12347.三維地震在山西屯留礦區(qū)煤田地質勘查中的應用研究

1、石家莊經濟學院碩士學位論文1第一章緒論1.1選題依據及背景煤是植物遺體經過一系列復雜的生物、化學作用演變而成的固體可燃有機巖，被人們譽為“黑色的金子、工業(yè)的食糧“，是工業(yè)革命以來人類世界使用的主要能源之一[1]。我國是一個“富煤少油缺氣”的國家，在世界已探明的能源儲量中，我國的煤炭占世界的15%，石油占2.7%，天然氣占0.9%，這種能源結構決定了近幾十年我國仍然是以煤為主要能源消費的國家[24]。長期以來，我國煤田地質界普遍采用以鉆探

2、為主的勘探方法，雖然保證了淺部煤炭資源勘探開發(fā)的需求，但對于構造及深部煤層的控制較差。煤礦三維地震勘探的迅速發(fā)展，使得對斷層、陷落柱及煤層深度控制更加準確，對煤層的描述更加精細化，提高了地震勘探的效果。為快速、準確地查明煤炭資源和煤礦開采地質條件，改變以鉆探為主的勘查模式，需要充分發(fā)揮各類勘探手段的技術特長，優(yōu)化綜合勘探方法，最終建立多手段立體交叉式勘探技術體系[5]。在煤炭的開采過程中，斷層和陷落柱等小構造異常體不但破壞了煤層的連續(xù)性

3、及井巷圍巖的穩(wěn)定，威脅生命財產安全，還嚴重降低了機械化采煤生產效率；軟弱結構面及地下水侵蝕形成的洞穴會成為良好的導水通道或瓦斯儲集場所，對煤層頂板突水和瓦斯爆炸構成潛在威脅[6]；另外查明采區(qū)內老煤窯、風氧化帶及燒變巖的分布范圍，了解采區(qū)內煤層厚度及分布情況，使得采區(qū)產量最大化等也是亟待解決的問題，因此煤田地質勘查對采區(qū)地質資料的可靠性有很高的要求。三維地震勘探在煤田地質勘探中發(fā)展迅猛，高分辨率三維地震勘探的應用不但提高了控制采區(qū)內小構

4、造（斷層、陷落柱）等地質異常體的程度和地震資料解釋的可靠度，減少了開采前鉆探的工程量，降低了前期資金投入，還為煤礦掘進巷道和綜采工作面的布置提供了可靠的技術支持；同時對查明煤層、矸石層分布情況以及瓦斯(煤層氣)賦存的調查、勘探與安全高效開采具有重要的意義[78]。山西屯留礦區(qū)屬于華北石炭二疊聚煤區(qū)的典型代表，其煤層沉積環(huán)境為濱海、淺海相沉積，具有典型的近海型含煤巖系的旋回結構，煤層與碳酸鹽巖層互層，陷落柱發(fā)育強烈；研究區(qū)內分布沾尚武鄉(xiāng)陽

5、城北北東向褶曲、晉獲斷裂帶等，又疊加新生代的長治新裂陷，構造復雜，斷層較發(fā)育，對煤礦生產建設和安全構成直接威脅，因此有必要在該區(qū)開展三維地震研究工作。在對采區(qū)內煤層的賦存情況和影響煤層開采的地質構造進行分析研究的同時，構建研究區(qū)內的三維地震勘探模式，為煤礦的安全生產提供可靠的地質保障。石家莊經濟學院碩士學位論文3地震屬性技術一直是近幾年的熱門前沿物探技術，在小斷層的檢測、煤層頂?shù)装鍘r性分析、煤層變焦等應用中取得了很好的效果。目前各物探技

6、術研究院所及軟件技術公司推出的各類先進的物探資料及解釋軟件中屬性參數(shù)已經達到四十幾個，解釋人員可以結合自己的優(yōu)勢做屬性分析，屬性技術已成為重要的技術創(chuàng)新點。地震資料中所含地質信息非常豐富，其真正的利用率僅25%左右，屬性技術的廣泛應用充分挖掘地震資料所含地質信息，避免了工作站專業(yè)維護人員在不熟知勘探區(qū)地質資料的情況下產生的錯解，因此地震屬性技術在地震解釋中發(fā)展迅速。三維地震勘探技術在構造勘探領域成就斐然，在巖性勘探中也取得了顯著效果，目

7、前逐漸轉向高陡、復雜構造條件地區(qū)，地震成像問題越來越突出，而且勘探精度要求也越來越高。就其前景而言，隨著大規(guī)模計算能力和工業(yè)界對地震成像精度要求的提高，各種與波場延拓有關的計算方法與技術將會不斷得到發(fā)展，同時復雜介質的地震疊前偏移成像問題需要解決，提高成像質量的疊前偏移技術正得到越來越多的應用。煤炭系統(tǒng)先后在全國幾個典型礦區(qū)實際采集了三維三分量地震資料，并開展三維三分量資料解釋工作，取得了初步成效；三維地質建模、地震屬性等新技術的應用，

8、使得地震資料解釋向著可視化、精密化邁進，極大提高了資料的利用率和解釋的可信度[11]。三維多波地震勘探、三維可視化及地震屬性技術已經成為當今石油、煤炭資源勘探與開發(fā)領域中最活躍、最有潛力的地震勘探技術。地震儀器方面正向遙測遙控、高采樣率、多道發(fā)展，AD轉換器達到24位；震源方面，已發(fā)展了一系列地面震源如重錘、連續(xù)震動源、氣動震源等，但陸地地震勘探依然采用炸藥。海上地震勘探除采用炸藥震源之外，還廣泛采用空氣槍、蒸汽槍及電火花引爆氣體等方法

9、。2010年全國煤炭高精度三維地震勘探技術研討會議在昆明召開，期間對煤田地質三維地震勘探技術現(xiàn)狀進行了總結，對其未來發(fā)展進行了規(guī)劃與展望。其中高密度三維地震勘探技術、地震屬性技術、疊前偏移技術、巖性地震勘探技術、復雜地區(qū)地震勘探技術等被確定為未來發(fā)展與研究的重點方向。綜上所述，我國煤礦采區(qū)三維地震勘探技術歷經幾十年的不斷發(fā)展，實現(xiàn)了重大的技術飛躍，現(xiàn)已成為煤礦高效安全開采前構造勘探的首選技術。1.3課題研究內容與技術路線1.3.1研究內