三维地震技术在白杨河复杂山区井田的应用

王 燕

（山东省煤田地质局物探测量队，山东 济南 250104）

白杨河勘探区位于天山北麓的中低山区，西南部最高处海拔2256.4m，最低处为勘探区东北部，海拔标高1185m，绝对高差超过一千米，相对高差一般为200～350m，地形复杂，山势陡峻，切割强烈。地势南高北低，西高东低。为探明采区内主要煤层的赋存状况、厚度变化趋势、地质构造特征，给矿井建设提供可靠的地质依据，对白杨河井田进行了三次三维地震勘探，取得了很好的地质效果。

1 井田概况

白杨河井田勘探区出露地层有中侏罗统西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t）、侏罗系上统齐古组（J3q）、第四系洪积层（Q4pl），有少量下侏罗统三工河组地层出露。

勘查区煤层赋存于中侏罗统西山窑组地层（J2x）中，主要分布在下段（J2x1）和中段（J2x2）。三维勘探区内16 个钻孔以及区外12 个钻孔控制了该段地层。其中ZK6003 孔穿透西山窑组并达到了三工河组。控制的西山窑组地层厚度414.60～540.80m，平均504.28m。

勘查区总体形态为一向北东倾的缓倾斜单斜构造，倾角10°～30°。从勘查区内、外基岩出露岩层产状来看，局部地层岩层倾角较陡，倾角10°～30°。总体来看，岩层倾向和走向上产状基本稳定。

2 地震地质条件

2.1 表层地震地质条件

勘探区各处高差起伏较大，地形复杂，山势陡峻，切割强烈，严重破坏了常规地震勘探所依托的水平观测面的前提。勘探区属于哈萨克牧民的放牧区，地表植被发育，牧草茂盛，是呼图壁县优良的天然牧场，局部基岩接近裸露。测区南部松树林茂密，地表常年被腐殖质覆盖，地表沉积松散，低速带影响较大。本次地震勘探的地表地质条件极差。

2.2 浅层地震地质条件

勘探区土层下面的各种砂石、砾石、土壤混杂，给钻孔带来很大的困难。地表浅层激发地震地质条件很差，对地震波吸收效果很强，对地震地质条件的激发和接收效果影响很大。勘探区浅层的地震地质条件不够理想。

2.3 中深层地震地质条件

该区为中侏罗统西山窑组含煤地层，煤层均分布在该组地层的下段（J2x1），从下至上编号为B1、B2……B7。主要可采煤层沉积稳定，结构简单，厚度较大，波阻抗差异较大，是良好的激发接收层位，深层地质地震情况具备形成地震反射波的良好条件。

3 野外施工技术参数设计

10 线8 炮720 道接收，每束线布设接收线10 条，道间距20m，线间距40m，激发线8 条，炮线网格：20m（横向）×100m（纵向）。4 个60Hz 检波器组合，2 串2 并，同坑埋置，检波器引线埋置。采用428UL 数字地震仪，采样间隔0.5ms，记录长度2s。

3.1 试验

该区试验工作的重点为激发条件的选择，通过现场实地踏勘，勘探区地表岩性基本一样，大部分表层是第四系腐植土，下面是土和碎砂岩，只有零星的岩石出露。所以，本区就不用考虑岩性的变化，只需在煤层埋藏较深和较浅的地方开展试验内容。

3.2 激发因素试验

该区全区为低山地貌，区内没有公路，满山遍野都是草，属于哈萨克人的放牧区，除了表层是腐植土外，下面大部分都是土和碎砂岩，只有极少部分有岩石出露。针对该区浅层地震地质条件的特点，采用山地钻机成孔。具体试验方法是：在试验点上采用L 型，纵向铺设40 道，横向铺设40 道，道距参数10m，每条测线采用80 道接收。井深试验药量采用2kg，分别进行3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m 的井深试验。药量试验根据单井井深试验所确定的井深，再根据浅层地震地质条件有选择地进行1.0kg、1.5kg、2.0kg、2.5kg、3.0kg 试验。

