三维地震勘探技术在黄土塬区煤田勘探上的应用

三维地震勘探在山地黄土塬区的技术难题和解决办法夏　青＊，袁　媛（安徽省煤田地质局物探测量队，安徽宿州２３４０００）摘　要：煤矿采区三维地震勘探技术在全国得到广泛推广和应用，但在西部山地黄土塬区由于地形高差变化大，黄土较厚、疏松、干燥，地震激发条件太差，地震波衰减快，低频干扰严重，信噪比低，为三维地震勘探开发带来困难。

总结了近几年在西部山地黄土塬区地震勘探经验，提出了山地黄土塬区三维地震勘探存在的技术难题和解决办法，并通过实例证明所采取的措施是行之有效的，可为同类地区三维地震勘探提供参考。

关键词：三维地震勘探；山地黄土塬；激发因素中图分类号：Ｐ６３１．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４－５７１６（２０１３）０１－０１３６－０３ 近年来随着煤田三维地震勘探范围的逐渐扩展，浅表层地震地质条件越来越复杂，尤其是山地黄土塬区的三维地震勘探工作仍处在探索阶段。

本文针对勘查区特点，结合地震施工因素，重点对激发井位的选取、地形校正处理技术进行探讨和论述。

１　主要技术难题（１）山地黄土塬区复杂的地貌条件即沟、梁、塬、川并存，即沟壑纵横，机械化难以开展工作。

（２）山地黄土塬区激发层位横向变化剧烈，黄土厚薄变化大，冲沟内基岩裸露，坡前并伴有砾石堆积，各种激发层位所产生的地震波能量有极大的差异。

在此种情况下如何选取激发方式和激发井位，才能产生足够强的目的层反射波是至关重要的。

（３）黄土塬区黄土结构松散、干燥孔隙度大，地震波垂向速度变化剧烈，对地震波有强烈的吸收和衰减作用。

黄土内激发易产生面波、声波及次生干扰，造成反射波品质变差。

如何控制干燥黄土激发产生的规则干扰和次生干扰，提高地震记录信噪比。

（４）山地黄土塬区地形高差变化大，接收条件横向变化较快，近地表低（降）速带横向变化剧烈。

如何选择合适的静校正方法和参数，消除地形地表的影响，需深入研究。

２　技术措施２．１　试验工作山地黄土塬区地形复杂，在认真踏勘测量之后，根据不同的地貌特征，合理地选择有代表性的试验点断。

三维地震勘探在甘肃陇东黄土塬区的应用通过对甘肃陇东黄土塬区赤城煤田三维勘探为例，分析了黄土塬地震勘探的难点。

为此，从激发岩性、激发方式、接收方式、观测系统、覆盖次数等方面进行多参数分析，以克服黄土塬区复杂地震地质条件下的技术难点问题。

通过实践证明，在一些二维地震勘探的难区，三维地震勘探以合理的激发、接收以及观测系统参数，凭借其庞大的数据量和多方位对比校正，可以取得理想的数据成果。

标签：陇东黄土塬区三维地震勘探复杂地震地质条件多参数分析0引言赤城煤田位于鄂尔多斯盆地西缘断褶带的南端东部，地处甘肃、宁夏两省接壤的黄土塬地区，在2009年至2011年期间，曾先后在该区进行了两次二维地震勘探工作，但由于受该区复杂的地表条件限制，测线进黄土塬地段资料信噪比相对较低，目的层连续性一般，制约了该区煤炭勘探开发步伐。

为加快煤矿开发步伐，进一步提高勘探控制程度，酒钢集团平凉分公司决定对该区进行首采区三维地震勘探工作。

一方面能为矿井开采提供基础的地质资料，另一方面能优化生产矿井采区的设计及规划、合理布置巷道及回采工作面，从而为煤矿生产的高效安全以及提高资源回收率等方面提供科学的地质依据。

1勘探区概况地形地貌。

勘探区地处陇东黄土塬区，地貌主要由黄土塬、黄土宽梁和河谷阶地组成，区内地势南高北低，海拔标高1200～1500m，相对高差200～300m。

勘查区地层。

勘查区发育的地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、新近系和第四系，含煤地层位于侏罗系中统延安组。

勘探区总体为一北部抬升，向南西倾伏的单斜构造，倾角20°左右。

地震地质条件。

勘查区地形起伏剧烈，相对高差大，塬、梁、峁、沟谷发育，且树木茂密，荆棘丛生，交通不便，因此表层地震地质条件差。

浅层黄土层和沟谷的冲积物厚薄不等，黄土层中钙质结核多层分布，成孔难度大，激发条件复杂多变，浅层地震地质条件较差。

深层煤层与围岩存在较大的波阻抗差异，能形成较强的地震反射波，分析认为深层地震地质条件较好。

三维地震解释技术在煤田勘探中的应用摘要：在复杂煤层区，对数据采集关键参数进行试验，对多属性资料处理与解释技术进行研究，经过大量的试验和探索，成功的开展了三维地震勘探工作，并取得了良好的效果。

