高精度三维地震勘探解决复杂构造应用实例

孔令军 姜韫麒

（山东省煤田地质局物探测量队，山东济南 250104）

1 引言

本次勘探区域属黄河冲积平原，地形平坦，地势无起伏，东北部略高，西南部略低，自然地形坡度万分之二左右，地面标高为+35.38～+38.8m。

2 地震地质条件

本区为全隐蔽式华北型石炭二叠系含煤地层，地层由老到新发育有奥陶纪马家沟群，石炭-二叠纪月门沟群本溪组、太原组、山西组，二叠纪石盒子群，侏罗-白垩纪淄博群三台组及第四纪地层。本区多次进行不同程度的地质工作、水文地质工作，地质及水文地质资料丰富，内容可靠。

3 断层

本井田断层较发育，各阶段勘探查明和三维地震勘探控制的以及建井和开采生产过程中实际揭露的断层共计164条。其中落差H≥100m 的断层6 条，50m≤H＜100m 的断层12 条，30m≤H＜50m 的断层26条，10m≤H＜30m 的断层46 条，H＜10m 的断层74条，并有重力滑动断层组存在。按断层走向可分为近南北向、北东向、北西向三组，以近南北向、北东向断层为主。

3.1 重力滑动断层

重力滑动的实质是地质体因重力失稳并通过降低势能以实现新的重力平衡的过程。本井田西南部位于嘉祥断层和嘉祥支断层之间，嘉祥断层和嘉祥支断层均为高角度西升东降正断层，造成此区块上升抬高，强烈的断裂作用形成一个引张应力场，并且此区块基本上为一西高东低的单斜构造，地层倾角较大（17～45°），这些条件的结合为重力滑动提供了驱动力和地质体运动空间，在重力和突发自然力的作用下，重力失稳，地层沿软弱面（滑动面）滑动，从而形成重力滑动构造。山西组底界附近地层正是夹在较稳定的三砂和三灰之间的理想滑面，形成FH1滑动断层；三灰之下没有稳定的地质体，大部分砂体呈透镜状，因此三灰之下的滑面位置上下波动较大，且形成多个滑面（FH2滑动断层组），滑动断层的产生使井田西南部所有钻孔标志层间距明显比区域要小。井田东部位于嘉祥支断层的下降盘，不具备形成重力滑动的条件，不可能形成滑动断层，井田北部钻孔标志层间距符合区域规律也说明没有滑动断层形成。

（1）FH1断层

主要位于嘉祥支断层以西的山西组底界附近，走向NNW～NW，倾向NEE～NE，倾角12～40°。井田中部一般缺失地层10～45m，井田西南部缺失地层厚度增大，滑面层位下移，穿过三灰达三灰以下地层。此滑面对3煤层的破坏作用较大，在南部X-7号孔附近对3 煤层破坏较严重，造成3 煤层较大面积的缺失。共有11个钻孔（补4、X-2、X-3、X-4、X-5、X-6、X-7、X-8、X-9、T24-1、T25-1）穿过，属基本查明断层。

（2）FH2断层

位于嘉祥支断层以西的十下灰上下（井田西南部滑面位于十下灰以下），走向近SN～NW，倾向近E～NE，倾角12～40°。缺失地层一般在10～50m，对16、17 煤造成较严重的破坏作用，使16、17 煤层没有开采利用价值。有10 个钻孔（补4、X-2、X-3、X-6、X-7、X-9、X-11、T24-1、T25-1、井检3）穿过，属基本查明断层。

3.2 高角度正断层

井田内断层较多，落差大于10m的断层90条，落差大于50m 的断层18 条，落差大于100m 的断层6条，为嘉祥支断层、嘉祥支三断层、嘉祥支1断层、F1断层、XF9断层。

本区矿井高产、高效生产对构造条件、煤层赋存条件要求更高，后期进行过常规三维地震勘探，并对资料进行了精细解释，对区内落差大于等于5m 的断层进行了解释。但是实际生产揭露与三维地震勘探及解释成果相比，煤层赋存和构造位置及产状差别比较大，无法满足采区、工作面设计的要求，以下是采用高精度三维技术解决煤矿采区复杂小构造的应用实例。

