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摘要：陡傾斜煤層露天礦傳統(tǒng)用三維地震方法進行勘探，由于煤層在空間分布特征的特殊性，在數(shù)據(jù)處理時不能保證資料的準(zhǔn)確歸位，進而不能獲得準(zhǔn)確的高質(zhì)量地震勘探成果，因此成為地震數(shù)據(jù)處理中的難點。單一的方法勘探，降低了成果的準(zhǔn)確性。文章采用綜合勘探的方法，既控制了煤層的露頭位置，又查明了煤層空間構(gòu)造形態(tài)及展布特征。應(yīng)用結(jié)果表明，綜合勘探的方法在露天礦陡傾斜煤層的勘探中是可行的。

關(guān)鍵詞：陡傾斜煤層；綜合勘探；地震偏移技術(shù)；地震屬性解釋技術(shù)

1項目概況

1.1勘探區(qū)簡介

江倉礦區(qū)二井田位于青海省東北部大通河南岸，行政2區(qū)劃隸屬天峻縣管轄。本次綜合勘探面積為2.55km，分為3個勘探區(qū)（即第一、二、三勘探區(qū)），各勘探區(qū)之間有露天開采坑分開（見圖1）。

1.2地質(zhì)任務(wù)

1）查明勘探區(qū)內(nèi)落差≥10m的斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀及延伸長度，對落差≤5m的斷層在測線上有反映時進行解釋、斷層平面位置誤差≤30m。2）控制勘探區(qū)內(nèi)主要煤層16煤、20煤的底板標(biāo)高和起伏形態(tài)，深度誤差不大于5m。對勘探區(qū)主要煤層厚度變化趨勢及分叉及無煤區(qū)作出解釋。3）控制20煤的露頭位置，位置誤差在20m以內(nèi)。

2地質(zhì)概況

2.1地層

區(qū)內(nèi)為第四系覆蓋，根據(jù)鉆孔揭露，地層從老到新有：三疊系上統(tǒng)默勒群（TM），侏羅系下統(tǒng)大西溝組（J）、中統(tǒng)窯街組（J）、侏羅系上統(tǒng)享堂組（J）、第dy3x四系上更新統(tǒng)、第四系全新統(tǒng)松散沉積。

2.2煤層

江倉礦區(qū)屬早—中侏羅世陸相碎屑巖含煤建造。二井田含煤地層厚244.9-1258.72m，平均厚度為614.95m。共含煤17層（組），由上至下依次編號為1煤、2煤、3煤、4煤、5煤、6煤、7煤、8煤、9煤、10煤、12煤、13煤、14煤、15煤、16煤、18煤、20煤。其中可采煤層依次為：3煤、4煤、6煤、7煤、8煤、10煤、12煤、13煤、15煤、16煤、20煤共11層，全區(qū)可采煤層為7煤、8煤、10煤、12煤、16煤、20煤共6層?？碧絽^(qū)內(nèi)，16煤、20煤為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，為勘探的目的層。

2.3構(gòu)造

江倉礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬中祁連中間隆起帶，兩側(cè)為南、北祁連褶皺帶。按巖相構(gòu)造帶的劃分，礦區(qū)位于托萊山脈結(jié)晶巖系帶的南緣和大通河上古生代—三疊紀(jì)坳陷帶的北緣之間的大通河中生代坳陷帶中，受基底構(gòu)造的影響，坳陷帶內(nèi)的主構(gòu)造方向與區(qū)域內(nèi)整個祁連山的方向大體一致，呈北西西—南東東向。勘探區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造形態(tài)為一向北西傾伏的單斜，在區(qū)域構(gòu)造作用控制下，發(fā)育有一系列呈雁列式分布的近東西向及北東東方向的逆斷層。本次勘探揭露了褶曲3條，斷層7條，均為落差大于25m的逆斷層。

2.4地球物理特征

2.4.1表、淺層地震地質(zhì)條件

勘探區(qū)地表為高原草甸低位沼澤地，地勢起伏不大，區(qū)內(nèi)地勢總體為東部高，西北部低。最大相對高差115.8m。淺層地層為第四系沖、洪積物覆蓋，主要巖性為卵石、礫石，砂土，厚度30-40m。在勘探范圍內(nèi)地表有露天開采形成的東、西采坑（最大深度達130m），并在采坑周圍有開采所堆積的渣堆，區(qū)內(nèi)還有江倉河、娘特木曲河等地表水體?？傊乇砑皽\層條件地震地質(zhì)條件極復(fù)雜。

