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三維三分量采區地震勘探應用效果(推薦)

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標簽:工程管理,建筑工程管理論文, 三維三分量采區地震勘探應用效果(推薦),http://www.tljciu.live

  摘要:邢臺礦業(集團)有限責任公司邢東礦首采區是該礦二今后幾年的主采區。為了進一步探明該區的地質構造、主要可采煤層的賦存狀況,從而給采區設計和工作面設計提供可靠的地質資料,邢臺礦業(集團)有限責任公司決定對該區進行三維三分量地震勘探。

  關鍵詞:三維三分量;地震勘探;S波;P波;采區設計;工作面設計

  一、概況

  邢東礦位于河北省邢臺市的東郊,礦區中心距邢臺市4km左右,隸屬邢臺縣宴家屯鄉管轄。

  本次地震勘探的地質任務為:

  1.查明區內主要可采煤層2、9煤層,底板標高及構造形態,解釋深度誤差不大于1%。

  2.查明區內落差大于3m的斷層的性質及產狀,其平面擺動不超過±10m,落差小于3m的斷層也盡量給予解釋。

  3.控制區內新生界的厚度及變化情況,深度誤差不大于2%。

  4.控制區內直徑大于25m的陷落柱。

  二、地震地質條件

  該區交通方便,京廣鐵路及京廣公路從勘探區西側通過,勘探區內地形高差變化很小,地形平坦。區內村莊較多,果園和菜地連片,給地震野外施工及獲取連續地震時間剖面帶來一定困難。

  本區潛水位6m左右,有利于成孔和炸xx8藥震源激發;地層多為耕作黃土,局部為砂地,檢波器安置條件一般。沖積層上部和底部普遍存在的礫石層也使激發能量受到一定的影響,但總的來說,淺層地震地質條件比較簡單。

  新生界第四系與下伏基巖呈角度不整合接觸,第四系且以沖積相的砂土,粘土、礫石層為主,厚度200~300m之間,其巖性密度和速度與下伏基巖存在很大差異,為一個很好的波阻抗界面,形成的反射波TQ,在P波剖面上表現出一個相位,S波剖面上由于淺,處理時沒有得到。P波剖面上To波能量較弱,但可連續追蹤,頻率較高,且與后面反射波呈角度不整合,為解釋第四系提供了依據。

  首采區內煤系地層是由砂巖、泥巖、石灰巖、煤層等組成,從測井資料中還知道煤層密度約1.2~1.6g/cm3,速度約2000~2200m/s,因此與其它圍巖形成一個較好的波阻抗介面,具備產生反射波的條件。尤其是2、8、9煤全區煤層較厚,且沉積穩定,與實際記錄中可以看到兩個強反射波,2煤層反射波定義為T2波,該波為本次勘探的主要標準反射波之一,且具備能量強,連續性好、波形穩定,全區普遍發育,易于追蹤對比,是此次勘探的基礎。8、9煤層反射波定義為T9波。現為一個強相位。此波也是本區主要標準波之一,能量強,波形較穩定,頻率較T2波低。三個波的關系,TQ波除與T2,T9波呈角度不整合外,且與T2、T9為近平行關系。由此可見,深層地震地質條件良好。

  三、資料處理

  本區的三維三分量地震資料處理是在中國礦業大學信息處理與研究中心進行的。信息中心有地震數據處理所需的各種計算設備和軟件,包括轉換波處理模塊,為三維三分量地震資料處理提供了有利的條件。結合本項目的地質任務及處理目標,采用了保真高分辨率處理手段。

  經反復試驗確定最終處理流程為(三維縱波地震資料處理流程):

  目標勘探、目標處理是今后地震勘探工作走向系統工程化的主要標志,本次地震勘探實質上是按系統工程的設計思想來組織和進行的。因而針對所要達到的地質任務,按照項目設計的指導思想,把處理目標定位為:

  1.采用全三維多分量處理技術進行處理,處理網格為l0m×20m×1ms,最終成果網格5m×10m×1ms。

  2.數據處理中,在保證主要目的層的連續性的基礎上,盡可能拓寬有效波的頻帶,以保證對小構造的分辨能力。

  3.處理過程中盡可能保證有效層位及輔助層位的反射波的動力學特征,即實現高保真處理。

  4.選好偏移速度場,確保反射層位的正確歸位。

  四、資料解釋

  經過處理所獲得的三維地震時間剖面包含著豐富的地質信息,資料解釋就是將其中一些信息識別出來,并將其轉換成地質語言提供給地質工作者。

  (一)地震波的地質意義

  利用區內鉆孔資料、井旁時間剖面,確定各組反射波與地層的對應關系。

  1.TQ反射波:在新生界第四系底界上部發育了一套平行反射波組,在P波剖面上有時表現為三個強相位,有時表現為一個相位、但與下部反射波呈角度不整合。即新生界第四系與下伏基巖呈角度不整合接觸,但由于下伏基巖頂界面巖性橫向變化大,且受風化剝蝕射波(組)能量一般,連續性一般,波形穩定性一般,但與下伏基巖呈角度不整合接觸關系在全區容易識別出來。

