高精度三维地震勘探在黄土塬地区的应用.pdf

高 精度三维地震勘探在巨厚黄土地区的应用 尚 铮 （山西省煤炭地质物探测绘院，山西晋中， 030600 ） 摘 要巨厚黄土覆盖地区表浅层黄土结构疏松，对地震波吸收强烈，一直是三维地震勘探的难 题 。本院在甘肃某矿区，通过多种手段进行了相关试验 、分析，最终选取适当的采集参 数，获得了高信噪比的地震资料，采用初至折射静校正等一系列处理技术进行相关资料 处理，取得了可喜的地质成果，为矿山安全生产奠定了基础 。 关键词高精度三维地震；巨厚黄土；资料采集 中图分类号 P631.4 35 文献标识码 A 文章编号 1004-6429（ 2012） 02-0067-02 ● 应用技术 收稿日期 2012-01-30 作者简介尚 铮，女， 1984 年出生， 2009 年毕业于太原理工 大学，助理工程师， 030600 ，山西省晋中市榆次区蕴华西街 92 号 山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012 年 第 27 卷 第 2 期 巨厚黄土覆盖地区地形条件复杂，沟梁交错 。表浅层黄土结 构疏松 、波速低，激发 、接收条件极差 。地震波能量被严重吸收， 高频衰减强烈，地震资料信噪比极低，至今仍是煤田地震勘探面 临的一大难题 。甘肃某矿区就属于这类地区，山西省煤炭地质物 探测绘院在该区进行了高精度三维地震勘探攻关研究，在资料 采集方面，取得了一些经验 。 1 地震地质条件 勘探区地处陇东黄土高原的东南部，地貌主要由黄土塬 、黄 土宽梁和河谷阶地组成 。全区相对高差 200～300 m。 区内表 、浅层激发条件复杂多变，既有厚黄土覆盖区，又有 砾石及砂砾卵石层覆盖区，还有少量风化基岩出露区；在塬区黄 土覆盖厚度达 240 m 以上，松散干燥，对地震波的吸收和衰减作 用极强，加之区内地形复杂 、潜水位埋藏深，致使地震激发 、接收 条件均很差 。因此，该区浅层地震地质条件特别复杂 。 区内唯一含煤地层为中侏罗统延安组，煤 8 层为主要可采 煤层，根据以往地震勘探的经验及试验资料分析，煤层与围岩存 在较大的波阻抗差异，其顶底界面能形成较明显的煤层反射波 。 但由于首采区内煤 8 层的厚度（ 6．45～20．06 m） 、结构在横向上变 化较大，使得煤 8 层反射波能量 、波形在横向上变化较大，因此， 该区中 、深层地震地质条件也较复杂 。 综上所述，本区地震地质条件类型属特别复杂地区 。 2 技术难点 在充分踏勘 、理论分析的基础上，经过深入分析研究，总结 出该区三维地震勘探工作的技术难点 ①通过试验研究分析，找 出适用于该区巨厚黄土覆盖条件下的激发方式； ②对区内由于地 形高差变化较大施工中难以到达的点位，根据实际情况进行实 地测量，保证了施工的准确性 。确保了本次三维地震原始资料的 高质量采集，为资料处理工作的成功奠定了基础 。 3 采集方法 为了顺利地完成本次地震勘探所承担的地质任务，获取高 信噪比 、高分辨率的地震勘探采集资料及可靠的地质成果，在勘 探区内进行了充分的试验工作，并通过对比分析选取了最佳的 施工参数 。 3．1 试验工作 为探索适应全区的采集方法，选择了 5 处具有一定代表性 的地段，在激发方面采用井中放炮，就不同激发井深（ 12， 20， 30 m） 、不同药量（ 2， 4 kg） 、不同井组合数 、组合方式（线性组合 、 面元组合）等进行了试验；在接收方面，不同检波器（ 10， 60 Hz） 、 不同排列长度（ 60， 90， 20 m 道距）等进行点试验，在点试验初步 确定方案的基础上进行线试验 。 3．2 试验结论 通过充分试验研究，为有效压制干扰 、增强反射波能量 、提 高资料信噪比（如图 1 所示） 。在此基础上确定了全区资料采集 参数 ①观测系统采用 10 线 10 炮制，单边激发， 600（ 6010）道 接收， 0 m 偏移，道距 20 m，炮排距 100 m，叠加次数 30 次 。②成 孔设备采用洛阳铲，以保证井深及激发层位 。③厚黄土区激发方 式采用成孔至钙质结核层，六组合面元激发（局部激发条件困难 地段八组合面元激发），单井药量 1 kg，用土封孔 。④接收方式采 用自然频率为 10 Hz，单串 6 个检波器拉开接收，组内距 2 m。 