本文首先分析了三维地震解释技术应用存在的问题，然后说明了三维地震解释技术的应用流程，最后结合具体案例详细阐述了三维地震解释技术在煤田勘探中的应用。

关键词：三维地震解释；煤田；勘探；构造解释一、三维地震解释技术应用存在的问题常规三维地震资料解释存在严重的二维化解释问题，表现在三个方面：第一，常规三维地震解释效率低，这主要是因为解释沿用了从层位标定、层位追踪、断层解释到构造成图的二维地震解释方法与流程，导致断层组合不够合理，人为修改工作量大，解释效率降低；第二，地震信息不能得到充分利用，这是由于解释以抽稀主测线和联络测线进行，地震信息不能充分利用，测线间隔之间难免漏失小断层和小构造等；第三，解释受视角限制，这是因为解释是在剖面或水平时间切片上进行，不能从全三维视角反映地下空间地质特征。

为解决三维地震资料解释面临的二维化问题，就要充分发挥三维地震数据信息量大和空间归位准确的优势，建立三维可视化地震解释方法，利用煤层在三维地震数据表现出的反射强、同相轴连续性好的特点，开展层位自动追踪，通过地震属性提取，将地震属性融合，快速进行小构造识别，从三维视角对地震数据进行空间立体交互解释，提高三维地震资料解释精度、解释效率和对小构造的识别能力。

二、三维地震解释技术的应用流程与传统三维地震解释二维化思路不同，三维地震可视化解释是通过对三维数据体进行立体扫描确定地质目标，通过体—面—线—点的三维可视化解释，实现对煤层及其构造解释。

三维可视化地震解释主要包括反射层位自动解释和构造自动解释，图1为三维可视化地震解释流程。

图1 三维可视化地震解释流程三、三维地震解释技术在煤田勘探中的应用（一）研究区概况研究区处于我国西北地区，鄂尔多斯盆地中部次级构造单元陕北斜坡中南部，整体为一单斜构造，岩层倾向 NWW，局部发育有宽缓的短轴状向斜、背斜及鼻状隆起等次级构造，未发现规模较大的褶皱、断裂，亦无岩浆活动痕迹。

三维地震勘探在黄土塬、大倾角地区的应用摘要：黄土塬以及煤层大倾角地区的资料采集一直是地震勘探的难题，在某煤矿工区，其地震地质条件极其复杂，地表为黄土塬地貌；煤层为大倾角地层。

通过对设计、采集、处理等一系列方法的研究，本区的三维地震勘探取得了很好的效果。

关键词：地震地质条件；技术难点；野外采集；资料处理引言为详细查明某井田首采区断层、褶曲等构造形态和煤层的赋存情况等，决定对该煤矿首采区使用三维地震技术进行勘探，首采区煤层埋藏深、地表油气管线、建（构）筑物密集、表土层多为松散干沙，薄厚不一、地形起伏较大，表、浅层地震地质条件复杂，不利于三维地震勘探，针对这一条件，选择使用最佳激发参数、采用特殊观测系统、针对性数据处理等技术对策来解决复杂地区三维地震勘探的技术问题。

通过本次勘探，进一步查明了该井田首采盘区范围内断层、褶曲等构造形态和煤层的赋存情况，为矿井设计、建设、开采提供了可靠的地质资料依据，以期为相关工作起到参考作用。

1地质概况区内褶曲及断裂与其所处的大地构造位置，区域构造单元的相互组合及变化等存在着较明显的规律性。

本区断裂构造带因受纬向构造带和新华夏系构造体系的控制，发育有近东西向和近南北向区域大断层及北西向的次一级断层；褶曲构造主要受北东向的基底褶曲构造控制，东西向的背、向斜均为次一级褶曲构造。

2三维地震勘探在黄土塬、大倾角地区的应用2.1波场调查为了压制干扰波，突出有效波，提高信噪比，因而对波场特征进行调查，了解勘探区有效波和干扰波的发育特征与规律，进而采取针对性的干扰压制措施。

通过对波场监控记录分析，识别出目的层反射波和各种干扰波，再对其视速度、频率、波长等特性进行分析，有效波和各种干扰波特征如下：折射波：勘查区发育的折射波较为复杂，有一次、多次和多次反射折射等。

较稳定的一般为高速层顶的折射波，视速度在1750~2100m/s，主频约20~60Hz，波长约20~50m。

面波：勘探区的面波、能量强，视速度在300~500m/s，主频约10~20Hz，波长约15~40m，是勘探区的主要干扰波。

三维地震勘探技术在山地黄土塬区的应用摘要:煤矿采区三维地震勘探技术在全国得到广泛推广和应用,但在西部山地黄土塬区由于地形高差变化大,黄土较厚、疏松、干燥,地震激发条件太差,地震波衰减快,低频干扰严重,信噪比低,为三维地震勘探开展带来困难。

