周晓飞，葛栋锋，张 飞，姜 飞

（1.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局 第九地质大队，新疆 乌鲁木齐 830000；2.山东省煤田地质局 物探测量队，山东 泰安 271021）

地震物探勘探技术早已广泛利用于煤田地质勘查中，并取得了良好的效果，但在北塔山煤矿区还是首次应用，此次利用二维地震勘探技术，查明了煤层赋存范围、构造形态及F1断层等，充分指导了煤田地质勘查工作。

1 地质背景

北塔山煤矿区地处北塔山褶皱系西部的开日木凹陷内，位于新疆奇台县北东方向220 km处，赋煤面积214 km2。区域地层有石炭系、侏罗系、白垩系、古近系-新近系、第四系，煤矿区内大部分区域为第四系覆盖，在中南部有侏罗系中—上统石树沟群和小范围石炭系中统巴塔玛依内山组地层出露，在钻孔内见到的地层有第四系上更新统—全新统、白垩系下统吐谷鲁群、侏罗系中—上统石树沟群、侏罗系中统西山窑组、石炭系中统巴塔玛依内山组。含煤地层为侏罗系中统西山窑组，为一套河湖相含煤碎屑岩建造，可分为多个沉积旋回。含编号煤层3层，即B1、B2和B3，B1、B2煤层之间间距较小，厚度相对较薄，B2煤层在二维地震勘探区无可采点，可采煤层为B1和B3。

二维地震勘探区地势呈东北高、西南低的斜坡。地貌形态为残丘状的剥蚀平原，地表地震地质条件一般。浅层无潜水，松散的第四系地层对地震波的高频成分有严重的吸收衰减作用，浅层地震地质条件一般。构造相对较简单，地层倾角较缓，顶板以泥岩为主，局部为粉—中砂岩、砂砾岩，偶见高炭泥岩、炭质泥岩伪顶。底板以泥岩、粉砂岩为主，局部为细砂岩、泥质粉砂岩。煤层顶、底板岩石与煤层物性差异大，可形成较强的反射波，中深层地震地质条件较好。区内整体地震地质条件一般。

2 地震勘探方法

首次在煤矿区东部的开日木托浪格一井田开展了二维地震工作，面积4.55 km2，二维地震勘探在区内形成500 m×1 000 m的地震测网。完成地震测线6条，其中主测线5条，联络线1条，测线长度8.46 km，地震主测线间距为500 m，试验物理点13个，合计完成物理点438个。

3 资料处理和解释

3.1 资料处理

3.1.1 野外数据采集

确定了120道接收，激发点距20 m，道距10 m，30次覆盖，中点激发的观测系统。激发参数扫描长度8 s，扫描次数1～2次，频率范围8～96 Hz。组合检波4个100 Hz检波器，2串2并，同一坑用土埋置，检波器引线掩埋60 cm以上。采样间隔0.5 ms，记录长度1.5 s。

3.1.2 地震反射波标定及地质意义

区内主要可采B3、B1煤层层位较为稳定，B3煤层反射波（Tb3）为此次解释的主要标准波，测区大部B3顶、底板反射波能分开，对应地分别对比了Tb3s、Tb3x两个相位。局部为复合反射波；B2煤层在区内较薄，不能形成独立的反射波，该煤层与B1煤层形成复合反射波，但由于上覆B3煤层的屏蔽作用较强，B1煤层的反射波（Tb1）较弱。依据合成地震记录标定各煤层及顶、底板的反射波。因此煤层反射波多为时间剖面上一组能量强，信噪比高，连续性好的反射波组。

利用测井资料制作合成地震记录是标定地震反射波地质属性的重要方法。区内钻孔全部制作了合成地震记录，通过合成地震记录的标定，保证了对该区地震资料分析认识的正确性（图1）。

图1 合成记录标定的煤层反射波Fig.1 Coal seam reflection wave calibrated by synthetic records

3.2 资料解释

3.2.1 煤层露头的解释

区内西山窑组煤系地层与上覆石树沟组的下亚群呈小角度不整合关系，其不整合面在时间剖面上反映不明显，又加上在煤层露头附近存在1条落差较大的断层，煤层露头的位置是通过时间剖面与钻探资料综合控制的。