3.3 试验结论

通过井深和药量试验，该区采用单井激发、成型柱状炸药，单井钻孔6～7m 井深，TNT 炸药2kg药量可以压制干扰，获得高信噪比地震数据，满足地震生产的要求。

4 速度研究

三维数据是经过偏移的数据，实现了地下实际目的层的归位，人机联合解释是通过层位对比所拾取的时间相当于已实现空间归位的垂直时间，由等时平面图转换为构造图只需要做简单的垂直时深转换，这样能否保证最终构造图的定量精度，取决于时深转换速度的选择。区内有可供使用的钻孔，总体上控制了全区大构造及煤层起伏形态。勘探区内钻孔数量较少，且分布不均匀，造成全区的煤层反射波的速度控制不均匀。虽然我们进行了加密速度点控制，但部分地段煤层底板等高线的精度可能受到影响。为求取准确的转换速度，根据区内已经施工完钻孔处，标定反射波履行时间和勘探区目的层煤层埋藏的精确深度可获得钻孔区域的时—深转换速度，对全区速度进行分析后，开展全区速度的网格化，可得到全区时—深转换速度场。通过区外边界钻孔进行了校正。针对检波点高程及激发井深的变化，选定静校正基准面高程为2000m，替换速度为3000m/s。

5 地质成果

采用各种技术方法把经过处理的野外地震数据和地震各种成果转化成地质成果，不仅仅需要对地质剖面进行分析，还要结合其他地质数据和各种属性资料分析地下地质构造。同时还需要运用地震波的有关理论进行分析对比，去伪存真。本次地震成果解释以三维偏移数据体为主、叠前偏移数据体为辅进行解释（通过对叠后偏移数据体和叠前偏移数据体进行剖面分析研究对比，结果显示在有的地段，有的构造点叠前偏移剖面清楚，但较多的地段没有叠后偏移清晰，总体看是叠后偏移数据要优于叠前偏移数据体，构造点清晰，效果明显。

5.1 煤系地层赋存起伏形态的控制

B1 煤层内区稳定分布，总体形态为一向北东倾的缓倾斜单斜构造，倾角10°～30°。总体来看，岩层倾向和走向上产状基本稳定。南部倾角最小，大约10°，向北角度逐渐变陡，钻孔ZK6004 与呼参1 井之间倾角最大，可达30°。

B7 煤层为井田的局部可采煤层， 总体形态为一向北东倾的缓倾斜单斜构造，倾角10°～30°。总体来看，岩层倾向和走向上产状基本稳定。南部倾角最小，大约10°，向北角度逐渐变陡，钻孔ZK6004 与呼参1 井之间倾角最大，可达30°。

5.2 构造的控制

煤层总体形态为一向NE 倾斜的单斜构造，区内褶曲不发育，局部略有起伏。发育的小褶区轴向一般为北东向，轴长较短，幅度在7m 以下。 本区共组合断层62 条，包括正断层28 条，逆断层34条，断层走向NE 及NW 向为主。其中落差大于25m 断 层 有9 条，10 ～25m 断 层 有13 条，6～10m断层有11 条，小于5m 有29 条。因本次钻探施工的ZK4004孔，将勘探区内的原DF11、DF36进行了否定。在勘探区内未发现波幅大于或等于10m 的褶皱区。

6 结论

本次三维地震勘探取得的地质成果丰富，圆满完成了设计和合同中的各项任务，查明了测区内B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7 煤层构造起伏形态及底板标高，严密控制了幅度大于7m 的褶曲及构造格局，查明了各煤层中落差≥6m 的断层及其延展方向和长度，预测了主要煤层B1、B2、B4 的厚度变化趋势。各种物性图件上断点及构造格局清晰，与钻孔揭露的资料相吻合。