复杂施工条件下三维地震研究

摘要：本文针对山西灵石华苑煤业有限公司井田地形复杂、高差大，黄土覆盖层厚，地表有景家沟、圪台村、阁老窊等村庄，还有多条电力线、公路通过，采区三维地震勘探条件复杂，不采取可行措施难以取得地质勘探资料，通过研究，采取合理措施，消除了不利因素，取得了可靠的地质成果。

关键词：  复杂条件  三维地震  研究

山西灵石华苑煤业有限公司隶属于太原煤气化（集团）有限责任公司，其采区的勘探程度不足，对地质构造和煤层赋存情况控制程度不够，不能满足矿井生产的需求，为查明采区的地质构造及主采煤层的赋存情况，为矿井生产提供可靠的地质资料，山西灵石华苑煤业有限公司需要对采区进行三维地震勘探，以便为矿井设计、建设及生产提供可靠的地质依据，经招标由山西地宝能源有限公司负责施工。

1  施工条件

山西灵石华苑煤业有限公司井田位于晋中市灵石县，该区处于吕梁山东麓，属侵蚀低山-丘陵地貌，地形切割剧烈，黄土冲沟纵横交错，冲沟间黄土垣、梁、峁等断续分布，地形较为复杂，海拔738-1008m，最大相对高差270m。黄土覆盖层发育，第四系厚度0-65m，平均33m。基岩风化岩出露以及灌木丛覆盖，出露的基岩均为二叠系上石盒子组地层。地表有景家沟、圪台村、阁老窊等村庄。还有多条电力线、公路通过。整体上该区三维地震勘探条件复杂。

2  施工措施

2.1针对本区表、浅层地震地质条件极为复杂条件，为了获得较好的单炮记录，完成地质任务，必须改善激发条件，在炮井下药后埋井闷井，使震源药柱与炮井孔壁最佳耦合，对于<5m的炮井还在上面加压沙袋，压制面波及声波干扰，在黄土覆盖区，成孔至基岩面。在施工前做了充分的试验工作，避免大面积施工后采集参数选择不当而影响施工质量和生产进度。

2.2由于测区内有景家沟、圪台村、阁老窊等村庄，不宜采用恢复性放炮方式施工。在村庄部位采用三维观测系统变观软件进行变观，具体方法为采用大排列接收，增加、移动炮点，检波器尽可能沿设计位置翻墙赿户铺设，遇到房屋可偏移布置，但要通知施工员，对村内及周边所有炮点、检波点进行复测。

2.3针对测区内有多条电力线、公路通过，多种干扰同时影响地震采集工作，对地震单炮记录有一定影响，在该部位采取了以下应对措施：一是加强放炮时的背景噪音监测，二是在公路上进行警戒，在采集时短时间拦截车辆，三是增加接收道数提高该部分的叠加次数，保证叠加剖面的质量。

2.4针对本区地表高差变化大，地表地震地质条件复杂等实际情况所设计的10线8炮观测系统，具有共面元道集内炮检距分布均匀，反射方位角分布均匀等特点。既可保证同时接收浅、中、深各个目的层的信息，又能提高速度分析的精度；同时，均匀分布的较广的反射方位角，可真实显示三维地震反射波的射线特点，提高成像精度。

