张宏

(山东省煤田地质局物探测量队，山东 济南 250104)

自1995年以来，针对龙口煤电有限公司梁家煤矿构造情况，分区域进行多区块三维地震勘探，地震勘探成果给采面布置及巷道开拓起到了关键的指导作用。通过地震勘探资料与采掘揭露资料的对比分析，发现该煤矿三维勘探资料解释存在一些误差，以六采区为例，经过探采对比，找出误差产生的原因并进行修正，提高了解释精度及解决地质问题的能力，为今后同类地区的资料解释提供了借鉴(1)张宏、谢文伟、彭慧芳等，山东省煤田地质局物探测量队，龙口煤电有限公司梁家煤矿六采区三位地震数据体与实际揭露资料对比分析报告，2015年6月。。

1 概况

1.1 区域地质概况

黄县煤田位于鲁东地块，胶北隆起的北西缘，为中、新生代形成的断陷盆地，煤盆地的形成受黄县-大辛店断层和玲珑-蓬莱两组基底断裂控制，该煤矿位于黄县煤田西北部，为古近纪隐伏煤田，古近纪地层角度不整合于下伏老地层之上，被较厚的第四系所覆盖[1-2]。

区内地层系统自下而上为新太古代胶东岩群、古元古代粉子山群、新元古代蓬莱群、中生代白垩纪青山群、古近系、第四系[3-4]。

1.2 不同于山东其他勘探区的地质特点

(1)与石炭-二叠纪煤层不同的是，梁家井田的含煤地层为古近系李家崖组[5]，含煤上2、煤上1、煤1、煤2、煤3、煤4等6层煤，含煤层段平均厚度约216m。

(2)煤层层数多，夹多层韧性强的油页岩，岩层密度小、硬度低[6-8]，地震波的传播速度低。

2 探采对比及误差原因分析

2.1 用于探采对比的资料和方法

原地震地质成果图件与实际揭露情况的对比，对已知资料(钻探、测井成果、巷道和工作面资料)和三维地震地质成果资料(以下称原成果)进行搜集整理和对比分析，对三维数据体进行解释，找出误差原因，提交探采对比分析报告。

2.2 主要误差

(1)在实际揭露的≥5m的断层中，地震没有解释的有9条。

(2)地震资料上有断层的特征，但实际不存在的断层共4条。

表1 黄县煤田与巨野煤田煤层物性对比

(3)解释的断层落差与实际揭露的有误差，误差0～14m，平均约2.80m。

(4)解释的断层位置与实际揭露位置的误差，2煤层一般较实际揭露偏下盘方向10～20m,4煤层较实际揭露偏下盘方向15～25m。

2.3 误差产生原因分析

(1)原勘探时间早，地震资料处理技术原因。该区大断层发育，受当时处理技术与软件等的影响，造成断面波及断点位置不能全三维归位，修饰偏重，模糊了小断层的识别。

(2)边界效应的影响。边界附近资料不完整，偏移时会出现划弧现象，易造成断层位置误差，形成假的断层或掩盖真的断层。

(3)地震地质条件的影响。村庄等障碍物造成局部覆盖次数偏低，造成时间剖面的分辨率变低，连续性变差，小的断层无法识别。

(4)资料解释中的相位误差。当时无速度测井数据，采用强相位对比易造成相位误差。该次解释较原三维解释向下移了一个相位，换算成距离约为1煤与2煤的间距，因此，除断层错断不干脆等解释误差外，该次解释的断层位置根据断层倾角的不同，一般向断层倾向方向平移10～20m(图1)。

图1 相位误差分析

(5)断层切割关系的认识上存在多解性。

(6)由于地震资料分辨率的原因，局部发育多条小断层时无法有效识别。

(7)侧重点不同当年地震勘探覆盖次数16次，主要目的层为2煤层，受上覆强反射层的屏蔽，4煤层反射波能量偏低。

3 现有资料分析及评价

3.1 现有资料

钻探、测井成果，巷道资料，工作面资料或揭露资料探采方法及程度如表2所示。

3.2 钻探、测井资料分析

表2 探采对比资料统计

测区内有钻孔24个，大部分为1975—1979年的钻孔，有视电阻率、人工伽马和自然伽马3种测井曲线，1978年下半年开始钻孔增加自然电位测井，但没有进行密度测井和声速测井，对标定地震反射波不利，有3个钻孔为1969—1970年施工，测井数据不可靠；周边的13个钻孔中，有1个1994年施工的钻孔进行了声速与密度测井，该井在地震资料的镶边范围内，过该井的地震反射波特征与区内一致，可以用该孔的测井资料制作人工合成地震记录，对地震反射波进行标定，作为对比解释的依据。