  2.T2反射波:為2煤及2下煤層對應的復合波,為本區主要標準反射波之一,能量強,連續性好,波形穩定,頻率較低,全區普遍發育,易于追蹤對比,是本次勘探的最重要目的層。在P波剖面上,視周期為12~15ms,一般為13ms,主頻大約為70Hz。在S波資料上,視周期為15~25ms,一般為18ms,主頻大約為50Hz。在P波資料上基本為一個強相位,在S波資料上通常為一個強相位,有時也分開為兩個強相位。

  3.T9反射波:為8煤與9煤對應的復合波,為本區主要標準反射層之一,也是本次勘探的重要目的層之一。能量強,連續性好,波形比較穩定,頻率較低,全區普遍發育,易于追蹤對比。在P波剖面上,基本上為一個強相位。在S波剖面上,該復合波有時能夠分開。

  4.T2反射波與T9反射波在P波剖面上相距約為80~100ms,通常約為90ms;在S波剖面上相距約為128~140ms,通常約為130ms。T2波與T9波一起通常表現為一套波組,上、下兩個強相位(分別為T2波與T9波),中間夾一個能量強的復合波(通常為相距較近的兩個強相位)。這也是對比T2與T9反射波的重要依據之一。

  邢東礦首采區三維三分量地震資料(P波)解釋是在插值為5m×10m×1ms網格數據體上進行的,采用在工作站LANDMARK上人機聯作解釋與手工解釋相結合的方式完成的。

  (二)斷層解釋

  斷層的解釋是本次地震勘探的首要任務,從所獲資料分析,本區斷層較發育。

  1.較大斷層的解釋落差較大的斷層,在時間剖面上斷點反映比較清晰,主要表現為一個波系或一個波組突然錯斷,或強相位轉換,有時還伴有斷面波或繞射波出現。

  2.小斷層的解釋。落差較小的斷層在時間剖面上斷點反映不如大斷層明顯 ,主要表現為反射波同相軸的扭曲或能量突變等特征。

  3.斷層的組合。將相鄰時間剖面上位置相近、性質相同、落差相當或落差有規律變化的斷點組合成同一條斷層。

  五、勘探效果

  1.應用了三分量資料。解釋中不僅使用了P波資料,而且還使用了S波資料。這在國內屬于研究階段的先進技術。目前在國內煤田勘探中應用這項技術還不多見。

  2.應用水平疊加剖面與疊加偏移剖面兩套資料進行交互檢查、認證與補充。這種方式有利于可靠地識別特殊波,確定褶曲及斷層位置。

  3.利用三維三分量地震資料豐富信息能更準確地落實構造位置及形態,有利于準確確定斷層(尤其是小斷層)位置。三維地震資料數據豐富,CDP網格密度為5m×10m,遠密于二維地震資料網格密度。三維地震采集了P波與s波信息,而普通二維地震資料只有P波信息。s波資料在確定斷層位置(尤其是小斷層)方面起到了較好的輔助作用。同時,利用三維地震資料可以在解釋工作站上根據需要任意抽取不同方向的數據,加密數據網格,能夠從更好的角度來觀察斷層或構造形態。

  4.能夠發現斷距較小的小斷層。在解釋出的構造圖中,斷層條數增加。三維地震疊偏資料經過三維空間歸位處理,對繞射波、斷面波等異常波有較好的壓制作用。使得斷面的反射波對斷層下盤影響減小,因而能夠更清楚地在疊偏剖面上識別斷層位置,發現更多的斷層。利用垂直剖面與水平切片相結合及放大功能等優勢,能夠發現落差少于1/4個相位的小斷層,并且使得解釋出的斷層平面組合更趨合理。

  (1)查明了2煤、9煤底板標高及形態,并繪制了1:2000煤層底板等高線圖,解釋深度誤差<1%。又發現多個次級褶曲,大吳莊一先于村背斜軸線被DFl5錯斷并扭曲,原北張村向斜在于煤被DF10分割成兩個,進一步控制了2煤、9煤的形態。

  (2)查明了區內落差≥3m以上斷層38條,落差大于等于3m,小于5m的斷層8條;落差大于等于5m小于10m斷層7條;落差大于等于10m小于20m的斷層5條;落差大于等于20m小于40m的3條,落差大于等于40m的1條:修改原勘探斷層9條,基本相符的5條。

  (3)查明了第四系厚度變化情況,即西北薄、東南厚,深度誤差小于2%。

  (4)本區無有直徑≥25m陷落柱。

  六、結論

  本次三維三分量地震勘探程序合理,方法正確,成果依據充分,煤層底板標高深度解釋誤差均小于1%,第四系厚度誤差小于2%,斷層平面擺動誤差小于±10m,達到合同要求,完成了地質任務,給采區設計和工作面設計提供可靠的地質資料。

  參考文獻:

  [1]何樵登,等.地震勘探原理和方法[M].北京:地質出版社,1986.

  [2]H.H.普濟廖夫,等.橫波和轉換波法地震勘探[M].石油工業出版社,1993.

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