2.5处理时采用折射静校正，多次剩余静校正，以消除各个激发点、接收点由于高程而引起的静误差。

2.6本次施工采用60Hz高灵敏度检波器，尽量提高高频反射信号。检波器挖坑埋置，清除周边杂草，以减少外界的高频干扰，提高信噪比。

2.7为保护地震信号的高频成份，野外采集时应提高施工精度，实测所有的物理点，炮点、检波点位置，偏离设计桩号时必须现场重定位并进行二次测量。

2.8在资料处理过程中使用高分辨率处理模块进行处理，尽量提高与保护地震反射波的频率。

3  工程情况

山西地宝能源有限公司于2010年3月8日进入施工地，开始了三维地震勘探的工程测量工作,2010年4月11日至17日进行了生产前试验工作，由于成孔工具选择不合理，厚黄土地区无法打到设计深度，所取资料有效波反映不明显，故于5月13日针对厚黄土地区改变成孔方法再次进行了试验，取得了较好的效果。4月27日成孔设备进入施工地，5月21日，野外数据采集开始，于2010年7月6日圆满地完成了野外数据采集工作。共完成三维地震勘探测线14束，总计完成物理点3997个，其中线束物理点3926个，试验物理点65个，低速带调查点6个，满覆盖面积4.05km²，取得了较好的原始资料。资料经数字处理，获得了较高质量的三维地震勘探数据体。在Sun Blade 2000地震解释工作站上进行了人机交互解释，经过对数据体认真细致的分析和研究，于2010年8月下旬完成资料解释的初步成果提交了中间资料，后经过修改，于2010年9月上旬完成资料解释、图件绘制、文字编辑等工作。

4  勘探成果

经过三维地震勘探，查明井田赋存形态总体为一宽缓的不对称向斜构造，轴向弯曲，地层倾角变化较大，为2°-10°，在此基础上发育着次一级的褶曲构造。查明断层10条，全部为正断层，落差小于10m的断层4条（DF1、DF6、DF7、F2），落差10m～25m的断层5条（DF2、DF3、DF4、DF5、DF8），落差大于100m的断层1条（F27），其中，控制可靠断层3条（DF4、DF5），控制较可靠断层7条（DF1、DF2、DF3、DF6、DF7、DF8、F2）。查出陷落柱12个，直径均大于25m。控制可靠陷落柱1个（X7），控制较可靠陷落柱7个（X1、X2、X3、X4、X9、X10、X11、X12），控制可靠性较差陷落柱2个（X5、X6、X8、）。勘探共发现其他异常4处，其中面积异常1处（YC1）,线形异常3处（df1、df2、df3）。勘探圈定3号煤层采动区7块，采空区面积共计1.237km²。预测了10号煤层厚度变化趋势。未发现岩浆岩。

5  生产验证

山西灵石华苑煤业有限公司资源重组后矿井生产规模改扩建为900 kt/a，于2013年7月正式生产，开采9、10号煤层，所采煤层太原组9煤层的9201综采工作面2015年10月1日回采结束，所采煤层太原组10煤层的10201综采工作面2015年11月4日回采结束。根据三维地震勘探成果，该区有3个陷落柱（X1、X2、X3）经井下采掘工程揭露验证。采掘中还揭露未解释出的直径大于25m的陷落柱1个，落差小于5m的断层23条。探采对比说明，三维地震勘探解释可靠程度还有待提高，需要将三维地震采集到的地震数据利用生产揭露的地质资料进行再解释，这样才能将采集到的地震资料充分发挥其效用。

6  结论

山西灵石华苑煤业有限公司采区三维地震勘探，数据采集的观测系统及其参数,是基于试验工作情况，经过理论分析、论证和参照邻区地震勘探的施工参数而确定的。在资料采集过程中，针对该区较为复杂的地震地质条件所采取的各种技术措施得当，不但完整获取了目的层的地震数据，而且得到的原始资料质量较好。资料处理时，针对野外资料的特点，根据地质任务要求选用了合理的处理流程、处理模块及参数，压制和去除了干扰波，获得的三维数据体信噪比和分辨率高。资料解释过程中，对数据体进行了精细的分析、解释，通过反复对比和多种数据资料相互验证，提高了成果精度，使得地震资料解释成果更加符合地下实际地质情况。采掘生产中实际揭露的断层、陷落柱和三维地震勘探解释成果相比数量要多，但相对而言，复杂施工条件下三维地震勘探只要采取适当措施，还是可以取得比较好的地质资料，能为地质预测预报提供比较可靠的基础资料，为采掘生产提供良好的指导。

参考文献：

1、《煤炭煤层气地震勘探规范》（MT/T897-2000）；

2、《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2004)；

3、《工程测量规范》(GB50026-2007)。