2煤层，在区内延展长度为4.1 km，推测落差大于500 m。

该断层落差较大，野外施工时在25束到28束采取了向南延长测线的技术措施，但是地震资料不能控制断层下盘，仅能控制断层上盘，该断层上盘在地震资料上反映明显。在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的错断现象，断点、断面清晰可靠。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计111个，其中A级断点57个、B级断点27个、C级断点26个，A级断点占51.35%，A+B级断点占75.68%，故该断层属控制可靠断层。

该断层已经经67-6、E-1两个钻孔所证实，属基本查明断层。从以往地质资料分析，在67勘探线上，67-6孔在断层下盘上打了999.98 m仍然是新生界地层，断层上盘18煤埋深约550 m，在69勘探线上，E-1孔在断层下盘上打了980.71 m仍然是新生界地层，断层上盘18煤埋深约550 m，因此断层落差应该大于500 m。本区的过67-6、E-1两个钻孔的连井时间剖面和对应的67、69地质勘探线对比煤层底板形态、断层位置吻合较好，因此断层可靠。

2.2.3 DF18-1断层

位于勘探区西南部，逆断层，走向NWW，倾向NNE，断面倾角70(°)，错断了18、19煤层。该断层在18煤层中落差0～15 m，区内延展长度为460 m。在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的错断现象，断点、断面较为清晰。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计10个，其中A级断点4个、B级断点3个、C级断点3个，A级断点占40%，A+B级断点占70%，故该断层属控制较可靠断层[5]。

2.2.4 DF18-3断层

位于勘探区东南部，逆断层，走向NWW，倾向NNE，断面倾角75(°)，错断了18、19煤层。落差0～8 m，区内延展长度为770 m，在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的错断现象，断点、断面较为清晰。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计20个，其中A级断点12个、B级断点7个、C级断点1个，A级断点占60%，A+B级断点占95%，故该断层属控制可靠断层。

2.2.5 DF18-4断层

位于勘探区东南部，逆断层，走向NEE，倾向NNW，断面倾角65(°)，错断了18、19煤层。落差0～5 m，区内延展长度为350 m，在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的扭曲现象，断点、断面较为清晰。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计8个，其中A级断点4个、B级断点1个、C级断点3个，A级断点占50%，A+B级断点占62.5%，故该断层属控制较可靠断层。

2.2.6 DF22-1断层

位于勘探区中部，正断层，走向NNE，倾向SEE，断面倾角65(°)，错断了22煤层。落差0～5 m，区内延展长度为320 m，在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的扭曲现象，断点、断面较为清晰。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计7个，其中A级断点4个、B级断点3个，A级断点占57.14%，A+B级断点占100%，故该断层属控制可靠断层。

2.2.7 DF22-5断层

位于勘探区中部，逆断层，走向NWW，倾向NNE，断面倾角70(°)，错断了22煤层。落差0～5 m，区内延展长度为610 m，在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的扭曲现象，断点、断面较为清晰。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计13个，其中A级断点7个、B级断点4个、C级断点2个，A级断点占53.85%，A+B级断点占84.62%，故该断层属控制可靠断层。

2.2.8 DF22-7断层

位于勘探区中部，逆断层，走向NNW-NNE，倾向NEE-SEE，断面倾角70(°)，错断了22煤层。落差0～12 m，区内延展长度为400 m，在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的扭曲现象，断点、断面较为清晰。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计10个，其中A级断点4个、B级断点3个、C级断点3个，A级断点占40%，A+B级断点占70%，故该断层属控制较可靠断层[6]。

2.2.9 DF22-8断层

位于勘探区中部，逆断层，走向NWW，倾向SSW，断面倾角60(°)，错断了22煤层。落差0～5 m，区内延展长度为260 m，在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的扭曲现象，断点、断面较为清晰。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计6个，其中A级断点2个、B级断点3个、C级断点1个，A级断点占33.33%，A+B级断点占83.33%，故该断层属控制较可靠断层。

2.2.10 DF22-12断层

位于勘探区北部，逆断层，走向NEE，倾向NNW，断面倾角65(°)，错断了22煤层。落差0～10 m，区内延展长度为670 m，在垂直断层走向的时间剖面上，煤层形成的反射波有明显的扭曲现象，断点、断面较为清晰。按40 m×80 m的网格剖面统计，控制该断层的断点共计18个，其中A级断点10个、B级断点4个、C级断点4个，A级断点占55.56%，A+B级断点占77.78%，故该断层属控制可靠断层。

3 煤层底板形态解释

本次三维地震勘探区内主要可采煤层为18、19、22、24、26-1、26-2煤层，其中18、19煤层二者相距平均2.40 m左右，19、22煤层二者相距平均125 m左右，22、24煤层二者相距平均35 m左右，24、26-1煤层二者相距平均2 m左右，26-1、26-2煤层二者相距3.5 m左右，煤层间距稳定，底板形态基本相同[7]。本次勘探表明：18、19、22、24、26-1、26-2煤层底板形态总体为一轴向NWW的背斜构造(皮里青背斜)，地层走向NWW，局部有褶曲，东北部发育有1个明显的向斜(皮里青向斜)，使煤层底板等高线发生不同程度的弯曲变化。18、19、22、24、26-1、26-2煤层地层倾角中部及北部比较平缓，一般在5(°)～10(°)之间，南部(68-7、E-7、73-1孔以南)倾角变陡，最陡处可达30(°)。

4 结 论

三维地震查明了勘探区内主要可采煤层中落差大于5 m、复杂地段大于8 m的断层，确定了断层的性质、落差、倾角等要素，并对3～5 m的断点进行了解释，在落差大于或等于5 m的10条断层中，控制可靠断层6条，较可靠断层4条。区内断层以NWW、NNE向为主。三维地震解释结果表明:勘探前后煤层底板形态基本相同，总体为一轴向NWW的背斜构造(皮里青背斜)，地层走向NWW，局部有褶曲，东北部发育有1个明显的向斜(皮里青向斜)，使煤层底板等高线发生不同程度的弯曲变化。地层倾角总体来说比较平缓，一般在5(°)～10(°)之间，煤层底板深度变化不大。

[1] 新疆维吾尔自治区地质矿产局.新疆维吾尔自治区区域地质志[M].北京：地质出版社，1993.

[2] 任学义，刘强，齐云飞.柳江盆地西翼含煤岩系特征及构造控煤作用研究[J].中国锰业,2017,35(3):37-39.

[3] 王哲，胡洪涛.三维地震勘探在小回沟矿井首采区的应用研究[J].煤矿现代化,2015(6):1-2.

[4] 武学明，邓洪亮.三维地震在煤矿隐伏断层探测中的应用[J].中国煤炭地质,2008,20(b9):67-69.

[5] 张义才，丁海虹，刘凤荣.三维地震勘探岩性反演技术在康北煤田DQ煤矿中的应用[J].黑龙江科技信息,2008(7):47.

[6] 沙元涛，李中珂，尚勇.三维地震勘探在金桥煤矿首采区的应用与评析[J].山东煤炭科技,2002(2):48.

[7] 屈绍忠，杨振邦.三维地震勘探在采区勘探中的应用及效果[J].煤炭技术,2013,32(8)：16-19.