车载可控震源在煤田地震勘探中的应用.pdf
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1、第14卷第14期2023年7 月黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCEVol.14Jul.2023车载可控震源在煤田地震勘探中的应用祁全鹏,宋玉龙?(1.山东鸿润勘测设计有限公司,济南2 50 0 0 1;2.山东省煤田地质局物探测量队,济南2 50 10 4)摘要:车载可控震源操作简单,具有稳定的震动信号输出,可靠安全,在煤田三维地震勘探中应用广泛。为了达到精准探测煤田的目的,创新优化震源参数组合,展开震源车震动出力、扫描频率、震动时长及三维观测系统的适应性试验,改进震源振幅、相位及时差处理方式,探讨车载可控震源在煤田地震勘探中的应用效果及准确性。结果表明,在一定的施工条件下,车
2、载可控震源可以有效替代炸药震源完成煤田地震勘探任务,勘探效果及实用性可满足煤田地震勘探要求。关键词:可控震源;地震方法;煤田勘探中图分类号:P319Application of Vehicle-Mounted Vibrator Source in Coalfield Seismic Exploration2.Geophysical Survey Team of Shandong Coalfield Geology Bureau,Jinan 250104,China)Abstract:The vehicle-mounted vibrator has the advantages of simpl
3、e operation,stable vibration signal output,reliability and safety,so it is widely used in coal field 3D seismic exploration.In order to achieve the purpose ofaccurate exploration of coal fields,the source parameter selection combination is innovated and optimized,andexperiments are carried out on th
4、e adaptability of the source vehicle vibration output,scanning frequency,vibrationduration and three-dimensional observation system;the amplitude,phase and time difference processing method of thesource are improved;and the specific application effect and accuracy of the vehicle-mounted vibrator in
5、the coal fieldseismic exploration method are analyzed in detail.The research results show that under certain construction conditions,vehicle-mounted vibrator can effectively replace explosive source to complete the task of coal seismic exploration,and itsexploration effect and practicability can mee
6、t the requirements of coal seismic exploration.Key words:Vibrator source;Seismic method;Coalfield explosion0引言传统的煤田勘探多采用三维地震勘探方法,使用小药量炸药做震源。但炸药震源的使用受限制较多,从办理手续到施工结束。需要长时间的审批及专业的管理,炸药震源使用过程中需要打孔下药,可能会破坏生态环境。而车载可控震源是直接将振动装置装载到卡车上,是勘探产生地震波的激发装置,震源施工更为方便快捷。朱峰 1等讨论了可控震源在江苏地区的采集效果及应用条件。陈玉达 2 等探讨了可控震源技术的发展
7、与应用。孙海川 3 分析了可控震源在煤田地震勘探中的应用情况。近年来,车载可控震源在煤田地震勘探中应用广泛,无论是穿村过镇时用于补炮还是在开阔地直接施工中都发挥了巨大的作用,为收稿日期:2 0 2 3-0 5-17作者简介:祁全鹏(198 3),男,本科,工程师。研究方向:地理信息、物探、地震安评。126文献标志码:A(1.Shandong Hongrun Survey and Design Co.,Ltd,Jinan 250001,China;1车载可控震源方法原理车载可控震源的激发装置是利用长时间的可控扫描频率机械振动产生地震波,可根据探测深度、分辨率及目标体需要调整扫描频率等参数 4,而
