文/刘晓红

三维地震勘探技术在基岩裸露区的研究与应用

文/刘晓红

我国新疆维吾尔自治区蕴藏着丰富的煤炭资源，特别是库车煤田的阿艾煤矿，作为南疆重要煤炭产地之一，其煤炭储藏量相当可观。随着国家西部大开发战略的深入实施，煤炭需求量日趋增大。为进一步合理、有计划地开发煤炭资源，河北省煤田地质局物测地质队对库车煤田阿艾煤矿进行了高分辨三维地震勘探工作，勘探面积8.20km2。本文就库车煤田阿艾矿区三维地震勘探的难点、特点和采取的措施进行了分析和归纳，总结了宝贵的勘探方法和施工经验，对今后类似区域开展三维地震勘探工作具有重要的指导作用。

一、地震地质条件分析

库车煤田阿艾矿区属风蚀丘陵地形，地表风化侵蚀强烈，水土流失严重，沟谷纵横，属典型的基岩裸露区域。测区含煤地层为侏罗系下统塔里奇克组（J1t），平均厚度28.21m。主采煤层下1、下5、下10赋存条件好，煤层顶底板岩性、岩相组合特征清楚，密度差异明显，能形成能量较强的反射波T1、T5、T10。本区煤层层数多，间距较小，部分煤层形成复合反射波，由于上部煤层的屏蔽作用，使得下部及中间薄煤层的反射波变弱，难于追踪识别。地震地质条件属于复杂类型区域。

二、技术难点

1.地表条件复杂施工难度大

库车煤田阿艾矿区海拔较高，相对高差偏大，加上多年的风化剥蚀和水土流失，形成了多处断崖绝壁和大面积的基岩裸露，地形陡峭，沟谷纵横，交通运输条件十分不便，人员通行及作业十分困难。同时，在地势相对较低的冲沟地段，存在大量不均匀坡积物和砾石层，对钻机成孔及检波器埋置均带来很大的困难。

2.激发条件差

与平原地区相比，岩石裸露区没有相对稳定的激发层位，且测区地下水位较深，给地震波的激发带来一定困难。

3.接收条件复杂

因气候原因，漏电干扰比较严重且迎风坡面风力很强，电缆和检波器抖动厉害，噪声背景极大，很大程度地影响了激发信号的正常接收。

4资料处理难点多

基于测区地形高差变化大，干扰因素多，勘探精度要求高等特点，资料处理应以静校正和去噪为重点，提高资料的信噪比和分辨率，实现反射界面及各种地质异常体正确归位，从而确保地质信息位置的准确性。

三、技术方案的实施

1.激发方式、数据采集方法及具体参数

激发方式。根据库车煤田阿艾矿区的地震地质条件及任务要求，本次三维地震勘探激发方式采用井炮激发，山地钻成孔，复杂地段根据避高就低、避碎就整、避干就湿的原则选择激发孔位，保证好的激发层位，并封孔激发。

数据采集方法。山区布设测线采取宽线距方式，减少检波器安置困难。同时根据目的层埋藏深度采用不同的观测系统，针对特殊地段利用克朗软件进行灵活变观，保证了浅、中、深部目的层的叠加次数，从而获得高质量的野外数据资料。

具体参数。本次三维地震勘探激发方式采用井炮激发，8线4炮制束状观测系统，中点激发，24次覆盖、10m道距、深部576道接收（炮点网格20m×60m）、中部480道接收（炮点网格20m×50m）、浅部288道接收（炮点网格20m× 30m），ARIES数字地震仪，0.5ms采样录制。施工因素为：井深6m；药量：（单孔）1kg（基岩裸露区）2kg（第四系坡积物堆积区）；检波器组合形式：60Hz高频检波器，三串两并十字型面积组合、组内距5m。

2.保证激发信号良好接收的方法

基于测区大部分地区基岩裸露，应采用石膏固化法在岩石上布设检波器。即把检波器粘在基岩上，或插在岩石裂隙中再浮土填实的方法，确保检波器与大地耦合良好。检波器在沟谷低洼地带安置时需清除周围坡积物、碎石等，采用挖坑、插直、压实的方法埋置，确保检波器埋置符合技术要求。并要求所有的炮点、检波点位置移动后均实测坐标，保证资料采集准确性。大风天气施工时，不仅要对检波器进行埋置，还要对检波器附近的大线进行埋置，最大限度减少随机干扰，并加强警戒，杜绝人为和机械干扰。雨雾天气施工时，要对大线接头、采集站和检波器夹子等经常用毛巾擦拭，保持清洁干燥，防止漏电情况发生。

3．精确的资料处理

（1）复杂近地表静校正。针对该区资料特点，在地表高程、初至波分析的基础上，利用层析反演静校正软件建立较准确的近地表低降速带速度、厚度模型，有效实现中、长波长静校正。并在此基础上，利用软件中的差分法，近一步实现短波长静校正，从而保证了叠加构造形态的真实性及叠加成像效果。

（2）压制干扰，提高信噪比。采用逐点多道识别、单道计算的方法识别各种倾角的规则噪音，并采用中值滤波对检测到的规则噪音进行压制，去除面波干扰，剔除坏道，不正常道，尖脉冲等。同时，为得到准确可靠的偏移结果，提高了叠加剖面的信噪比，确保目的层在没有干扰的情况下准确归位。

（3）高精度剩余静校正和速度迭代处理。在层析成像和折射静校正解决了长波长静校正量的基础上，通过速度分析和地表一致性剩余静校正多次迭代处理，进一步消除中短波长剩余静校正量的影响，提高信噪比及反射波组的连续性。

（4）偏移。建立偏移速度场。将叠加速度在纵、横两个方向上进行人工平滑，使速度在空间上的变化与构造相吻合后，再进行三维速度内插平滑得到偏移速度场。选择合理的算法。通过大量试验，最终采用“一步法”偏移，本方法既能使陡倾角偏移归位，又能很好地适应偏移速度场的横向变化。

4.火烧区圈定

煤层火烧区边界的圈定，是根据时间剖面反射波品质变差或同相轴突然消失，反射波变的杂乱无章等特征，再结合测区钻孔资料共同分析得出。

四、实施效果和结论

本次三维地震勘探工作控制了下1、下5、下10煤层底板的赋存情况及厚度变化趋势，煤系地层基本呈现走向EW-NW，倾向SSW的弧状单斜形态。查明了区内落差大于等于5m断层的位置、落差、产状及延展长度，并对落差小于5m以下的断层给予了解释。同时，综合分析地质及三维地震勘探资料，对测区内下1、下5、下10煤层火烧区边界进行了圈定，对原地质勘探的断层给予了修正。成果提交后，经矿方钻孔验证，三维地震勘探成果精度控制较高，煤层埋藏深度误差小于1.0%，断层符合率、摆动范围均达到矿方要求，较好地完成了地质任务。

实践表明，只要采用合适的激发方式和施工方法，选择合理的数据采集方法及参数，确保激发信号良好接收，并精细处理和解释相关资料，在基岩裸露地区一样可以取得丰富的地质成果，解决诸如煤层底板深度、构造、火烧区等各种地质构造问题，从而为优化矿井建井设计，采煤工作面的调整，井巷工程的合理布置，提供可靠的地质依据。

（作者单位：河北省煤田地质局物测地质队）

（责任编辑：周琼）