石灰?guī)r勘探技術(shù)論文

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一勘探技術(shù)難點(diǎn)

根據(jù)已有地質(zhì)資料分析并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，本勘探區(qū)的主要技術(shù)難點(diǎn)為：煤層埋藏深度變化大，需要設(shè)計(jì)不同的觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；成孔難度大，需要找到適用于本區(qū)不同巖性地表尤其在厚層石灰?guī)r出露區(qū)的成孔技術(shù)；激發(fā)條件變化較大，需要找出適用于本區(qū)不同巖性地層尤其在厚層石灰?guī)r出露條件下的激發(fā)方法［3］；靜校正難度大，解決大比高復(fù)雜地形條件下的靜校正問(wèn)題；鉆孔稀少，時(shí)深轉(zhuǎn)換難度較大。

二技術(shù)對(duì)策

1觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

依據(jù)面元邊長(zhǎng)、最大炮檢距、線距、最大非縱距的理論計(jì)算公式，確定觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)：CDP網(wǎng)格為5m×10m、線距不大于57m、最淺目的層處最大炮檢距不大于370m，最深目的層處最大炮檢距不大于750m，最大非縱距不大于400m。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的情況，選擇了10線10炮制束狀觀測(cè)系統(tǒng)，觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)為：接收總道數(shù)淺部600道、深部1000道，道距10m，線距40m，覆蓋次數(shù)25次，最大非縱距350m，CDP網(wǎng)格為5m×10m，中點(diǎn)激發(fā)。

2成孔方法試驗(yàn)

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘的情況，將勘探區(qū)劃分為松散層覆蓋區(qū)、灰?guī)r出露區(qū)、灰?guī)r與松散層混合覆蓋區(qū)3大類(lèi)，成孔工具選擇洛陽(yáng)鏟、風(fēng)鉆。洛陽(yáng)鏟在松散層覆蓋區(qū)成孔較合適，風(fēng)鉆在灰?guī)r出露區(qū)較合適，在灰?guī)r與松散層混合覆蓋區(qū)應(yīng)用風(fēng)鉆成孔時(shí)，需要在風(fēng)鉆內(nèi)加入部分水霧才能保證風(fēng)鉆順利通過(guò)薄層松散物。

3試驗(yàn)工作

在灰?guī)r出露區(qū)，選擇3~6m的井深、用1~2kg藥量進(jìn)行井深與藥量組合試驗(yàn)；在風(fēng)化巖腐殖土覆蓋區(qū)，依據(jù)低降速帶調(diào)查的結(jié)果選擇井深至降速帶內(nèi)、藥量為1.5~2kg的井深與藥量組合試驗(yàn)，在薄層灰?guī)r與薄層黃土交互覆蓋區(qū)選擇藥量1.5~2kg、井深5m的單井與雙井組合試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)得出如下結(jié)論：在風(fēng)化巖腐殖土覆蓋區(qū)，鉆孔深度降速帶內(nèi)部2m，用藥量2kg激發(fā)時(shí)能得到較好的試驗(yàn)記錄；在灰?guī)r出露區(qū)，井深大于4m、藥量1~1.5kg激發(fā)時(shí)，能夠得到較好的試驗(yàn)記錄；在薄層灰?guī)r與薄層黃土交互覆蓋區(qū)試驗(yàn)單張記錄較差。施工中應(yīng)盡量避免變觀。

4資料采集測(cè)量過(guò)程

中炮點(diǎn)進(jìn)行加密測(cè)量，保證變觀時(shí)測(cè)量資料的準(zhǔn)確性；檢波器采用堆放的形式進(jìn)行接收，以避免道內(nèi)存在高差而引起地震道的畸變；按束進(jìn)行施工，遇見(jiàn)孤峰、懸崖、小山丘、村莊等障礙物時(shí)應(yīng)以恢復(fù)性放炮技術(shù)，遇見(jiàn)大量丟道、炮點(diǎn)不能正常布置的區(qū)域，采用在障礙物附近加密炮點(diǎn)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。嚴(yán)格按照試驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行施工，在資料品質(zhì)變差時(shí)，進(jìn)行補(bǔ)充性試驗(yàn)。勘探區(qū)共完成施工線束13束，按照《煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）關(guān)于單炮記錄的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí)，甲級(jí)品占總數(shù)的41%，乙級(jí)品占總數(shù)的57.7%，廢品占總數(shù)的1.3%，成品合格率為98.7%，滿足《規(guī)范》中的相關(guān)要求。

5資料處理

由于山區(qū)地形復(fù)雜，基巖出露較多，松散層較薄且成分復(fù)雜，很難準(zhǔn)確取得低速帶及降速帶的厚度與速度，常規(guī)的人工一次靜較正滿足不了反射波的同相疊加。經(jīng)過(guò)多種靜校正方法的對(duì)比，本區(qū)最終采用分頻靜校正的方法。分頻靜校正技術(shù)是將常規(guī)靜校正后的地震記錄，利用小波分解或頻域?yàn)V波的方法分解成不同頻帶成分，不同頻率成分對(duì)靜校正的精度要求不同，低頻成分視波找較大，因此可以求取較大的剩余靜校正量，解決周波跳躍問(wèn)題；而高頻成分對(duì)靜校正的精度要求較高，可以對(duì)靜校正量進(jìn)行微調(diào)，因此可以采用疊代的方法逐步提高剩余靜校正量的精度。

