高分辨率三维地震勘探识别新疆某煤田断层构造的应用研究

刘芳晓

摘 要：该文利用高分辨率三维地震勘探方法解释新疆某煤田的断层构造，经后期钻孔验证得知，该方法在新疆戈壁地区适用性强，能够有效解决煤田采区地质问题，为煤矿采掘工程面的布设和规划提供技术支持。

关键词：三维地震勘探 断层构造 钻孔验证

中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）02（b）-0088-02

断层是岩层或岩体顺破裂面发生明显位移的构造，在地壳中广泛发育，是地壳的最重要构造之一。煤层中发育的断层构造破坏了煤层的连续性，对机械化采煤的效率造成严重影响，甚至可以诱发透水、瓦斯突出等事故，给煤矿的安全生产带来威胁。

常规的二维地震勘探受精度限制，只能用于查找煤层中落差不小于30～50m断层的普查勘探，而且平面摆动位置误差大于30～50m，远不能满足煤矿采区精细勘探的要求。高分辨率三维地震勘探技术为解决这一问题提供了新途径，通过该方法采集的地震数据网格平面上的密度可达5m×10m，信息非常丰富且有较高的分辨率，利用所得很近的测线间反射波特征的相似性，能追踪各种地质现象的细微变化，同时三维地震输出显示方法非常灵活，能提供各类剖面图、平面图、立体图等，使人们能直观、快速、可靠地认识地下情况。因此，高分辨率三维地震勘探技术以其独具的信息量大、分辨率高、控制网度密等优点，使得较准确地探测断层构造成为可能。

该文便是以新疆某煤田为例，结合高分辨率三维地震勘探的方法在该区精确识别断层构造的案例分析，为该方法实施并服务于煤田地质勘探提供成功的经验，从而避免戈壁地区煤田开展高分辨率三维地震勘探工作的盲目性和随意性。

1 地震数据采集和处理

1.1 地震数据采集

测区地表为戈壁、丘陵地貌，目的煤层埋深500～800m左右，顶板主要由泥岩、粉砂岩、细砂岩及砂砾岩组成，底板以粉砂岩、泥岩为主，岩性岩相组合特征在物性上差异明显，因此该区地震地质条件良好。通过试验工作，确定了该区开展高分辨率三维地震勘探工作的观测系统参数：8线10炮束状，单线接收道数120道，道距10m，线距40m，炮排距120m，CDP网格10m×5m，满覆盖次数20次。

1.2 地震数据处理

在此次三维地震勘探的资料处理的过程中，在仔细分析了原始资料特点的基础上，本着“高信噪比、高分辨率、高保真度”的原则，加强对处理模块和参数的反复试验，确定了此次地震资料处理流程：原始资料分析、观测系统定义、初至折射静校正、地表一致性反褶积、数据叠加、剩余静校正、速度分析、叠后去噪和有限差分时间偏移等。通过数据处理获得了5m×5m×1m的叠加和偏移两个三维数据体，为下一步资料解释奠定了基础。

2 断层构造的精确解释

在地震时间剖面上，解释断点的依据为反射波（波组）同相轴的错断、分叉、合并、扭曲及同相轴形状突变等（见图1），在水平时间切片上，依据为同相轴的中断、错动、扭曲和频率突变等。大断层表现为同相轴的明显错断，小断层表现为同相轴的错断、分叉、合并、扭曲等。然后根据断点在相邻剖面上的显示特征、性质及落差大小的相似性，结合水平切片和反射波振幅图上的展布趋势及其区内的构造规律，对每一条断层进行追踪和组合。

地震解释成果经后期补勘钻孔B3-1，钻孔1-5，钻孔6-10的揭露显示，1#煤底板标高和4#煤底板标高误差率均低于1.5%，满足地质任务要求，煤厚预测误差率不大，其趋势研究满足地质任务要求。其中钻孔1-5揭露逆断层，岩芯显示1#煤底板附近稍有破碎，4#煤整体破碎严重，因此地震资料解释该处发育的断层得到了验证（见图2）。

3 结语

该文利用高分辨率三维地震勘探方法探测新疆某煤田断层构造，采用合理的数据采集观测系统和正确数据处理流程得到该测区的三维数据体，经人机交互式、纵横平剖结合的数据解释方法，实现全测区的断层构造的精确识别，最终经钻孔验证，满足矿方生产任务的要求，为煤矿后期规划设计提供必要的数据参考。

参考文献

[1] 熊章强，方根显.浅层地震勘探[M].北京：地震出版社，2002.

[2] 程建远.三维地震资料微机解释性处理技术[M].北京：石油工业出版社，2002.

[3] 程建远，石显新.中国煤炭物探技術的现状与发展[J].地球物理学进展，2013，28（4）：2024-2032.

[4] 程建远，金丹，覃思.煤矿地质保障中地球物理探测技术面临的挑战[J].煤炭科学技术，2013，41（9）：112-116.