三维地震勘探与钻探技术的结合在煤矿勘查中的应用

马相霞

山东省煤田地质局第四勘探队 山东 潍坊 261206

1 勘探区概况

某煤业有限责任公司盘区,以往地质工作显示该盘区存在一条NE走向的大断层(F2),2005年矿山在推测断层穿越位置施工一个钻孔1911,揭露了180多米的破碎带,但没有见煤。F2断层及附近地区的地质构造和煤炭资源的确切情况,对矿井工作面的布置和大巷的开拓工程的布置至关重要,对矿井的可持续发展作用巨大,因此,对F2断层区进行勘探工作十分必要。

勘查区位于S1向斜东翼,地层整体为NE走向的单斜构造,倾向NW,地层倾角9-10°。地层由老到新为奥陶系中统峰峰组(O2f)、石炭系中统本溪组(C2b)、石炭系上统太原组(C3t)、二叠系下统山西组(P1s)、二叠系下统下石盒子组(P1x)、二叠系上统上石盒子组(P2s)、第四系(Q)。含煤地层为石炭系上统太原组(C3t)和二叠系下统山西组(P1s)。本次工作的主煤层3号煤层赋存于二叠系下统山西组。

2 三维地震

2.1 工作任务 查明勘查区内落差≥5m的断层的性质、产状及延伸长度,对落差≥3m的断点及勘探中遇到的疑点、不确定点予以解释。查明直径≥25m的陷落柱,尽可能查明20m左右的陷落柱。查明该区可采煤层的底板起伏形态,并绘制煤层等厚线图。查明波幅大于或等于10m的褶曲。

2.2 勘探成果

(1)控制了3号煤层的构造形态,并绘制了3号煤层底板构造图。本区3号煤层构造形态具有继承性,煤层底板形态总体为一个NE走向的单斜构造形态,其间发育多个褶曲,解释误差一般不大于1.5%。

(2)勘探区内解释断层29条(命名为F1-F29),断距3-20m左右,均为正断层。结果显示,1911钻孔附近存在两条断层F5、F6(见地震剖面)。F5断层走向NW,倾向SW,倾角75°左右;断层落差10m,断层错断两层主要煤层,断至奥陶系地层,区内控制长度266m。参与评级断点20个,其中A级9个,B级6个,C级5个,经断点评级该断层属可靠正断层。F6与F5断层相邻,也就是1911钻孔揭露存在的断层(NE走向正断层),本次地震解释落实了该断层,F6断层走向NW,倾向SW,倾角75°左右;断层落差10m,断层错断两层主要煤层断至奥陶系地层,区内控制长度332m。参与评级断点32个,其中A级15个,B级9个,C级8个,经断点评级属可靠正断层。本次成果与以往地质资料对比显示,原F2(***NE走向断层)为NW走向断层,本次命名为F6断层。

(3)勘探区解释陷落柱3个。陷落柱地震特征明显(振幅减弱、频率降低、同相轴延迟、反射波杂乱等),结论可靠;

(4)预测了新生界地层厚度及3煤层的厚度变化趋势。地震振幅属性预测煤层厚度趋势,由于受物探预测技术制约及断裂带等地质因素的影响,预测精度存在误差,预测结果供参考。

3 钻探验证

3.1 工作任务 按照矿山生产的安排,在**盘区生产平巷开拓之前,为了查明**盘区断层断裂特征及附近主要目煤层的构造形态,查明**盘区内可采煤层的厚度及埋深变化趋势,为大巷跨越断层的掘进和**区的生产提供地质依据。矿山于2020年5月至2020年7月在该盘区施工5个钻孔。

3.2 钻探结论

(1)细查明了**盘区F6断层附近区域3号煤层赋存情况。

(2)查明了F5断层、F6断层破碎带的空间分布,F5断层产状断层走向NW-NNW,呈舒缓波状,倾向SW,倾角60°左右,断层落差约10m;F6断层产状断层走向NW-NNW,呈舒缓波状,倾向SW,倾角55-60°左右,断层落差15m;查明了F5、F6断层对煤层赋存状态的影响;初步查明了F5断层为导水性差断层、F6断层为导水性较差断层,为矿山平巷设计提供了坚实的依据。

(3)根据钻孔揭露煤层情况与最新巷道揭露煤层情况,修编了3号煤层底板等高线图。煤层底板深度比三维地震结果整体提升10m左右,煤层构造及煤层分布范围、特点与三维地震结果一致。

(4)根据钻孔和以往地质资料评述了勘查区3号煤层的顶底板工程地质特征、煤层瓦斯含量、煤的自然倾向性、煤尘爆炸危险性等开采技术条件。

4 结论

三维地震技术与钻探技术的成果结合在****煤业有限责任公司**盘区的勘查中取得了令人满意的效果。地震解释与钻探揭露对应关系大部分吻合,误差在三维地震技术的误差范围之内。因此,目前来看,三维地震技术在解决煤田构造和煤层分布形态等方面具有很大的经济和技术优势,钻探的验证为三维地震的结果起到了对比和认证的作用。两种技术的结合运用会为矿山的生产建设提供有力的技术保障。