三维地震勘探技术在晋城地区的应用研究

摘 要：由于本勘探区范围内地质构造复杂，该井田利用了老矿的部分巷道，且老矿开采历史较长，技术资料缺失严重，为查明该区域的构造，确保矿井建设期间的安全，需对该区域进行三维地震勘探。晋城地区的三维地震勘探工作，克服了山区作业、地形复杂、沟谷纵横等困难，在这个区域取得了较好的地质效果。

关键词：三维地震勘探；断层；煤层

一、概况

本勘探区位于山西省东南部，晋城市西北部，中条山东北，黄河支流沁河中游。太行、太岳、中条三大山系衔接处。县境四周环山，东至老马岭、岳神山与高平、晋城市泽州县为邻；西至东坞岭与翼城县搭界；南至仙翁山、舜王坪与阳城、垣曲县接壤；北至香山岭、关帝岭、宇峻山与浮山、安泽、长子县毗邻。境内山峦重叠，沟壑纵横，高差悬殊。

二、地震地质条件

1.表层地震地质条件

勘探区为一典型的低山山区地貌，沟谷纵横，梁垣陡立，高差变化较大，最大相对高差约200m，除极少部分地段较平缓外，其余各处高差起伏较大。如此复杂的地形条件，不仅给测线布设、野外施工带来相当大的困难，而且给静校正参数测定及资料处理增加了难度。勘探区内地表多为山地和原始森林，灌木丛生，荆棘密布，有的地方还有村庄和耕地，这都会给野外施工和土地协调带来一定困难。

此外，勘探区内交通困难，道路少而窄，多为羊肠小路，行车条件差，不利于机械化施工。综合分析勘探区内表层地震地质条件较差。

2.浅层地震地质条件

本区浅层岩性横向变化较小，有基岩出露区、第四系松散堆积物区。

第四系松散堆积物区（黄土覆盖区、坡积物覆盖区）面积较小，厚度基本都小于2m，分布于农田、沟谷、山坡，松散堆积物成份复杂，既有黄土、砂土填充，又有风化岩石碎块，成孔困难，激发条件极差。

基岩出露区：占测区面积的绝大部分，出露岩性大部分为中～细粒砂岩、砂质泥岩及泥岩，岩石风化严重，大部分地段易于成孔，且激发条件较好，个别地段不易成孔。

总之，相对复杂的地表地震地质条件和浅层地震地质条件，对地震波的激发和接收较为不利。所以本区浅层地震地质条件一般。

3.深层地震地质条件

本次勘探的主要目的层是2#煤层和15#煤层。2#煤层埋藏深度变化较大，最深点在测区北部，埋深约600m，最浅点在测区西南部，埋深约110m，一般埋深在200m～350m。2#煤层厚度0～3.85m，平均厚度为2.6m，沉积稳定，结构简单，倾角变化不大（2°～14°），一般不超过10°。2#煤层的速度与密度与上下围岩有较大差异，是较好的波阻抗界面，可形成连续对比追踪的反射波；勘探区内15#煤层上距2#煤层底板52.30m～94.58m，平均75.09m，也可形成较为连续的反射波，但由于15#煤层受2#煤层屏蔽作用影响，在部分地段15#煤层反射波能量较弱。综合分析本区深层地震地质条件良好，也为圆满完成本次勘探任务打下良好的地质基础。

三、施工方法

1.观测系统类型：

排列方式：束状8线8炮，中点激发

接收道数：8×60=480道

接收线距：40m

接收道距：10m

最小非纵距：10m

最大非纵距：210m

最大炮检距：366.20m

偏移距：10m

炮线网格：60m（纵向）×20m（横向）

CDP间隔：5m（纵向）×10 m（横向）

覆盖次数：5次（纵向）×4次（横向）

2.激发参数

单井激发、成型柱状炸药

井深：基岩出露区井深3m，坡积物厚度和黄土厚度小于2.5m的区域井深3m，在坡积物厚度大于2.5m的地方，采用3m*0.5kg双井，个别黄土厚度大于2.5m的区域采用基岩界面激发。

药量：除了坡积物厚度大于2.5m的地方药量为0.5Kg双井、其它区域药量为1Kg。

四、取得的成果

1.本次三维地震勘探施工面积9.12km2，控制面积为4.0km2。完成生产线束27束；完成物理点4332个，其中试验和小折射物理点40个，全部合格。完成生产物理点4292个，甲级物理点2937个，甲级品率68.43%，乙级物理点1355个，乙级品率为31.57%，空43炮，空炮率0.99%，合格品率为100%。

2.参加时间剖面品质抽查评级（40m×80m）的剖面长153.605km，其中Ⅰ类剖面90.280km，占58.77%；Ⅱ类剖面39.025km，占25.41%；Ⅲ类剖面24.300km，占15.82%；Ⅰ+Ⅱ类剖面总长129.305km，占84.18%。

3.本次三维地震勘探按《煤炭煤层气地震勘探规范》共解释断点187个，其中A级断点133个，占71.12%；B级断点51个，占27.27%；C级断点3个，占1.60%。组合断层14条。全部为正断层。可靠断层8条，较可靠断层3条，控制程度较差断层3条。落差在0～5m的断层2条，落差在5～10m的断层1条，落差大于10m的断层有11条。

4.查明了2#和15#号煤层底板的赋存形态并控制了其深度。

5.全区未发现长轴直径大于20m的陷落柱。

6.区内未发现古窑和煤层冲刷变薄区，但是发现了一个异常区（YC）和两个采空区（CK1、CK2）。

7.运用煤层厚度解释软件对2#煤层、15#煤层的厚度进行了定性解释。

综上所述，本次三维地震勘探较好地完成了其所承担的地质任务，从而为本区以后的矿井开发建设提供了较为可靠的地质资料。

作者简介：刘雪峰（1986-），男，现在黑龙江省地球物理勘察院工作。