3.3 地震原始数据分析及利用

该采区三维地震勘探1998年施工，同年底提交地震勘探报告。从三维数据体来看，2煤层及以上目的层信噪比较高，地震资料分辨率较高，断点较为清晰，反射波、断面波归位总体较好，水平等时切片显示清晰，构造形态可靠。局部波场复杂，存在干涉现象和划弧现象，障碍物下的剖面分辨率偏低，影响到断层的解释；4煤层结构较为复杂(含夹矸较多)，煤层厚度变化也较大，反射波多为复合反射波，又受到上覆强反射层屏蔽作用的影响，连续性较差。由于种种原因，原始单炮等资料已不能利用，这次对比分析是在原三维偏移数据体上进行的。

4 误差校正及精细解释

4.1 钻探资料的校正

(1)钻孔的孔斜换算程序有多个版本，虽然利用的公式是相同的，但由于测井数据利用的方法不同，计算的结果也有细微的差异，在该区探采对比报告提交过程中，搜集到在采矿过程中揭露的一个见煤点，以此见煤点为依据，修正了孔斜换算的算法，并对该区的钻孔重新进行了孔斜换算。

(2)与矿方地质人员进行技术交流，对东部的钻孔进行了再分析，并重新定案。

4.2 地震资料的精细解释与校正

(1)根据人工合成地震记录和抽层试验对该区的主要反射波进行了标定(图2)，对该区有明确地质意义的反射波进行对比解释，对断层的位置重新进行了圈定。

图2 人工合成地震记录

(2)利用该区的已知资料与时间剖面位置的关系进行校正。

(3)对边界附近、障碍物下及波场复杂地段易造成偏移划弧的进行认真分析，根据经验及已知资料去伪存真。

(4)利用属性分析方法解释小断层。

(5)分析了断层的切割关系(图3)并圈定断层位置，合理解释了时间剖面上上部为正断层、下部为逆断层的现象(图3左下)。

(6)充分利用钻孔、巷道及工作面等已知资料进行速度分析，对主要煤层和标志层进行时深转换。

(7)结合区域规律进行分析[10-12]。

(8)相邻采区三维资料对比分析。

对该矿井内四采区三维地震勘探资料进行了综合分析，提高了两工区衔接处资料解释的可靠性[13]。

5 地质成果及揭露情况分析

5.1 断层发育规律

该区断裂构造以EW向断层为主，同时存在少量NW向、NE向断层，工区内断裂构造复杂程度中等；发现断层均为正断层，断层走向上的非直线型、大多数断层在平面上呈现“S”型或反“S”型，表现了张扭性断层的特征。大断层延展较长，一般在1000m以上，落差在50m左右，而中小断层，特别是落差在10m以下的断层，延展长度与落差大小规律性不明显；断层落差中间大，两头小，在尖灭点附近落差变化大。断层在纵向上的落差有上大下小与上小下大多种表现，总体来看，向N倾的落差较大的断层大多能错断到小楼组地层及煤系地层(图4的A类断层)，向S倾的断层大多错断泥灰岩以下煤系地层，在泥灰岩附近仅有轻微的扭曲(图4的B类断层)，工区内煤系地层的断层多呈阶梯状，亦有地堑和地垒构造。向N倾的断层倾角相对较陡，约为50°～60°，向S倾的断层相对较缓，约为45°～55°。从图4的地震相特征分析[5-6]，该区的断层不是同一时期形成的[14-16]。

图3 F4-22,F4-23断层的切割关系在时间剖面上的反映

5.2 主要地质成果

(1)利用矿井揭露的资料与三维地震资料进行了对比分析,对构造、层位进行更加精细的解释，解释了产生断层假象的原因，总结研究了断层在空间上形态、落差、产状发育及变化的规律。

(2)可靠控制了2煤层、4煤层及泥灰岩的底板起伏形态。

(3)可靠控制了工区内的煤层构造形态。

(4)2煤及4煤层共组合断层77条，其中2煤层组合断层38条，4煤层的断层68条(其中仅错断2煤层断层9条，同时错断2煤与4煤的断层29条，仅错断4煤层的断层39条)。

5.3 精度分析

由于在实际采掘中避开了大断层，所以大断层附近揭露点较少，但钻孔揭露的已知点较多，通过已知资料重新分析后，对地震资料有了新的认识，吻合更好(图5、表3)，精度较原来有较大的提高。