通过针对性的试验和研究得到了在复杂表浅层地质条件 下，巨厚黄土覆盖区的激发和接收方式，选择了适当的施工设备 和采集参数，为在野外施工中克服有关技术难点，高质量地完成 资料采集工作奠定了基础 。 4 资料处理与解释 由于勘探区地形起伏较大，静校正问题突出，目的层反射波 反映比较清楚，但资料信噪比较低，各种干扰波很发育 。为了达 67· · 图 1 试验线处理成果 到 “高分辨率 、高信噪比 、高保真度 ”的处理目标，该区资料的处 理过程以静校正为重点，提高信噪比为中心（如图 2 所示） 。由于 野外数据采集质量较好，资料处理精细，全区取得了较好的数据 体（如图 3 所示） 。 图 2 静校正前后单炮对比 图 3 三维数据立体图 5 地质成果 本次三维地震勘探查明了断层 15 条，其中落差 ＞5 m 断层 11 条，解释了落差 ＜5 m 的断层 4 条；查明了勘探区内煤 8 层的 起伏形态和埋藏深度，圈出区内煤 2、煤 5 层的可采边界，编制出 等高距为 5 m 的煤 8 层的底板等高线图和地震地质剖面图；查 明勘探区总体构造形态为向西倾的单斜构造，在此基础上发育 了 6 条东西向的褶曲 。煤层走向近于南北，倾向西，倾角一般在 2°～7°，最大可达 14°；基本查明了第四系厚度，并编制了等高距 5 m 的第四系等厚线图；预测了煤 8 层的瓦斯富集区 。 6 结论 本次三维地震勘探关键是在巨厚黄土地段的资料采集上，充 分掌握了表浅层地震地质条件，保证数据采集的完整性和准确性， 取得了较高信噪比的原始资料；资料处理上重点做好了初至折射 静校正；资料解释上通过人机联作，利用纵横及任意方向剖面 、水 平切片 、层拉平切片显示等常规处理成果资料，同时结合相干体 、 方差体等属性解释互相对比 、互相验证，从多角度综合各方面信息 及其异常，进行断层 、陷落柱等各类地质现象的解释，最终完成地 震资料的精确地质解释，为矿方提供可靠的地质成果 。 参考文献 ［ 1］ 郑启孝 . 华能甘肃源开发有限公司核桃峪矿井首采区三 维地震勘探报告［ R］ ．晋中山西省煤炭地质物探测绘院， 2010． Application of High－precision Three－dimensional Seismic Prospecting in Thick Loess Regions SHANG Zheng ABSTRACT The regions covered with thick loess， with loose surface structure， have a strong absorption of seismic waves and have always been a problem in three－dimensional seismic prospecting． Some corresponding experiments and analyses through various means in a mine of Ganshu Province have resulted in high signal－noise ratio seismic data with reasonable collecting parameters and these data have been treated with the refraction static correction of the primary waves with satisfying geological results， which may lay a foundation for the safe production of mines． KEYWORDS high－precision three－dimensional seismic； thick loess； data collection 井深 612 m；药量 61 kg 自然频率为 10 Hz 的检波器 井深 612 m；药量 61 kg 自然频率为 10 Hz 的检波器 T9 T9 T8 T8 静校正前 静校正后 山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012 年 第 27 卷 第 2 期 68· ·