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摘要：陡傾斜煤層露天礦傳統用三維地震方法進行勘探，由于煤層在空間分布特征的特殊性，在數據處理時不能保證資料的準確歸位，進而不能獲得準確的高質量地震勘探成果，因此成為地震數據處理中的難點。單一的方法勘探，降低了成果的準確性。文章采用綜合勘探的方法，既控制了煤層的露頭位置，又查明了煤層空間構造形態及展布特征。應用結果表明，綜合勘探的方法在露天礦陡傾斜煤層的勘探中是可行的。

關鍵詞：陡傾斜煤層；綜合勘探；地震偏移技術；地震屬性解釋技術

1項目概況

1.1勘探區簡介

江倉礦區二井田位于青海省東北部大通河南岸，行政2區劃隸屬天峻縣管轄。本次綜合勘探面積為2.55km，分為3個勘探區（即第一、二、三勘探區），各勘探區之間有露天開采坑分開（見圖1）。

1.2地質任務

1）查明勘探區內落差≥10m的斷層的性質、產狀及延伸長度，對落差≤5m的斷層在測線上有反映時進行解釋、斷層平面位置誤差≤30m。2）控制勘探區內主要煤層16煤、20煤的底板標高和起伏形態，深度誤差不大于5m。對勘探區主要煤層厚度變化趨勢及分叉及無煤區作出解釋。3）控制20煤的露頭位置，位置誤差在20m以內。

2地質概況

2.1地層

區內為第四系覆蓋，根據鉆孔揭露，地層從老到新有：三疊系上統默勒群（TM），侏羅系下統大西溝組（J）、中統窯街組（J）、侏羅系上統享堂組（J）、第dy3x四系上更新統、第四系全新統松散沉積。

2.2煤層

江倉礦區屬早—中侏羅世陸相碎屑巖含煤建造。二井田含煤地層厚244.9-1258.72m，平均厚度為614.95m。共含煤17層（組），由上至下依次編號為1煤、2煤、3煤、4煤、5煤、6煤、7煤、8煤、9煤、10煤、12煤、13煤、14煤、15煤、16煤、18煤、20煤。其中可采煤層依次為：3煤、4煤、6煤、7煤、8煤、10煤、12煤、13煤、15煤、16煤、20煤共11層，全區可采煤層為7煤、8煤、10煤、12煤、16煤、20煤共6層。勘探區內，16煤、20煤為全區穩定可采煤層，為勘探的目的層。

2.3構造

江倉礦區大地構造位置屬中祁連中間隆起帶，兩側為南、北祁連褶皺帶。按巖相構造帶的劃分，礦區位于托萊山脈結晶巖系帶的南緣和大通河上古生代—三疊紀坳陷帶的北緣之間的大通河中生代坳陷帶中，受基底構造的影響，坳陷帶內的主構造方向與區域內整個祁連山的方向大體一致，呈北西西—南東東向。勘探區內主要構造形態為一向北西傾伏的單斜，在區域構造作用控制下，發育有一系列呈雁列式分布的近東西向及北東東方向的逆斷層。本次勘探揭露了褶曲3條，斷層7條，均為落差大于25m的逆斷層。

2.4地球物理特征

2.4.1表、淺層地震地質條件

勘探區地表為高原草甸低位沼澤地，地勢起伏不大，區內地勢總體為東部高，西北部低。最大相對高差115.8m。淺層地層為第四系沖、洪積物覆蓋，主要巖性為卵石、礫石，砂土，厚度30-40m。在勘探范圍內地表有露天開采形成的東、西采坑（最大深度達130m），并在采坑周圍有開采所堆積的渣堆，區內還有江倉河、娘特木曲河等地表水體。總之，地表及淺層條件地震地質條件極復雜。