4 高精度三维与常规三维地震对比

4.1 数据采集对比

与常规三维相比，高精度（高密度）三维数据采集观测系统具有以下特点及优点：

（1）采用宽方位，远、中、近炮检距分布均匀，以利于精确的速度分析，确保高频反射的叠加成像。

（2）采用较小面元，高采集密度，实现对有效波和干扰波的充分采样，精细记录地震波场，提高纵横向分辨率，小道距接收，避免空间假频，以确保小构造的解释精度。

（3）减少滚动检波线条数提高静校正耦合精度的同时，改善炮检距、方位角分配的均匀程度，减小采集脚印。

高密度三维地震勘探实现了小面元、高覆盖次数、宽方位角采集，较常规相比可以提高资料信噪比、分辨率。

4.2 资料处理对比

以往常规三维地震资料处理主要采用叠后时间偏移和叠前时间偏移，本次高精度三维地震采用叠后时间偏移、叠前时间偏移和叠前深度偏移处理方法，高精度地震勘探资料处理采用了联合静校正、保幅噪音压制、振幅补偿、拓频、高精度成像等关键处理技术，获得时间剖面较常规三维剖面信噪比、分辨率高。为了确保资料处理的可靠度和精准度，由油田、煤田、地矿三家不同行业物探单位分别处理，提高了资料处理的可靠程度和精度。

从精细处理后剖面对比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。

4.3 资料解释对比

与常规三维相比，本次高精度（高密度）三维勘探在资料解释上有以下优点：

（1）资料解释采用了四家数据体进行综合对比解释，提高了对构造和煤层的控制程度。

（2）资料解释中应用了巷道揭露的大量地质资料，提高了资料解释精度。

（3）资料解释中应用了多种层位属性和体属性及属性融合技术，提高了对小断层的控制程度。

5 结论

（1）本次高精度三维地震勘探设计目的明确，观测系统选择合理。采用16 线10 炮制观测系统，试验工作充分，数据采集方法及采集参数正确，施工要求严格，技术措施得当，激发井深为17m，激发药量为3.0kg。采用先进的428XL 数字地震仪接收，地震施工面积8km2，控制面积2.0km2，完成测线31 束，物理点成品率为99.81%，各项指标均符合规范要求。

（2）在施工现场配备了处理工作站，对当天完成的束线资料进行了初步处理，发现问题及时调整，指导了野外生产。资料处理流程、参数选择较恰当，处理工作认真精细，效果良好。时间剖面信噪比、分辨率高，各种地质现象反映清晰，Ⅰ类剖面面积1.63km2，占81.5%。Ⅱ类剖面面积0.37km2，占18.5%，高质量的时间剖面为解释工作创造十分有利条件。

（3）本区测量采用仪器先进，控制可靠，勘控点的密度和精度能满足施放地震测线的需要，放样检波点或炮点时，其实地放样坐标与理论坐标的差值，高程误差小于0.5m，测量合格率达到100%。

（4）查明了区内3煤层中落差≥3m的断层，全区3煤层共解释断层68条，全为正断层，其中落差≥5m 的断层53 条，与原构造方案相比基本一致的断层有7条，修正断层23条，新发现断层38条。

（5）查明了3 煤、16 煤、17 煤底板起伏形态及深度，煤系地层主要构造为一走向北北西的向斜，圈定了3煤层的厚度变化趋势。

（6）控制了第四系底界面的起伏形态，厚度在209-233m之间，地层较平缓，在1-4°之间。

（7）控制了区内侏罗系底界面及其内部岩浆岩顶、底界面和奥灰顶界面的起伏形态，侏罗系底界面标高在-540--900m，岩浆岩厚度在62-120m 之间，奥灰顶界面标高在-1160--1530m。

本次三维地震勘探应用了已有的巷道揭露资料和钻孔资料，取得了丰富的地震地质成果，较好地完成了所承担的地质任务。