6煤層底板等高線的制作方法

第一步，通過(guò)層位解釋的t0值，用計(jì)算機(jī)的解釋軟件自動(dòng)生成各煤層的等t0圖件；第二步，根據(jù)鉆孔資料、巷道揭露資料、資料處理提供的速度文件生成各煤層的平均速度平面圖；第三步，求取各煤層的相對(duì)埋深；第四步，求取各煤層底板標(biāo)高。從以上步驟看，底板標(biāo)高的精度取決于煤層平均速度的精度。對(duì)于鉆孔資料、巷道資料較豐富且均勻分布的區(qū)域來(lái)說(shuō)，平均速度的精度一般較高；但對(duì)于鉆孔資料、巷道揭露資料較少的區(qū)域，其精度會(huì)大幅度降低，最終影響煤層底板標(biāo)高的精度，本勘探區(qū)就屬于此種情況，所以需要尋找高精度的平均速度求取方法。資料處理過(guò)程中速度分析的精度較高，它可以提供豐富的疊加速度，可以應(yīng)用疊加速度、層速度、平均速度之間的關(guān)系，將資料處理的各點(diǎn)疊加速度最終轉(zhuǎn)換為平均速度。但這個(gè)平均速度與鉆孔求取的平均速度會(huì)存在一定的差異，需要將疊加速度轉(zhuǎn)換得到的平均速度進(jìn)行校正，最終采用校正后的平均速度生成平均速度平面圖，最終得到各目的煤層的底板等高線圖。

三地質(zhì)效果

1處理成果評(píng)價(jià)

勘探區(qū)覆蓋次數(shù)基本均勻，淺層目的層反射波連續(xù)性較好、信噪比較高、斷點(diǎn)清晰。受上分煤層的影響，深層目的層反射波連續(xù)性一般，按照《規(guī)范》中時(shí)間剖面的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，勘探區(qū)內(nèi)的I類(lèi)剖面與II類(lèi)剖面之和占總評(píng)級(jí)剖面長(zhǎng)度的86.38%，滿足《規(guī)范》不低于80%的要求。

2地質(zhì)成果

查明了4、5、9、13煤層的底板起伏形態(tài)；解釋出1條落差大于50m的斷層，3條落差大于20m的斷層，7條落差大于10m的斷層，10條落差大于5m的斷層，4條落差小于5m的斷層；全區(qū)共解釋孤立斷點(diǎn)11個(gè)；沒(méi)有發(fā)現(xiàn)直徑大于20m的陷落柱和無(wú)煤帶。

3驗(yàn)證情況

報(bào)告提交3a后，收集了礦方的采掘資料，總體驗(yàn)證情況如下：①煤層底板標(biāo)高相對(duì)誤差最大為3%（離最近鉆孔的距離為800m），煤層底板標(biāo)高相對(duì)誤差最小為0.8%。②巷道揭露了落差大于10m的斷層3條，落差大于5m的斷層4條，落差小于5m的斷層8條。③其中揭露的2條落差大于10m的斷層與地震資料解釋的落差大于10m的斷層基本一致，揭露的另1條落差大于10m的斷層與地震資料解釋的落差小于5m的斷層位置偏差20m。④揭露的2條落差大于5m的斷層與地震資料解釋的落差大于5m的斷層基本一致，1條與地震資料解釋的落差大于20m的斷層位置、產(chǎn)狀基本一致，另1條落差大于5m的斷層地震資料沒(méi)有解釋。揭露的3條落差小于5m的斷層在地震時(shí)間剖面上解釋為孤立斷點(diǎn)，另外5條落差小于5m的斷層地震資料沒(méi)有解釋?zhuān)涣碛?條地震資料解釋的落差大于5m斷層、2條落差小于5m的斷層沒(méi)有揭露。綜合來(lái)看，煤層底板標(biāo)高誤差相對(duì)較小，落差10m以上、5m以上、5m以下斷層的準(zhǔn)確率分別為66%、50%和20%。

4提高勘探精度的設(shè)想

目前，相對(duì)于中東部地區(qū)而言，石灰?guī)r出露區(qū)的勘探精度較低，不能完全滿足高產(chǎn)高效礦井安全生產(chǎn)的需要。提高此類(lèi)區(qū)域的勘探精度可能需要采取如下技術(shù)措施：首先應(yīng)盡量選擇在冬季施工、選擇深孔大藥量激發(fā)，這樣可以避免很多干擾，提高野外資料的品質(zhì)；其次，加大地震資料的有效覆蓋次數(shù)，提高地震資料的信噪比，施工過(guò)程中應(yīng)盡量避免變觀施工；最后，采用先進(jìn)的疊前深度偏移進(jìn)行資料處理、高精度的靜校正與速度分析技術(shù)。

四結(jié)論

從目前的實(shí)際應(yīng)用效果看，石灰?guī)r出露區(qū)的煤田三維地震勘探精度不能完全滿足煤礦安全高效生產(chǎn)的需要，但地震資料解釋的煤層底板起伏形態(tài)、落差大于10m的斷層勘探精度相對(duì)較高。如果加大野外工作的投入，應(yīng)用先進(jìn)的疊前深度偏移技術(shù)，三維地震勘探技術(shù)可以成為石灰?guī)r出露區(qū)煤礦采區(qū)構(gòu)造勘探的主要手段。

作者：田根國(guó)單位：中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司