2.4.2深層地震地質條件

勘探區地層傾角大（60-72°），煤系地層沉積旋廻清晰，煤層層數多，煤層厚度及間距變化較大，故在時間剖面上反映為煤層反射波層數多，不穩定，分岔及合并現象明顯。但主要煤層及標志層間距變化小且穩定，侏羅系窯街組16煤、20煤等煤層厚且全區穩定，與其頂、底板圍巖存在明顯的波阻抗差異，能夠形成穩定或較穩定且全區可連續追蹤或較連續追蹤對比的反射波組（T16、T20波）。由于勘探區地表第四系礫卵石層覆蓋較厚（最厚達45m），煤（巖）層傾角大，與地震勘探技術的理論假設差別較大，且在南部隱伏露頭處煤層埋藏淺，故16煤、20煤所形成的T16、T20波的能量較弱、波形變化較大、局部連續性較差。T16、T20波均為本次地震勘探的主要目的波，也是地質解釋的主要依據。綜上所述，勘探區內地震地質條件極為復雜。

3綜合勘探

3.1工程布署

針對勘探區內復雜的地質條件，進行了如下工程布署。1）在地表首先進行了1∶10000地形地質測量、水文地質測量；2）沿各勘探線淺部做了高密度電法工作，查明主要煤層露頭位置；3）結合高密度電法成果沿20煤露頭在二勘探區勘探線上施工探槽，控制20煤層的露頭，并采樣測試，嚴密控制了露頭位置、露頭寬度和煤質特征；4）在此基礎上按設計要求布置鉆孔工程，嚴密控制主要煤層的露頭和賦存狀況；5）在第二勘探區進行二維地震勘探工作，在第一、三勘探區進行三維地震工作，進而達到控制勘探區內主要煤層16煤、20煤底板標高、起伏形態以及構造等地質成果。

3.2測量工作

3.2.1控制測量

根據測線的位置及地形情況，經踏勘得知測區內部及周邊有已往施測的D、E級GPS點，其中一部分點保存完好，D級點可作為本次施測的E級GPS網起算點，E級點可作為放線測量控制點使用。本次測量共施測6個GPS勘控點，作為區內已有控制點的補充，和原有的D、E級GPS點共同作為放線測量控制點使用，其編號為：T001-T006。

3.2.2工程測量

工作量：高密度電法測線15條，測線總長9.13km；施測鉆孔5個；二維地震測線13.80km；三維地震勘探測量炮點4277個，檢波點20265個，共完成測點24542個。

3.3電法工作

電法勘探主要是為了解決區內煤層隱伏露頭位置，以及斷層在淺層的發育形態特征。本次采用高密度電法方法（地電影像法）在第一、第三勘探區施工，該方法是工程物探中成熟、廣泛應用的一種有效方法，其優點是：點距密，精度高，效率高。高密度電法是采用密集的電極排列進行縱、橫向連續數據采集，可獲得豐富的地質信息。該方法可了解排列段下地電層的縱、橫向變化，兼有電剖面法、電測深法的地質信息。勘探區共完成試驗剖面1條，折合物理標點60個，共完成剖面長度9.13km，折合物理點925個，較好地完成了本次電法勘探的外業工作。

3.4鉆探工作

鉆探勘探目的是為了進一步查明區內煤層隱伏露頭位置、煤層厚度、結構等。由于勘探區內淺表層的礫、卵石層厚度大30-40m，本次鉆探在第一和第三勘探區共施工鉆孔5個，總進尺331.5m。達到本次鉆探的地質目的。

3.4.1鉆孔施工情況

本次鉆探共施工鉆孔5個，其中第一勘探區3個：W1、W2、W3，第三勘探區2個：D1、D2。

3.4.2工作量及成果

本次鉆探在第一勘探區里布置了3個鉆孔（W1、W2、W3），由于煤層傾角較大，埋深加大，只有W2號孔打到20煤；在第三勘探區布置了2個鉆孔(D1、D2)，均已見煤，結合區內原有鉆孔，控制了該處煤層的產狀及厚度(見表2)。