3.2.2 煤层视可采边界的解释

根据地震反射波缺失现象圈定了B1煤层的视可采边界（图2）。

图2 煤层露头及缺失区附近反射波特征Fig.2 Reflection wave characteristics near coal seam outcrop and missing area

3.2.3 煤层及结构的解释

B组煤层在区内总体可分为3层，即B1、B2和B3煤层，B1、B2煤层之间间距较小，厚度相对较薄，B2煤层在二维地震勘探区无可采点，地震资料显示的是2煤层的复合反射波；B3煤层厚度较大，其顶、底界面均能形成反射波，煤层厚度可以直接由顶、底板的时差与煤厚关系求取。B3煤层在测区东南部被剥蚀。B1、B2煤层均存在沉积变薄现象。

3.2.4 煤层波阻抗反演

在Z1线进行了波阻抗反演，效果好，煤层对应关系良好，为正确确定煤层孔孔之间的对应关系提供了重要依据。反演后的波阻抗数据体提高了整个剖面的信噪比和分辨率，大大提高了目的层标定的可靠性。Z1线波阻抗反演剖面（图3），可以看出开日木ZK1205、ZK1206号孔的B3煤层的低波阻抗反应清晰，波阻抗的突变点包络线即为煤层的顶底界面，以2孔测井数据所作的合成记录与井旁时间剖面和测井曲线对应关系明确，是定量解释的可靠依据。

图3 煤层厚度及结构变化在波阻抗反演剖面上的显示Fig.3 The display of coal seam thickness and structural change on wave impedance inversion profile

4 地震勘探成果

4.1 断层

根据地震勘探获得的地震时间剖面，解释断点6个，各断点性质相同、落差相当，因此组合为1条正断层，为F1断层（图2）。由于断层落差较大，地震资料上盘控制可靠，下盘由于煤层被剥蚀无煤层反射波，因此地震测线上断点级别均为B级，断层落差无法用地震资料判定。断层走向北东，倾向北西，区内延展长度约2 600 m。另有5个钻孔均揭露该断层，故为可靠断层（图4）。在露头与F1断层以西，二维地震测线上未发现断点存在，该区断裂构造简单。

图4 B3煤层宏观结构及B1煤层等厚线平面图Fig.4 Macrostructure of No.B3 coal seam and contour plane map of No.B1 coal seam thickness

4.2 煤层构造形态

煤层底板整体为走向北西，倾向北东的单斜构造，在此基础上发育有次一级的褶曲（托浪格向斜）。地层倾角一般为5°～10°，露头附近最大可达18°。托浪格向斜轴斜贯二维测区，轴向北北东，向北北东倾伏，倾伏角5°～10°。两翼倾角北西翼较缓，南东以较陡，为10°～18°，幅度约为50 m，跨度约为1 700 m。

4.3 煤层

4.3.1 B3煤层

B3煤层厚度比较稳定，呈北部厚，西南部薄的变化趋势，钻孔实际揭露B3煤层最薄处位于沉积变薄区与剥蚀区，为0.56 m，最厚为30.14 m。该煤层在区内的东南部露头、东部被F1断层断失。B3煤层的宏观结构图上标注了该煤层的煤层露头、煤层剥蚀界面、断层、煤层等厚线，并将该煤层划分成煤层结构简单区与多煤层区。

4.3.2 B1煤层

由西北部向东南部，B1煤层厚度由厚逐渐变薄至沉缺，煤层结构较为简单，钻孔实际揭露B1煤层最厚为7.72 m，东南两孔沉缺。

5 结 语

北塔山煤矿区充分利用二维地震勘探技术，结合测井和钻探成果，采用综合手段方法，通过合成地震记录的标定，保证了对该区地震资料分析认识的正确性。解释了煤层露头、可视边界、结构及厚度变化趋势，查明了煤层倾角变化、赋存范围及构造形态，并查明了F1断层，发挥了地震技术优势，提高了勘查精度。