聂爱兰 李林元 张宪旭
（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077）
【摘要】为了详细查明赵固一矿矿区内煤层的赋存、构造等地质情况，为煤矿生产、安全提供地质保障，笔者对该区进行了多次三维地震勘探。充分利用采集的资料，将两块三维地震资料进行三维连片处理，通过观测系统归一化，面元均化等关键技术处理，取得了较好的处理效果，查明了勘探区内主采煤层二1煤层的埋藏深度、起伏形态及煤层厚度变化趋势；解释了 断层61条，奥灰顶界面形态，新生界及二1煤层上覆基岩厚度变化趋势。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 三维连片处理；观测系统归一化；面元均化
焦作煤田位于太行山复背斜隆起的南侧，处于东西向构造和新华夏系构造的复合部位，赵固矿区位于焦作煤田东部，赵固一矿位于赵固矿区内[1]。井田属第四系、新近系全掩盖区。井田总体构造形态为一走向NW、倾向SW，倾角2~12°的单斜构造。受区域构造控制，其构造特征以断裂为主，局部发育小幅度次级褶曲。受近北西向峪河（F20）正断层的作用，赵固井田煤层下盘抬升使煤系地层经历了长期暴露和强裂剥蚀，煤层上覆基岩残留较薄，受经F15、F16、F17等断层的作用，自北向南形成一系列断阶，覆盖的松散地层巨厚[2-3]。
矿区西翼进行了三次三维地震勘探，为了详细查明赵固一矿矿区内煤层二1的赋存、构造等地质情况，为煤矿生产、安全提供地质保障，将收集到的两块三维地震资料进行连片处理，统一解释，取得了很好的效果。
1 处理技术难点
此次连片处理收集到三维地震资料2块，西二盘区和断层F16以北区，分别在2009年，2010年采集，面积不等（施工平面图如图1）。分析两个工区的采集因素，进行连片处理时，要解决以下问题：
1.1 观测系统多样
结合各自工区的地质任务要求，以及区内地震地质条件和地表施工条件，通过充分的试验，确定了适合各自工区的观测系统，均采用8线8炮制，中点放炮，576道接收，道距20m。但断层F16以北盘区施工过程中，有几个比较大的村庄无法按正常变观以及恢复性放炮来实现地质资料的采集，而且测线与村庄街道走向斜交，无法正常布设检波点和炮点，所以采用了几种特殊观测系统来保证其下方的资料覆盖，额外又增加了4束特殊观测系统线束：（1）24线“N”型特殊观测系统（如图3），村庄长宽约550m×650m，村内道路均为水泥路。经研究分析和克浪软件现场模拟，采取了24线不对称接收特殊观测系统，固定排列接收。（2）10线不规则型特殊观测系统（如图4），村庄长宽850m×950m，勘探范围覆盖了村的南边一角，测线方向与村庄街道走向斜交。由于目的层非常浅，采用恢复性放炮，炮检距太大动校畸变严重，无法获得地下地质资料。经过室内模拟决定采取10线不规则型特殊观测系统。（3）“16+1”型特殊观测系统（如图5），村庄长宽约500m×700m，根据现场踏勘，精确的记录能成孔位置，以及村内各条街道的走向大概位置，经过室内设计软件模拟，决定采用在村庄外按常规测量桩号规则的布置16条三维测线，在村庄内沿街道走向布设一条弯曲二维测线，将这16条三维测线和1条二维测线作为一个固定排列同时接收的“16+1”型的特殊观测系统。（4）“Y”型特殊观测系统(如图6)，村庄长宽约500m×900m，村内道路均为水泥路，村内机械设备特别多，村内障碍物相当复杂，勘探范围覆盖了村庄的东南角。由于村内布置检波器噪音干扰太大，现场技术组研究后决定采用“Y”型特观，来获得地下所需要的地质资料。这些因素导致地震记录面貌存在差异。
1.2 施工方向不一致
综合工区的地下构造形态以及勘探区形状，设计出工区的最佳线束方向。两次施工采用的坐标原点不一样，方向不一致，两次野外施工方向存在42°夹角，处理时需统一处理。
1.3 野外施工因素差异
两次野外施工在不同季节，潜水位发生了变化，采用的井深和药量也不同。西二盘区的野外施工为2009年夏季施工，潜水位10m左右，井深12-13m，药量2.0kg，村庄附近采用药量1kg；F16断层以北盘区在2010年冬季施工，潜水位5-8m，井深13m，药量1.5-2kg，村庄附近采取药量1kg。综合各种不同因素，地震记录存在能量，频率及相位方面的差异。
2 三维连片处理技术应用