6 构造对比

该次着重对2煤层与4煤层均揭露的断层、地层资料进行对比分析，找出地震资料与已知资料的对应关系及误差。褶曲形态与原方案基本一致，与原方案基本一致的断层有23条(图6)，修正的断层有8条，改动较大的断层(图中圈出的位置)有10条，新增的断层有28条，否定原有断层9条。修正的断层一般在落差较大、断层发育的地段，波场复杂，断层的解释存在多解性，该次解释方案根据揭露的已知资料与断层的发育规律、断层的切割关系、地震反射波的特征进行了综合分析，对部分断层进行了修正，解释结果更接近实际。

A—大断层：纵向错断整套地层;B—大断层：纵向错断泥灰岩及以下含煤地层;C—小断层：纵向错断泥灰岩以下含 煤地层;D—纵向错断煤4附近地层;E—纵向错断泥灰岩以上地层图4 该区的典型地震相特征

图5 已揭露断层在时间剖面上的反映

否定的断层分为3类：一是边界附近，可靠程度低，镶边处偏移造成的假断层；二是由于该区沉积多层油页岩，地层较软且韧性强，在受到外力作用时地层仅产生扭曲或小的挠曲，经工作面采掘证明没有错断的(多解性)；三是由于波场复杂，各种反射波相互干涉现象产生错断异常现象[10]。

实例1：F31断层：由图5A看出，F31断层特征较为清晰，与18-2孔吻合较好，由此修改了原F31断层的位置、倾向及延展长度。

实例2：原F6-7断层(图7左)附近，根据波形特征和强相位转换的原则分析断层向剖面小号方向倾的可能性大；原DF6-57，DF6-66等断层在边界附近(图7右)，分析认为反射波的错断与偏移划弧造成的干涉有关，受影响的位置呈现上窄下宽的近“三角形”。

表3 部分钻孔与时间剖面对断层的控制

图6 精细解释前(左)后(右)的构造对比图

图7 否定断层(蓝色虚线)的时间剖面特征

7 建议

(1)龙口矿区地震地质条件良好，适合进行三维地震勘探工作。对已施工三维地震有已知揭露资料的工区，一定要保存好原始数据，随着处理、解释技术的不断进步和更新，可以进行二次处理、二次解释，降低处理误差和解释的多解性误差，还原真实的地质现象。

(2)对即将施工的工区，要注重各个环节的质量控制，严格按照《规范》施工。

设计的合理性：合理的观测系统、适当的覆盖次数、镶边资料的完整程度；设计记录长度时不仅要考虑目的层的深度和角度的影响，还要考虑断面波及绕射波等的影响，尽量将记录长度加大。

严格的野外施工质量：充分的试验工作,既是对所选观测系统正确性的确认,又是确定施工方法与参数的必要手段;单炮的质量比盲目提高覆盖次数更加重要；加强野外质量监控，做好“三边”工作。

资料处理：做好流程测试，选用适合的处理参数，在地层倾角偏陡的地区,叠前偏移更能够保证偏移归位的准确性，对重点目的层进行针对性的目标处理。

资料解释：资料解释存在多解性，在解释过程中需加强对已知资料的分析与地质情况的掌握与利用，擅于利用测井数据与综合分析，加强对区域地质规律的了解，加强与生产单位经验丰富地质人员的沟通。

速度分析：由于地层速度的不均匀，地层的速度也有相应的变化，影响速度的因素有很多，分析过程中需加强对各种因素的综合分析，才能得到较正确的深度资料。

提高精度：地震勘探作为一种间接手段，有误差是必然的，如何降低误差是努力的方向。加强相邻矿区资料的收集与利用，对降低误差有显著的作用。

工区尽量方正，有利于资料的完整，降低镶边工作量，减少不必要的浪费，尽可能达到双赢。

三维地震资料包含有丰富的地质信息，随着处理水平的提高与解释技术的发展，一些新的技术能够将更多的数据信息转换成地质信息。保留好原始数据及正确的空间属性文件、叠加三维数据体、偏移三维数据体，以便在必要的时候进行二次处理解释时使用[10]。

8 结语

地震数据处理与解释技术有较大的发展，进行一次三维地震数据采集需要耗费极大的人力、物力、财力及精力，而精细处理与解释则是可以利用技术及软硬件的更新，以小的付出换来较大的回报；随着巷道的掘进和工作面揭露资料的增多，精细处理可以利用这些已知点增加偏移归位的可靠性，可以对所侧重的层位进行目标处理；精细解释可以根据已知资料与三维数据体的对应关系找出规律，提高解释精度。

探采对比是去伪存真的过程，是学习和提高的过程，解释人员应经常对提交的报告去做一下探采对比，资料解释中的迷茫可能会迎刃而解，解释的最终目的是为采矿服务，解释精度的提高将会大幅度降低采矿成本。

综上所述，随着已知资料的增多，探采对比及对以往三维数据的精细处理与解释非常必要。