2.4.2深層地震地質(zhì)條件

勘探區(qū)地層傾角大（60-72°），煤系地層沉積旋廻清晰，煤層層數(shù)多，煤層厚度及間距變化較大，故在時間剖面上反映為煤層反射波層數(shù)多，不穩(wěn)定，分岔及合并現(xiàn)象明顯。但主要煤層及標(biāo)志層間距變化小且穩(wěn)定，侏羅系窯街組16煤、20煤等煤層厚且全區(qū)穩(wěn)定，與其頂、底板圍巖存在明顯的波阻抗差異，能夠形成穩(wěn)定或較穩(wěn)定且全區(qū)可連續(xù)追蹤或較連續(xù)追蹤對比的反射波組（T16、T20波）。由于勘探區(qū)地表第四系礫卵石層覆蓋較厚（最厚達45m），煤（巖）層傾角大，與地震勘探技術(shù)的理論假設(shè)差別較大，且在南部隱伏露頭處煤層埋藏淺，故16煤、20煤所形成的T16、T20波的能量較弱、波形變化較大、局部連續(xù)性較差。T16、T20波均為本次地震勘探的主要目的波，也是地質(zhì)解釋的主要依據(jù)。綜上所述，勘探區(qū)內(nèi)地震地質(zhì)條件極為復(fù)雜。

3綜合勘探

3.1工程布署

針對勘探區(qū)內(nèi)復(fù)雜的地質(zhì)條件，進行了如下工程布署。1）在地表首先進行了1∶10000地形地質(zhì)測量、水文地質(zhì)測量；2）沿各勘探線淺部做了高密度電法工作，查明主要煤層露頭位置；3）結(jié)合高密度電法成果沿20煤露頭在二勘探區(qū)勘探線上施工探槽，控制20煤層的露頭，并采樣測試，嚴(yán)密控制了露頭位置、露頭寬度和煤質(zhì)特征；4）在此基礎(chǔ)上按設(shè)計要求布置鉆孔工程，嚴(yán)密控制主要煤層的露頭和賦存狀況；5）在第二勘探區(qū)進行二維地震勘探工作，在第一、三勘探區(qū)進行三維地震工作，進而達到控制勘探區(qū)內(nèi)主要煤層16煤、20煤底板標(biāo)高、起伏形態(tài)以及構(gòu)造等地質(zhì)成果。

3.2測量工作

3.2.1控制測量

根據(jù)測線的位置及地形情況，經(jīng)踏勘得知測區(qū)內(nèi)部及周邊有已往施測的D、E級GPS點，其中一部分點保存完好，D級點可作為本次施測的E級GPS網(wǎng)起算點，E級點可作為放線測量控制點使用。本次測量共施測6個GPS勘控點，作為區(qū)內(nèi)已有控制點的補充，和原有的D、E級GPS點共同作為放線測量控制點使用，其編號為：T001-T006。

3.2.2工程測量

工作量：高密度電法測線15條，測線總長9.13km；施測鉆孔5個；二維地震測線13.80km；三維地震勘探測量炮點4277個，檢波點20265個，共完成測點24542個。

3.3電法工作

電法勘探主要是為了解決區(qū)內(nèi)煤層隱伏露頭位置，以及斷層在淺層的發(fā)育形態(tài)特征。本次采用高密度電法方法（地電影像法）在第一、第三勘探區(qū)施工，該方法是工程物探中成熟、廣泛應(yīng)用的一種有效方法，其優(yōu)點是：點距密，精度高，效率高。高密度電法是采用密集的電極排列進行縱、橫向連續(xù)數(shù)據(jù)采集，可獲得豐富的地質(zhì)信息。該方法可了解排列段下地電層的縱、橫向變化，兼有電剖面法、電測深法的地質(zhì)信息。勘探區(qū)共完成試驗剖面1條，折合物理標(biāo)點60個，共完成剖面長度9.13km，折合物理點925個，較好地完成了本次電法勘探的外業(yè)工作。

3.4鉆探工作

鉆探勘探目的是為了進一步查明區(qū)內(nèi)煤層隱伏露頭位置、煤層厚度、結(jié)構(gòu)等。由于勘探區(qū)內(nèi)淺表層的礫、卵石層厚度大30-40m，本次鉆探在第一和第三勘探區(qū)共施工鉆孔5個，總進尺331.5m。達到本次鉆探的地質(zhì)目的。

3.4.1鉆孔施工情況

本次鉆探共施工鉆孔5個，其中第一勘探區(qū)3個：W1、W2、W3，第三勘探區(qū)2個：D1、D2。

3.4.2工作量及成果

本次鉆探在第一勘探區(qū)里布置了3個鉆孔（W1、W2、W3），由于煤層傾角較大，埋深加大，只有W2號孔打到20煤；在第三勘探區(qū)布置了2個鉆孔(D1、D2)，均已見煤，結(jié)合區(qū)內(nèi)原有鉆孔，控制了該處煤層的產(chǎn)狀及厚度(見表2)。