2.1 坐标系统统一化
三维地震资料连片处理时需先将不同的三维工区的坐标系统一到同一坐标系中，进行观测系统的统一定义。大地坐标系，注释坐标系，工区设计时采用的各自独立的内部坐标系，在这三种坐标系中大地坐标系是统一的，因此处理时，以大地坐标系为参照，将三维工区的注释坐标系和内部坐标系统一起来[4-5]。
1）野外施工方向相同、方位角一致的区块 ，坐标系统的定义可按照如下公式进行计算：
x=aixi+bi
y=ciyi+di
其中i为某一区块编号，n为连片处理区块总数，ai,bi,ci,di为某区块坐标转换系数，要把每个区块炮点、检波点网格进行缩放、统一处理。
2）对于野外施工方向不同、方位角不一致的区块，或某一区块有特殊变化观测的线束都要按照大地坐标旋转、平移公式，进行坐标系的统一转换。坐标转换公式如下：
x=xidxcosα-yidysinα+a
y=yidysinα+xidxcosα+b
其中，α为方位角，dx,dy为x,y方向上单位刻度卡（一般为10m）。
根据公式求出坐标统一后的坐标值，然后进行观测系统定义。
赵固一矿的两块勘探工区，方向不一致，采用方位角不一致的公式处理。坐标统一后，采用不同的质量监控手段，检测坐标转化的准确性。
2.2 面元均化
各分块数据的面元在采集设计阶段就确定了连片处理必须将其调整成统一的规则面元，不仅要在统一观测系统中定义新面元，还需要对野外采集数据进行相应处理，在新面元条件下达到数据均化，使面元内的覆盖次数相对均匀，保证后续处理的精度。
2.3 全区静校正处理
由于每个区块的原始资料的采集仪器、采集时间不同，导致区块间静校正的参数存在差异，应选择全区的资料进行静校正处理。经过试验测试，最后采用折射波静校正法。
2.4 振幅一致性处理
由于不同区块的施工因素不一致以及受到球面扩散和地层吸收的影响，导致原始资料在不同区块之间、同一区块内的不同记录之间以及同一记录的不同接收道之间的能量存在较大差异，解决连片工区的振幅、能量差异要分两步走：
能量归一化，分别求取工区的振幅衰减补偿因子，分区振幅补偿，将全区振幅调整到一个数量级。全区地表一直性振幅补偿，达到全区的地震资料能量均衡。
2.5 子波一致性
由于诸多因素不同影响，导致各工区的地震记录的子波频带宽度和相位存在差异，应用子波整形技术和地表一致性反褶积来消除这方面的影响。处理中采用了三维地表一致性反褶积方法来消除炮点、检波点、CDP点和检波距4个方向的不一致因素，使得地震资料在空间上的频率和相位一致。
3 三维连片处理的应用效果
图7、8是西二盘区单块处理和连片处理的偏移时间剖面，由于对工区进一步熟悉，处理技术也在不断提高，连片处理后剖面比西二盘区处理后的剖面品质更高，对比分析可知：
1）连片处理的剖面上波组特征明显，相位连续，剖面质量高。
2）F16断层的断点干脆，断层面清晰，反映断层的形态更真实，可靠。
3）连片处理解决了受地面障碍物影响，产生非常规观测系统及低信噪比的情况。
4 结语
三维连片处理可以解决不同时期，相近区块、不同仪器采集造成的信息差异，实现全区数据的统一。此次通过赵固一矿两块不同时期的三维地震资料连片处理，资料品质高，三维地震地质成果可靠，完成地质任务，为矿方生产、安全提供地质保障，提供了更详实、准确的地震地质信息：
1）新生界厚度变化趋势和二1煤层上覆基岩厚度变化趋势。
2）查明了区内二1煤层中落差5m以上的断层，全区共解释了断层61条。
3）解释了二1煤层厚度变化趋势。
4）解释了L8灰岩顶界面起伏形态及其厚度变化趋势，解释了二1煤层底板与L8灰岩顶界面间距变化趋势。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
［1］孙越英,徐宏伟,王子刚,等.焦作煤矿区主要环境地质问题与对策研究[J].地质灾害与环境保护,2006,17(3):5-8.
［2］赵固一矿西二盘区三维地震勘探报告[J].生产报告,2009,10.
［3］赵固一矿西翼F16断层以北盘区三维地震勘探报告[J].生产报告,2010,5
［4］王真宏.三维连片处理技术在煤田勘查中的应用[J].中国煤炭地质,2009,21(3):49-52.
［5］张颖,等.三维地震资料连片处理技术及应用效果[J].石油勘探与开发,2002,29(6):58-60.
［责任编辑：汤静］