曹建波
（淮北矿业集团海孜煤矿，安徽 淮北 235000）
【摘要】为了确定海孜煤矿32采区地质构造发育情况，采用三维地震勘探方法进行了探测。基于32采区地质条件，确定了合理的采集参数及观测系统，并采用Geovecteur Plus 6.1地震交互处理系统对数据进行处理。主要得出以下结论：查明煤层中的断层69条，其中落差大于等于30m的断层2条，大于等于10m小于30m的断层10条，大于等于5m小于10m的断层18条，大于3m小于5m的断层39条。
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关键词 三维地震；数据处理；断层
0引言
煤层采区三维地震勘探始于1993年，之后，从国有大型煤矿到地方矿井，三维地震勘探技术得到了迅速的推广应用。三维地震勘探技术的发展应用使地震勘探的精度和分辨率大大提高，取得了丰富的成果[1]。然而，随着煤炭工业的发展，高度发展的机械化采煤对地震勘探的精度要求进一步提高。本文以淮北矿业集团海孜煤矿32采区为工程背景，采用三维地震勘测技术测试分析了采区内7、9、10煤层落差5m以上的断层，其平面位置摆动小于15m，并查找落差3～5m的小断点，以为采区安全高效开采提供基础数据。
1工程概况
海孜煤矿32采区位于淮北市濉溪县境内，东距宿州市及京沪铁路约35km，西距濉阜铁路约3km，北距淮北市约40km。有公路可直通永城、淮北、涡阳、淮南、宿州等地，与主干公路相连，晴雨均可通车，简易公路四通八达，交通极为方便。
1.1表层地震条件
本勘探区内地势平坦，地面标高在+20.5～+28.6之间，平坦的地势对地震勘探采集比较有利。但测区内河流、村庄、砖厂较多，构成了本次三维地震勘探的采集难点。浍河由西向东贯穿全区，宽度最小102米，最宽约300米，在河流交汇处可达400米。浍河两岸村庄、砖厂密集分布。复杂的地表条件给本次三维地震带来了较大的困难。本区地表地震地质条件一般。
1.2浅层地震条件
本区内潜水面深度3～4m，激发层位一般在粘土层或泥砂层中，激发条件较好。测区浅层地震地质条件良好。
1.3深层地震条件
从测区煤层和构造情况分析，上组煤全区基本发育，且3-2煤层厚度普遍大于1m，但3、3-2煤层间距较小，可形成一层复合反射波。中组煤7、8、9煤层为不稳定煤层，可形成一组反射波。下组煤10煤层全区基本稳定。各煤层与围岩密度和速度差异均较大，具备产生地震反射波的良好条件。同时区内火成岩沿5煤侵入，厚度100m～150m，较厚的火成岩对其下煤层的屏蔽作用也构成了本次勘探的难点。
2三维地震勘测试验及数据采集
2.1激发参数试验
（1）激发深度：进行了八个深度的激发试验，分别为6、8、9、10、11、12、14、16m，试验结果表明，10m～11m井深最有利于激发，得到的反射波能量强、频率高，面波干扰小。图1是11m井深获得的试验记录
（2）激发药量：在井深试验基础上进行了0.3、0.5、1、1.5、2kg五种药量试验，结果以2kg药量激发效果最佳，信噪比较高，能够满足地质任务的要求，0.3kg、0.5kg的小药量激发能量较之2kg激发有所降低，但在村庄等障碍物区施工仍不失为一种较好的方法。
三维地震勘探设计线束15束，生产物理点5064个；实际完成线束15束，地面施工面积11.3km2，覆盖面积9.1km2，勘探控制面积4.30km2，完成生产物理点5480个，试验与低度速带调查物理点39个。
2.2三维地震观测系统选择及参数确定
2.2.1参数确定
（1）时间采样率的确定
在理论上采样间隔应满足采样定理的要求：
本区地层倾角较小，为了增加有效接收窗口，选择的最小炮检距为10m，最大炮检距为582m。
（5）覆盖次数的确定
①横向覆盖次数的确定
横向覆盖次数利用变换多项式的方法进行计算，设炮点为s、检波点为g，共中心点为c，三者的关系式可写成褶积形式：
c=s*g
则Z变换式为：C(z)=S(z)G(z)
经计算得到，Nx=4。
②纵向覆盖次数的确定
对于规则束状观测系统，纵向覆盖次数的计算方法与二维地震叠加次数的计算方法是相同的，经计算Ny=6。
