三维地震在淮南煤田采区勘探中的应用效果

2025-04-05 19:12:07

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1 淮南煤田的地质情况和地震条件

1.1 地质条件

淮南煤田为全隐蔽含煤井田，据钻孔资料揭露，区内地层由老至新依次为奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第四系等。含煤地层为石炭—二叠系。上石炭统太原组含薄煤层无开采价值，二叠系为主要含煤地层。

1.2 地震地质条件

区内盖层为第四系、第三系松散冲积层。主要煤层与其顶、底板相比物性差异大，故煤层与顶板、底板分界面都是良好的反射界面，可形成较强的反射波，主要可采煤层有13-1、11-2、8、4、1煤层等厚煤层，属稳定或较稳定煤层，可获得如下标准反射波。

（1）T₀波。对应于新生界底界（基岩顶界面）的反射波，新生界底界与下伏地层呈不整合接触关系。该界面上、下岩性差异大，形成一个较稳定的波阻抗界面，故定为主要标准波之一，用以控制新生界厚度变化。由于受古地貌的影响区内T₀波部分地段品质变差。

（2）T₅波。T₅波为对应于二叠系上石盒子组13-1煤层的反射波。该煤层厚且稳定，与其顶底板之间物性差异显著，波阻抗差异大，形成的反射波波形突出，能量强，波形特征明显，勘探区内都能够连续追踪，是研究上部煤系地层起伏形态及控制断裂构造的主要标准波之一。

（3）T₄波。形成于二叠系上石盒子组11-2煤层波形突出，特征明显，与T₅波间距40ms左右，能够连续追踪对比，是控制11-2煤层的标准反射波。

（4）T₃波。对应于二叠系下石盒子组8煤层的反射波，反射波波形突出，能量强，波形特征明显，能够全区连续追踪，是煤系地层的主要反射波，与T₅波间距90ms左右。

总之，淮南煤田各煤层对应的反射波发育齐全稳定，能够真实的反映煤系地层的起伏形态及构造规律的变化。各煤层反射波及其对应关系见图1，图中左边为实际生产的时间剖面，右边是利用钻孔的声波和密度测井曲线与雷克子波褶积获得的合成记录。

图1 各反射波组与煤层的对应关系

据上述分析，该煤田地震地质条件良好，各煤层反射波波形突出，能量强，信噪比高。煤层之间的波组关系稳定、清晰，分辨率高。

2 三维地震采集方法

采集参数根据不同的矿区、不同煤层埋藏深度及倾角等地质因素，通过试验确定合适的施工参数。淮南煤田三维地震勘探，一般采用束状（8线8炮、8线3炮、6线4炮等）观测系统，接收道数192道、384道、576道等，接收道距：10m、20m，叠加次数16～24次，CDP网格为10m×10m。采样率：0.5mS，采样长度：1.5s，记录格式：SEG-D。记录密度：6500BPI。

3 地质成果

3.1 煤系地层的起伏形态和次级褶曲的控制

追踪煤层反射波同相轴（图2），勾绘出各煤层的形态；如图3中煤层底板等高线的间隔可以控制到1.0～2.0m。图4煤层的三维可视化显示某煤层的鸟瞰图。在淮南煤田，三维地震能够查明主要煤层的起伏形态及波幅≥5m的褶曲，煤层底板深度误差≤1.5%。利用三维数据体，通过煤层底板等高线图、鸟瞰图等可以客观、准确地控制地下煤层起伏形态。

图2 煤层产状在时间剖面上的反映

图3 煤层底板等高线图

图4 煤层鸟瞰图

3.2 断层的控制

利用时间剖面上有效波的同相轴、波形、振幅强度、波组特征、时差等综合对比来控制煤层的构造发育。落差较大的断点表现为同相轴的明显错断和重复；落差小的断点反映为对应煤层反射波同相轴的错动、扭曲、波形异常等现象，如图5。

图5 落差3m左右断层在时间剖面上的显示

对于淮南煤田，三维地震能够查明主要煤层落差≥3m的断层，平面摆动小于15m；小于3m的断点尽可能给予组合。当主要煤层之上有13-1厚煤层时，查明8煤层落差≥5m的断层，平面摆动小于15m；小于5m的断点尽可能给予组合。

下表是淮南煤田某矿三维地震勘探断层控制一览表，三维地震勘探控制面积为0.3km ²，解释组合断层14条：落差≥5m的3条，落差0～3m的5条，落差0～2m的6条；后经巷道揭露，查明了3m以上断层，落差2～3m的断层基本相符。

中国煤矿物探研究

3.3 岩性及煤厚变化趋势的预测和研究，取得了较好的效果

根据煤层反射波振幅、相位、频谱的变化，利用钻孔揭露的煤层厚度作标定，可以对岩性及煤厚变化趋势进行预测。

图6 不同煤厚对应的反射波同相轴振幅不同

图7 煤层等厚线图

图6是煤层厚度变化与反射波振幅的对应关系标定图，图7是根据图6的对应关系，计算机自动拾取振幅参数计算出的煤层等厚线图。图7是某矿11-2煤层的厚度变化情况，从图中可以看出，11-2煤层厚度变化基本稳定，在测区中东部、东南部、西南角为厚煤带，一般厚度2.0～2.5m；西南部为一树杈形薄煤带，其煤层厚度仅为1.0～1.5m。其余为较厚煤层带，煤厚1.5～2.0m。区内无煤厚小于1.0m的不可采薄煤带。

对于淮南一些矿三维地震勘探的成果资料，从后期验证情况来看，在淮南煤田，对煤层赋存形态的控制，主要煤层的深度误差不超过1.5%；查明落差大于5m的断层，对落差3～5m的断层能够基本查明，解释落差0～3m的断层。结合钻孔资料能够圈定出煤层的厚度变化趋势和不可采范围。

三维地震勘探经过采集、处理、解释等各个环节的细致工作，提供了煤层形态、构造及煤层结构变化趋势等各项资料，为矿井更加合理布置采煤工作面提供了可靠的地质依据，取得了明显的经济效益。

（本文发表于2005年《煤田地质与勘探》增刊）

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