三维地震勘探在东胜煤田的应用

2023.08.18

张晓东

摘要：三维地震勘探技术引入煤矿采区勘探以来，在解决煤矿地质小构造问题方面是一种行之有效的勘探手段。已在煤田采区勘探中取得显著的地质效果，其解决复杂地质问题的能力为煤矿生产所广泛证实。

关键词：地质构造；三维地震勘探；效果

前言：三维地震勘探技术是是一项集物理学、数学、计算机学为一体的综合性应用技术，它能将地下图像更加清晰的、直观的展现出来。其应用目的是为了使地下目标的构造图像更加清晰、位置预测更加可靠。同时，三维地震勘探技术具有横纵向分辨率高、成本低、周期短等突出优点，已经成为矿石能源构造勘探必不可少的手段，它大大提高了我国能源勘探的效率，对降低能源勘探成本、缩短勘探开发的周期、使经济效益最大化具有重要意义。

1、概况

1.1地质条件。工作区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市境内，矿区大地构造为华北地台鄂尔多斯台向斜、东胜隆起的东南部，构造较简单，为一单斜构造，倾向W-SW w。倾角1～20。构造较简单。区内为全隐蔽含煤地层，含煤地层为中生界侏罗系，主要含煤段为侏罗系的中下统延安组。

1.2地震地质条件。工作区地形起伏较小，海拔标高为+1195～1314m，地表多被风积沙、沙土覆盖，人烟稀少，干扰因素少。区内表层被第四系风积沙和沙土覆盖，无基岩出露，无潜水面。根据实地踏勘全区覆盖层均为沙土，速度横向变化小，激发条件一般。本矿区内煤层储存比较稳定，煤层厚度大，煤层的特征与其他岩层的差别比较大，在这种情况下有利于地震反射波的形成。因此工作区地震地质条件良好，各煤层反射波波形突出，能量强，信噪比高，煤层之间的波组关系稳定、清晰，分辨率高。

2、三维地震勘探方法及效果

2.1三维地震野外采集仪器。工作区使用目前世界最先进的仪器设备，法国产428x1多道遥测数字地震仪，该仪器具有灵活、机动的特点。24位模数转换，动态范围大，频带宽，抗干扰能力强，稳定性好，信号采集不失真等优点。

2.2野外数据采集方法。采用规则束状观测系统14线3炮（中点激发）接收线垂直地层走向布置，全区采用42道点的反应为同相轴错断、分叉、强相位转移、振幅变弱等。落差小的断层多为扭曲。根据观测系统收集的数据，褶曲通过水平时间切片进行分析。根据褶曲形态及走向、倾向，来分析推断矿床的断层分布情况、以及小断裂带的分布等地质现象。落差较大的断点表现为反射波同相轴的明显错断、扭曲、分叉合并等现象。进而确定断点的存在及落差的大小。

2.3地震资料的解释方法。三维地震时间剖面的对比和二维一样即利用时间剖面的同相轴、波形、振幅强度、波组特征等进行综合对比在解释时，充分利用解释系统的局部放大及多种显示功能对资料进行多次反复对比，来控制煤层的构造发育。

由钻孔资料确定标准反射波与地质层位的对应关系

T2波的对比：T2波是分别来自2煤层组的复合反射波。该波组能量强，连续性好，能全区连续追踪。T2波是控制煤系构造形态的主要反射波。

T3波的对比：T3波是来自3煤层组的复合接收24次覆盖（横向4次、纵向6次）、CDP网格5m×10m，炮点网格20m×40m，检波点网格1 0m×20m，采样率0.5ms，采样长度1.5s。野外测量工作采用GPS全球卫星定位系统进行，经有关部门验收，认为本次测量工作方法正确，施工精度高，成果可靠，完全满足三维地震勘探要求。

2.4地震资料解释原则

资料解释就是将地震收集的资料转变成勘探成果的过程，它是一个综合技术的结合，包括物探知识、地质规律解释经验等技术。通过工作人员对三维地震的资料进行分析，可以充分体现其优越性，工作人员根据三维的成像特点和高精度数据包的信息，对三维地震勘探处的矿床资料进行精确的分析和解释，能够充分体现三维地震勘探的优越性和精准度。

（1）利用区内钻孔资料与过孔的时间剖面对比来确定反射波的所表示的地质意义。（2）煤系地层的起伏和次级褶曲的控制。追踪煤层反射波同相轴，勾绘出各煤层的形态。（3）以选定的标准反射波为主要对象，根据反射波同相振幅、波形、波组特征和时差进行综合对比追踪。在垂直剖面上构造变化和利用区内钻孔资料与过孔的时间剖面对比来确定反射波的所表示的地质意义。（4）煤系地层的起伏和次级褶曲的控制。追踪煤层反射波同相轴，勾绘出各煤层的形态。（5）以选定的标准反射波为主要对象，根据反射波同相振幅、波形、波组特征和时差进行综合对比追踪。T4波的对比：T 4波是来自4煤层组的复合反射波。T5波的对比：T5波是来自5煤层组的复合反射波。

构造解释：①断点解释：时间剖面上，煤层反射波能量强波形特征明显，连续性好，在有效波的追踪对比解释中，同相轴的中断等异常显示是断点解释的依据。②新老构造对比：三维地震勘探后对本区小构造进行了严密的控制，对原勘探发现的断层进行了修改，地震勘探前后，总体构造形态变化不大。

依据《煤碳煤层气地震勘探规范》，工作区共解释断点138个，组合断层7条。在参与评价的6条断层中：可靠断层4条，较可靠断层2条：按性质分类：7条断层全部为正断层。按落差分类：落差大于10m的断层2条，落差在5～10m的断层2条。工作区整体构造简单，大部分区域分布的小构造，矿区东南边界地质构造复杂，通过三维地震的勘探可以发现该区域断裂构造发育，三维地震勘探对矿区的建设提供了地质参考。矿井设计部门及时修改了采区设计，调整了采区采煤工作面的布置。

结论：通过上述三维地震勘探技术在矿井勘探设计中的应用，可以得知三维地震勘探技有助于矿井设计，三维地震勘探技的勘探成功将会为采区和工作的设计布局提供参考，同时缩短了建井时间，三维地震技术的应用效果非常好，并为生产取得了良好的效益。