8、炸药震源是瞬态激发,激发频率不可控,部分频率在数据采集过程中是不需要的。车载可控震源地震勘探结果具有典型的几何效应 5,可以精准地探测出地质构造的界线,尤其是在地层、煤层、断裂、褶皱勘查精度上要比其他地球物理勘探方法更稳定。地震勘探对地下地质构造的探测深度跨度非常大,可以从数十米到几十千米,广泛应用于石油、天然气、固体矿产资源及地质构造探查中。而车载可控震源是在浅层地震勘探,包括在城市活动断层、文章编号:16 7 4-8 6 46(2 0 2 3)14-0 12 6-0 4Qi Quanpeng,Song Yulong?煤田地震勘探提供了一种绿色、环保、高效、高质的震源方法。本研究分析了车载可
9、控震源在山东某煤田勘探中的应用实例,以优化震源参数,选择合适的观测系统,探讨可控震源的应用效果,充分发挥车载可控震源的机动性特征。工程地质勘查、城市地下空间探测、区域地质研究及地壳研究等方面,应用广泛 6 2应用实例煤田勘探依托煤碳本身及周边岩性的物理性质差异来勘探,而地震勘探主要利用煤层与周围岩层之间的空间结构及机械性质差异引起不同的波阻抗进行探测。地下第四系地层结构一般是强风化层组成,与下伏地层的组成存在明显波阻抗差异,因此理论上第四系底界面可形成较强的反射波但有的地区第四系厚度较薄或直接被风化剥蚀掉,很难获得第四系底界面的反射波。如果主采煤层顶底板为厚层中、粗砂岩或其他高阻抗差异的岩性组
10、成,与煤层之间形成明显波阻抗界面,且煤层较厚的情况下产生较强的反射波,那么该波在地震时间剖面上会呈现出同相轴能量较强、连续性好、波形特征明显等特点,是构造解释的主要依据,可为地震探测煤田位置、埋藏深度及厚度提供前提条件。某勘探井田为全隐蔽的华北型石炭、二叠系煤田。新生界地层厚度大,钻探揭露厚度6 3 1.7 0 780.00m,平均7 14.7 3 m,呈东北部厚度小、向西南部厚度渐大(据本井田地震资料,井田西南部厚度超过800 m)。煤系以中、下奥陶统为基底,沉积了石炭系中统本溪组、上统太原组,二叠系山西组、石盒子组,其上被新近系及第四系所覆盖,主要含煤地层为太原组与山西组。某煤田勘探是在山
11、东某煤矿采区千米以浅三采区开展的三维地震勘探,以进一步查明区内煤赋存深度、ffid25chan 021断层具体位置、产状、落差等信息及是否发育岩溶陷落柱。参照DZ/T0300-2017煤田地震勘探规范,结合本区地质情况及特点,确定地震勘探承担的地质任务如下:查明区内落差大于等于5m的断层,其平面摆动误差不大于15m,尽量对落差在3 5m的断层进行解释。查明区内10 m以上的褶曲,其平面摆动误差不大于15m。查明3 煤、17 煤赋存情况,解释误差不大于1.5%。查明直径大于等于2 0 m的陷落柱,其平面位置摆动误差不大于2 0 m。控制新生界的厚度,解释误差不大于2.0%,并对奥灰顶界面进行解释
12、。查明主要可采煤层露头、3 煤层分叉、合并区界线,解释主要煤层厚度变化趋势。根据现场踏勘情况,工区附近的地面比较平整,障碍物较少,对于车载可控震源来说接地条件较好,有利于震源落板。工区附近大部分地方干扰源较少,周边穿插经过的大路,来回经过的车辆产生的震动干扰是主要干扰源。潜水面在地表以下5m左右,激发条件较好,车载可控震源的激发效果整体较好。勘探采用河北北奥特车公司生产的可控震源车来激发地震波。施工之前经过充分震动参数试验,优化施工参数,配置合理的观测系统,确定震动采集参数为:震动7 0%的出力,扫描长度12 s,扫描频率10 100Hz,震动次数2 次。观测系统采用数字检波器,20m道距,2
13、 0 m炮距,8 0 次覆盖次数,全排列接收,通过该参数激发,获得的野外原始记录品质较高。如图1所示。ffid5352102152chan0025210215200.250.500.751.001.251.501.752.00Time(sec)0.250.500.751.001.251.501.752.00图1野外原始单炮记录Fig.1Original single shot records in the field0.250.500751.001.251.501.752.00Time(sec)0.250.500.751.001.251.501.752.00127图2 为车载可控震源在工区某测
14、线的处理剖面。地震反射波的对比是以地震时间部面为基础,从已知钻孔与矿井已开拓巷道资料出发,根据相邻地震道反射波的波形相似性、同相性、连续性、振幅、频率特征及多波组之间的相互关系等多种参数进行对比与追踪,从而大大提高波组对比的可靠性。在波的对比过程中,采用强相位对比与波组对比相结合、相邻剖面与切片对比、剖面与切片联合对比等手段,使对比解释结果准确可靠,为进行构造解释提供有利条件。T,波对应3煤层形成的反射波,表现为两个正相位加一个负相位的复合波组,是3 上煤层和3 下煤层共同形成的复合反射波。该波能量强,连续性好,信噪比高,可全区连续追踪,为本区的主要反射波,是构造解释的主要2234465870
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