③三维覆盖次数的确定
三维覆盖次数等于纵向覆盖次数与横向覆盖次数的乘积，即：
N=Nx×Ny
本区三维地震勘探的覆盖次数为24次（4×6）。
2.2.2系统确定
根据本区地质特征利用计算机设计，通过多种观测系统的比较及多年来开展采区三维地震的工作经验，进行优化后采用方位角特性较好，共反射面元道集内炮检距分布均匀的八线十二炮制的束状规则观测系统，如图2所示。
3三维地震数据解释
3.1数据处理方法
数据处理软件为法国CGG公司的Geovecteur Plus 6.1地震交互处理系统，处理采用的是目标处理技术，数据处理规格为：（1）振幅保真处理，通过叠前地表一致性振幅补偿，球面扩散补偿，炮点域、共接收点域、偏移距域和CDP域多通域反褶积，对能量进行合理调整，保证了振幅处理的一致性；（2）野外静校与初至折射静校相结合，提高静校精度；（3）尽量在叠前处理，以提高资料的分辨率；（4）叠后兰色滤波处理与三维随机噪音衰减去噪有机结合，进一步调整子波的形态和衰减噪音，既可提高资料的信噪比，又可提高资料的分辨率；（5）叠后频谱整形与叠前反褶积配合使用，实现最终压缩子波长度，提高成果剖面的分辨率（6）DMO精细速度分析提高迭加成像质量。如下图3即为去面波干扰的对比单炮图。
3.2地震资料解释
本次解释工作是在SUN-blade2000图型工作站上进行的，利用美国斯伦贝谢公司GeoFrame4.3地震解释组合体软件（IESX）、可视化软件（GeoViz）以及地质绘图软件（CPS-3）等进行地质解释工作，图4为三维地震数据体图。
在本区三维地震资料解释过程中，运用了三维方差体技术。该技术的特点是：解释断层及地质异常体时不受人为因素影响、客观真实地反映实际情况，减少多解性。通过断点解释、断层组合、断层倾角以及对断层品位的评价，得出以下结论：
本次三维地震勘探共发现断层69条，按断层性质分，正断层57条，逆断层12条。
按断层落差分：大于等于30m的断层2条，大于等于10m小于30m的断层10条，大于等于5m小于10m的断层18条，大于3m小于5m的断层39条。
按断层走向分：北北西～北西西向断层31条，北北东～北东东向断层32条，近南北向断层6条。
按断层切割关系分：切割上组煤的18条，切割中下煤组的44条，同时切割上、中、下煤组的7条。
总之，本次测区断裂构造的特点是：一是断层落差小，大部分断层落差小于10m，除大刘家断层外，落差大于30m的断层仅DF1一条，而一半以上的断层落差小于5m。二是断层走向规律性强，上组煤断层以北东向断层为主，中、下组煤断层以北西向断层为主。三是同时切割上、中、下煤组的断层较少。如图5即为DF7、DF8、DF9、DF11断层在地震时间剖面图上的反映。
4结论
在本次三维地震勘探项目进行过程中，以在该区进行三维地震勘探的经验为基础，确定勘探系统参数及八线十二炮制的束状规则观测系统，并结合多种方法、多种参数对地震数据进行处理，获得了多个反映地质构造信息的三维地震勘探数据体，并且本次查明了煤层中的断层69条，其中落差大于等于30m的断层2条，大于等于10m小于30m的断层10条，大于等于5m小于10m的断层18条，大于3m小于5m的断层39条。为32采区各煤层的安全高效开采提供了极为精确的基础数据。
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参考文献
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［２］薛爱民,程建远,曹丁涛,等.三维地震在煤矿开采中覆岩离层探测的试验研究[J].中国煤炭地质,2013,25(7):50-54.
［３］崔若飞,孙学凯,崔大尉.煤矿三维地震数据动态解释技术[J].煤田地质与勘探,2008,36(6):67-69.
［４］程建远.三维地震资料微机解释性处理技术[M].北京:石油工业出版社,2002.
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［责任编辑：汤静］