3.5二維地震工作

根據勘探區的實際情況在第二勘探區采用二維寬線施工的方法，設計二維地震測線3條：K1、K2、K3。測線間距200m，其中測線K2經過鉆孔，可用于鉆孔時深的轉換，以提高勘探的準確性。共完成二維地震測線13.80km，物理點342個。

3.6三維地震工作

根據勘探區的實際情況，在第一、三勘探區采用三維地震的方法。

3.6.1觀測系統及施工參數

三維地震勘探采用單邊放炮、30次覆蓋的10線10炮制束狀觀測系統，考慮到主要目的煤層傾角大、埋深的特點，采用單邊激發，72道接收，10m偏移距，以滿足最大炮檢距的要求，保證資料采集質量。

3.6.2工作量

本次完成三維地震勘探測線11束，生產物理點3469個，試驗物理點186個，總計3655個。本次地震勘探獲得生產記錄3626張，依據《煤炭煤層氣地震勘探規范》，甲級記錄1696張，甲級率46.77%，乙級記錄1908張，乙級率52.62%，合格率99.39%。較好地完成了處理任務，獲得了信噪比較高的三維數據體。

3.6.3資料處理

1）地震偏移技術

陡傾斜地震勘探區因在數據處理時不能保證資料的準確歸位，進而不能獲得準確的高質量地震勘探成果，因此成為地震數據處理中的難點。地震偏移技術是實現反射界面的空間歸位和恢復發射界面的特征、振幅變化和反射系數，提高地震空間分辨率和保真度的重要手段。根據偏移方法的不同，偏移可分為時間域和深度域2類。時間偏移技術是基于橫向速度變化弱的水平層狀介質模型產生的，而深度偏移技術是基于橫向速度變化的真實地質模型發展而來。兩種偏移方法各有所長，而根據不同的地震地質條件選擇適宜的處理方法是提高勘探精度的重要保證。本此三維地震處理采用了疊前時間偏移、疊前深度偏移及疊后時間偏移3種方法進行對比處理，處理結果表明，偏移能夠同時實現共反射點的疊加和繞射點的歸位，在解決復雜地質構造成像問題的同時能夠提高資料的信噪比和分辨率。

2）地震屬性解釋技術

本次利用屬性解釋軟件，提取了10多種地震屬性，最終優選了對斷層、無煤區反映較好的4種地震屬性進行分析。分別為：最大曲率屬性、極值曲率屬性、傾角、基礎變異屬性等。通過對這4種屬性進行分析，進一步提高對斷層、無煤區形態特征的認識。

4地質成果

1）綜合勘探查明落差大于等于25m斷層7條，均為逆斷層。無煤區3處，其中20煤2處，16煤1處。2）綜合勘探控制了勘探區16、20煤層的埋藏深度和起伏形態，查明了波幅大于10m褶曲3個。3）綜合勘探基本查明了16煤、20煤隱伏煤層露頭線位置（見圖1）。

5結論

文章以江倉礦區二井田露天礦勘探區陡傾斜煤層的綜合勘探為實例，綜合敘述了各工程在勘探中施工及成果，該綜合勘探的方法既控制了20號煤層的露頭位置，又查明了20號煤層空間構造形態及展布特征，從勘探成果及后期的礦方驗證情況來看，綜合勘探的方法在露天礦陡傾斜煤層的勘探中的效果是明顯的。文中所采用的綜合勘探工作方法及工作成果，希望可以為鄰礦區及類似陡傾斜煤層地區的勘探提供借鑒。

參考文獻：

[1]鄧志文.復雜山地地震勘探[M].北京:石油工業出版社,2006.

[2]湯紅偉.陡傾角煤層勘探區的地震數據處理研究[J].中國煤炭,2011(10):35-40.

[3]山西省煤炭地質物探測繪院.江倉礦區二井田補充勘探地質報告[R].2012.

作者:鄭啟孝 單位:山西省煤炭地質物探測繪院