三维地震勘探在复杂矿山勘查中的应用

孔令军

（山东省煤田地质局物探测量队，山东 济南 250104）

在贵州矿区，由于地形跌宕起伏，切割强烈，属于构造侵蚀而成的低中山～高中山地貌，植被茂密，三维地质勘探工作难度大，勘探后资料处理难度较大。矿区三维地震勘探项目较少，本文以贵州西部某矿山为例，分析探讨三维地震勘探在贵州省复杂矿区中的应用。

1 地震地质条件

勘探区位于贵州高原西部，地形跌宕起伏，切割强烈，属于构造侵蚀而成的低中山-高中山地貌。一区地表最高处标高约为+1808m；最低处标高约为+908m；最大高差约900m；二区地表最高处标高约为+1350m；最低处标高约为+1000m；最大高差约350m。

浅表层岩性多样且间杂分布，主要的岩性有土层、风化泥岩、泥灰岩，综上所述，区内表层地震地质条件恶劣。

1.1 浅中层地震地质条件

深部部分地段有较厚灰岩层对矿层反射波有一定的屏蔽作用，但对矿层反射波的能量吸收及散射作用并不强烈。浅、中层地震地质条件一般。

1.2 深层地震地质条件

本区地层保留较厚，煤层平均厚度大部分在1m～2.3m左右，在地震反射波中可能没有很好的反应，本区的深层地震地质条件良好。

图1 三维勘探区地形示

2 施工难点及措施

本次地震勘探矿区内地形起伏剧烈，地表绝对高差约900m，存在大面积坡度大于45度的陡坡，给野外数据采集带来了很大困难。主要难点有：①经过踏勘发现本区共分为4个平台、3个陡坡悬崖。有3个较大的陡坡和悬崖穿过勘探区，面积约占勘探区面积的50%。陡坡大部分地段坡度大于45°，最大坡度超过60°，且无树木生长，导致不能成孔或者成孔困难。②地表高差变化大，要求炮点位置及高差数据准确。勘探区内地表高差变化大，静校正问题突出，要求炮点高差数据准确。由于地形复杂，按常规观测系统规则布置的很多炮点不能在原位置上成孔，需变观处理。③地形起伏剧烈，检波器布设困难。

具体措施：①对于大坡度成孔困难矿区的勘探，我们采用专业成孔设备钻进成孔，钻探设备可拆卸为多个部件，减轻单个部件的重量，利用人工运送至炮点处。②首先在工程布置设计阶段，在卫星地图进行炮点位置设计，将村庄、悬崖等明显的障碍物避开，提前变观。其次组织施工人员，现场探勘，利用奥维地图的定位功能，到实地考察每个设计炮点的地形情况。将不能施工的炮点变观到就近的能施工的炮点处，变观后的炮点反馈给设计人员，重新设计炮点后交给成孔施工人员。最后由测量人员对成孔后的炮点测量坐标及高差数据。③开展岗前培训，增强施工人员安全意识。采取防护措施，为确保安全放线人员采用打桩后系保险绳的方式，布设陡坡及悬崖处的检波器。

3 资料处理难点及措施

本次地震勘探资料处理主要是解决好静校正问题，针对本次资料的特点，实验了初至波折射静校正和射线层析静校正，通过效果对比最终采用射线层析静校正。在此基础上，通过针对性的速度分析和分频迭代剩余静校正技术，提高静校正的精度，避免因静校正问题对构造形态带来影响。

为了切实解决好本工区的静校正问题，在处理试验中，又进一步选择了两种层析反演静校正技术进行比较：①Seismic studio处理系统的层析静校正方法；②基于层析反演的近地表建模和校正系统（ToModel）。Seismic studio和ToModel两种方法都采用的是非线性层析反演，射线路径非线性，通过正、反演迭代的方法得到速度分布，是解决近地表复杂、初至波动校正非线性的静校正问题的有效技术手段。不管是Seismic studio还是ToModel，准确的初至拾取是关键，初至拾取的好坏直接影响到层析反演的效果，在这一方面，通过多年的经验积累，形成了先进的技术流程，而且在多个工区的实际应用中得到了证实。

首先，选择一定数量的单炮记录进行相对准确的初至拾取，然后根据神经网络模式识别技术对所有单炮记录进行自动拾取，称为初次拾取，通过层析反演计算，得到初次静校正值；其次，将该初次静校正值应用于原始单炮记录并和初次拾取值累加，在此基础上，对每一炮的初至拾取进行准确修改，称为准确拾取；最后，在初至拾取时间值中减去初次静校正值，进行层析反演计算，获得最终静校正值。初至拾取完成之后，接下来的工作便是层析静校正反演计算，在试验过程中，通过对比Seismic studio和ToModel两种反演方法的叠加成像效果、反演得到的二维静校正值平面分布与地表高程的对应关系以及应用层析静校正前后单炮记录的初至和反射波特征，优选层析反演的计算方法。应用Seismic studio层析反演静校正之后，单炮记录的初至波呈线性变化，反射波同相轴可识别且时距关系呈双曲线，效果较好。

从线性动校正初至和共炮检距的初至及叠加剖面对比效果上看，由于层析静校正的应用，使原始单炮的长、短波长静校正问题基本得到解决。

地表一致性剩余静校正与速度分析的迭代：

剩余静校正方法大多数采用相关法求取静校正量，本次处理采用了速度分析与优势频段剩余静校正迭代方法，根据资料不同的处理过程中优势频带的变化，采用不同频宽对模型道进行优化，从而使求出的剩余静校正量更为准确，使资料成像效果更好。在处理中采用优势频段剩余静校正大致分以下几个步骤：

第一次速度分析大约10LINE＊10CMP的密度。注意监控全区两个方向的速度平面图，要求速度场变化平缓，与构造变化吻合，在此基础上进行第一次剩余静校正。第一次剩余静校正处理在地表一致性反褶积之后，利用资料的低频部分求取剩余静校正量，解决比较大的剩余时差。

第二次速度分析，精细分析目的层段的速度，通过动校正道集、叠加剖面、速度剖面来监控速度拾取是否合理。第二次剩余静校正处理在第一次剩余静校正处理基础上用资料的相对高频部分做剩余静校正。

通过几次迭代处理，逐步提高静校正的精度，保证资料同相叠加，使资料的信噪比和分辨率逐步提高。

图2 精细处理前后剖面对比图

图2为精细处理后剖面对比图，从图可知精细处理较原处理剖面反射波连续性好，波形特征明显，可追踪性增强。

4 结语

由于所研究矿区地形变化大，高程变化剧烈，在施工中通过多种手段克服不良因素，为取得良好的一手资料，处理中利用Seismic studio和ToModel两种层析反演静校正技术进行比较，利用速度分析与优势频段剩余静校正迭代方法进行剩余静校正，获得了质量较高的时间剖面，本次勘探共解释断层19条，其中落差大于等于5m的断层14条；与原方案一致断层1条，修正断层4条，新发现14条断层。