3.5二維地震工作

根據(jù)勘探區(qū)的實際情況在第二勘探區(qū)采用二維寬線施工的方法，設(shè)計二維地震測線3條：K1、K2、K3。測線間距200m，其中測線K2經(jīng)過鉆孔，可用于鉆孔時深的轉(zhuǎn)換，以提高勘探的準(zhǔn)確性。共完成二維地震測線13.80km，物理點342個。

3.6三維地震工作

根據(jù)勘探區(qū)的實際情況，在第一、三勘探區(qū)采用三維地震的方法。

3.6.1觀測系統(tǒng)及施工參數(shù)

三維地震勘探采用單邊放炮、30次覆蓋的10線10炮制束狀觀測系統(tǒng)，考慮到主要目的煤層傾角大、埋深的特點，采用單邊激發(fā)，72道接收，10m偏移距，以滿足最大炮檢距的要求，保證資料采集質(zhì)量。

3.6.2工作量

本次完成三維地震勘探測線11束，生產(chǎn)物理點3469個，試驗物理點186個，總計3655個。本次地震勘探獲得生產(chǎn)記錄3626張，依據(jù)《煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》，甲級記錄1696張，甲級率46.77%，乙級記錄1908張，乙級率52.62%，合格率99.39%。較好地完成了處理任務(wù)，獲得了信噪比較高的三維數(shù)據(jù)體。

3.6.3資料處理

1）地震偏移技術(shù)

陡傾斜地震勘探區(qū)因在數(shù)據(jù)處理時不能保證資料的準(zhǔn)確歸位，進而不能獲得準(zhǔn)確的高質(zhì)量地震勘探成果，因此成為地震數(shù)據(jù)處理中的難點。地震偏移技術(shù)是實現(xiàn)反射界面的空間歸位和恢復(fù)發(fā)射界面的特征、振幅變化和反射系數(shù)，提高地震空間分辨率和保真度的重要手段。根據(jù)偏移方法的不同，偏移可分為時間域和深度域2類。時間偏移技術(shù)是基于橫向速度變化弱的水平層狀介質(zhì)模型產(chǎn)生的，而深度偏移技術(shù)是基于橫向速度變化的真實地質(zhì)模型發(fā)展而來。兩種偏移方法各有所長，而根據(jù)不同的地震地質(zhì)條件選擇適宜的處理方法是提高勘探精度的重要保證。本此三維地震處理采用了疊前時間偏移、疊前深度偏移及疊后時間偏移3種方法進行對比處理，處理結(jié)果表明，偏移能夠同時實現(xiàn)共反射點的疊加和繞射點的歸位，在解決復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造成像問題的同時能夠提高資料的信噪比和分辨率。

2）地震屬性解釋技術(shù)

本次利用屬性解釋軟件，提取了10多種地震屬性，最終優(yōu)選了對斷層、無煤區(qū)反映較好的4種地震屬性進行分析。分別為：最大曲率屬性、極值曲率屬性、傾角、基礎(chǔ)變異屬性等。通過對這4種屬性進行分析，進一步提高對斷層、無煤區(qū)形態(tài)特征的認(rèn)識。

4地質(zhì)成果

1）綜合勘探查明落差大于等于25m斷層7條，均為逆斷層。無煤區(qū)3處，其中20煤2處，16煤1處。2）綜合勘探控制了勘探區(qū)16、20煤層的埋藏深度和起伏形態(tài)，查明了波幅大于10m褶曲3個。3）綜合勘探基本查明了16煤、20煤隱伏煤層露頭線位置（見圖1）。

5結(jié)論

文章以江倉礦區(qū)二井田露天礦勘探區(qū)陡傾斜煤層的綜合勘探為實例，綜合敘述了各工程在勘探中施工及成果，該綜合勘探的方法既控制了20號煤層的露頭位置，又查明了20號煤層空間構(gòu)造形態(tài)及展布特征，從勘探成果及后期的礦方驗證情況來看，綜合勘探的方法在露天礦陡傾斜煤層的勘探中的效果是明顯的。文中所采用的綜合勘探工作方法及工作成果，希望可以為鄰礦區(qū)及類似陡傾斜煤層地區(qū)的勘探提供借鑒。

參考文獻：

[1]鄧志文.復(fù)雜山地地震勘探[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

[2]湯紅偉.陡傾角煤層勘探區(qū)的地震數(shù)據(jù)處理研究[J].中國煤炭,2011(10):35-40.

[3]山西省煤炭地質(zhì)物探測繪院.江倉礦區(qū)二井田補充勘探地質(zhì)報告[R].2012.

作者:鄭啟孝 單位:山西省煤炭地質(zhì)物探測繪院