三维地震勘查技术在河南洛阳市某煤矿床勘查中的应用

徐伟瑜

（河南省煤田地质局物探测量队，河南 郑州 450009）

为指导河南洛阳市某煤矿深部探矿工程布设以及查明构造对含煤层位的破坏程度，本文结合矿区实施的三维地震勘查成果，总结了矿区含煤层位的特征，分析了三维地震数据解译的构造、含煤层底板以及厚度变化趋势，为进一步布设深部探矿工程提供可靠的依据。

1 地质概况

1.1 地层

矿区出露地层依次为：①奥中陶统马家沟组（O2m）灰、青灰色厚层状石灰岩；②上石炭统本溪组（C2b）下部为浅灰色铝质泥岩，上部为具鲕状或豆状结构的灰色铝质岩，局部夹薄层砂岩；③上石炭统太原组（C2t）由石灰岩夹砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含灰岩2～5层及薄煤2～8层［1］；④下二叠统山西组（P1sh）二1煤层底板砂岩底至砂锅窑砂岩（Ss）底，厚51～90 m，平均66.04 m，含煤5层，为本矿区主要含煤地层；⑤下二叠统下石盒子组（P1x）砂锅窑砂岩（Ss）底至田家沟砂岩底，厚244～324 m，含三―六共四个煤段地层［2］；⑥上二叠统上石盒子组（P2s）田家沟砂岩底至平顶山砂岩底，浅部缺失，一般厚24.6～230 m，不含可采煤层；⑦第四系（Q）由表土和卵石组成，厚0～21.95 m，角度不整合于煤系地层之上。

1.2 构造

矿区位于华北板块南缘华熊台缘拗陷的渑池—确山陷褶断束北西部，发育褶皱和断裂［3］。其中，矿区位于区域性近东西向展布的向斜构造北西段，为一宽缓向斜，北翼倾角平缓，一般6°～14°，地层出露完整；南翼由于断层切割破坏，断裂构造极为发育。同时，矿区位于区域性断裂带的东侧，断层走向NW，倾向NE，倾角70°，落差50～200 m。

1.3 岩浆岩

矿区地表未见岩浆岩出露，已施工的钻孔中也未揭露深部岩浆岩。

2 含煤地层特征

矿区含煤地层较发育，从石炭系—二叠系均有分布，含煤地层主要包括上石炭统太原组（C2t）、下二叠统山西组（P1sh）、下石盒子组（P1x）和上二叠统上石盒子组（P2s），含煤地层累计厚度可达553.30 m，共划分为8个煤段，含煤9层。其中，上石炭统太原组（C2t）一煤段含煤6层，分别为一2、一3、一4、一6、一7和一9煤层；下二叠统山西组（P1sh）二煤段含煤2层，为二1和二4煤层；七煤段含煤1层（七煤），煤层平均总厚度为5.94 m。研究区主要可采煤层为下二叠统山西组（P1sh）二煤段的二1煤层，煤层厚0.84～10.06 m，平均厚5.36 m。

3 三维地震勘查

3.1 地震地质条件

（1）地表条件。矿区地表属于低山丘陵地区，地势起伏较大，山脉走向大致由西南向北东方向延伸。矿区北部地势较高，为农田及林区，西部山脊以西地区地势较低，中部与东部为农田。较适合于地震勘查技术的条件。

（2）浅层地震地质条件。矿区浅层地震地质条件分为三类：基岩、坡积物和黄土。其岩性变化较简单，为地震勘查的野外施工以及后期反演提供了便利。

（3）深层地震地质条件。二1煤层结构简单，具有速度低、密度低的特点，与高速度、高密度围岩相比具有显著的波阻抗差异，具有形成强反射波的良好条件，在人工波场作用下可产生波形稳定、能量强的反射波T2波（即二1煤层反射波），对该方法有利。

3.2 构造解译

根据三维地震数据，本次共解译出正断层14条，其中落差不小于5 m的断层4条，落差小于5 m的断层9条（表1）。其中，DF1断层位于矿区西部，走向近NW，倾向近NE，倾角60°，落差0～30 m，区内延展长度800 m，错断明显，断点较清晰可靠（图1a）；DF11断层位于矿区东部，为本次勘探新发现断层，走向近NE，倾向近NW，倾角55°，落差0～8 m，延展长度480 m，断点在时间剖面上错断明显，断点清晰可靠（图1b），综合评定该断层为一控制可靠断层。

表1 三维地震数据解译断层特征一览表

图1 DF1和DF11断层在时间剖面上的特征

3.3 煤层底板形态解译

根据三维地震数据解译成果（图2）可知：矿区内主要煤层为二1煤，其底板形态总体为一走向NEE，倾向近SSE的单斜构造，倾角5°～13°。此外，倾角全区相对较稳定，未见大于15°的区段。区内二1煤层底板标高在－240～－30 m，煤层底板赋存最浅部位于矿区的北部边界，标高约为－30 m，最深部位于矿区南部边界处，标高为－240 m。此外，煤层底板形态为一平缓的向斜，褶皱构造简单，区内基本没有断裂构造，对煤层破坏程度较弱。

图2 二1煤层在矿区不同部位时间剖面上的特征

3.4 二1煤层厚度解译

煤层厚度解译是深部钻孔工程布设的主要依据，也是评价矿区煤炭资源潜在资源量的重要指标，同时也是分析矿区煤层资源分布规律的前提。因此，本文以三维地震数据信息为基础，结合矿区内已有的少量钻孔信息，将钻孔中已揭露的煤层厚度作为约束条件，对矿区内的二1煤层的厚度进行了解译，并绘制了二1煤层厚度变化趋势图（图3）。由图3可知，矿区内二1煤层的厚度介于1～13 m之间，绝大部分区域的煤层厚度大于2 m，总体上煤层东侧厚，普遍大于5 m，南侧煤层相对较薄，普遍小于5 m。

图3 二1煤层厚度变化趋势图

4 结束语

综上所述，三维地震勘查技术在煤矿找矿勘查中具有良好的应用效果，具体表现在：①煤炭资源具有良好的成层性，而地震对深部层状体的解译具有良好的优势，因此使用该方法对深部含煤层位的识别具有重要意义；②构造对深部煤层的影响较大，而三维地震勘查技术在识别深部构造方面具有明显的优势。通过本次勘查发现，矿区内二1煤层厚度较稳定，且在空间上具有东厚西薄的特征；煤层倾角较小，根据三维地震解译成果可知，含煤层位倾角小于15°。本研究成果为进一步深部探矿工程的布设提供了可靠的依据。