笔者总结近几年在西部山地黄土塬区地震勘查经验,提出了山地黄土塬区三维地震勘探存在的技术难题和解决办法,并通过实例证明所采取的措施是行之有效的,可为同类地区三维地震勘探提供考改。

关键词:三维地震勘探山地黄土塬激发因素接收条件近年来随着煤田三维地震勘探范围的逐渐扩展,浅表层地震地质条件越来越复杂,尤其是山地黄土塬区的三维地震勘探工作面临着诸多技术难题。

山西中西部煤田为典型的山地黄土塬区地貌。

针对勘查区特点,结合地震施工条件,重点对激发和接收因素的选取进行讨论和论述。

1 主要技术难题(1)山地黄土塬区复杂的地貌条件即沟、梁、塬、川并存,既沟壑纵横,机械化难以开展工作。

(2)山地黄土塬区激发层位横向变化剧烈,黄土厚薄变化大,冲沟内基岩裸露,坡前并伴有砾石堆积,各种激发层位所产生的地震波能量有极大的差异。

在此种情况下如何选取成孔方式和激发井位置,才能产生足够强的目的层反射波是至关重要的。

(3)黄土塬区黄土结构松散、干燥、孔隙度大,地震波速度低,有强烈的吸收和衰减作用。

次生干扰发育,反射波信噪比和分辨率极低。

在此种情况下,如何在巨厚黄土层中寻找与选择适当的激发层位,保证在强吸收介质条件下激发足够能量的反射波至关重要。

(4)山地黄土塬区地形高差变化大,接收条件横向变化较快,近地表低(降)速带横向变化剧烈。

如何选择合适的静校正方法和参数,消除地形地表的影响,需要深入研究。

2 技术措施2.1 试验工作山地黄土塬区地形复杂,在认真踏勘测量之后,根据不同的地貌特征,合理的选择有代表性的试验点段。

试验点段的布设原则:在测区内基本均匀分布。

重点掌握厚黄土区、薄黄土区、基岩出露区、沟谷砾石堆积区等不同地段进行试验。

三维地震在煤田地质勘查中的应用探究地質勘探指的是利用地下介质弹性存在的差异，对观测到的数据信息进行分析研究，研究大地对人工激发地震波带来的响应，以此推断出地下岩层形态与性质的一种地球物理勘查手段。

笔者针对三维地震在我国煤田地质勘查过程中的具体应用情况进行探究，为加大三维地震勘查技术在煤田地质勘查领域的应用力度提供参考资料。

标签：三维地震煤田地质勘查应用情况分析0引言我国属于煤炭资源储量较为丰富的国家，多数地区煤层厚度较大、倾角偏小，具备了良好的开采条件，为煤炭行业的进一步发展创造了良好的地质资源条件。

我国机械haunted采煤量高达70%，其中综合机械化采煤量则在37%以上。

然而长时间下来，煤矿建设却无法满足综采设计地质勘查为布置采区与矿井的根据，对采区的具体地质情况分析不够精确。

笔者从分析煤田地质勘查和物理勘探的现状，探讨了三维地震在煤田地质勘查中的具体应用。

1田地质勘查和物理勘探的现状1.1国外地震地质勘查现状美国长时期在矿井开采地质条件下进行了综合性分析与研究，发现影响煤田矿井顶板岩层稳定性能的地质因素主要包括了滑面、凸顶、夹薄顶煤层、冲刷以及擦痕的沙面岩互层，利用岩巷钻探、无线电造像的测量方式和地质数据的计算机模拟方式来确保矿井长壁工作面的开采效益。

而俄罗斯地质研究人员注重的是所有地质参数对地质变化情况的预报。

例如：研究煤田的化学特征以及物理特征来分析预测出断层，并统计出地质数据资料，从而进行构造变形规律的研究。

德国利用的是构造裂隙解析技术、沿着煤层水平方向钻探技术，以及横波地震的构成综合勘探技术等，德国地质研究人员则认为横波探测小型构造比较有发展前景。

此外，澳大利亚利用的是横波地震、航磁、地面地震以及地面地磁等技术进行煤田地质预测工作，以此减少煤田开采灾害。

1.2我国地震地质勘查现状1989年，山东省济宁市的煤田勘探过程中，我国和日本合作进行地质勘探，第一次利用了三维地震地质勘查技术，其面积为5km2。

三维地震勘探技术在黄土塬地区的应用摘要：黄土塬地区的三维地震勘探工作，因其复杂的浅表层地震地质条件，长期以来一直是业内攻关的难题。

笔者就上榆泉煤矿三维地震勘探实例，提出一些行之有效的方法，可为同类地区三维地震勘探工作提供参考。

关键词：三维地震勘探黄土塬上榆泉煤矿1、引言三维地震勘探技术在平原、山区、丘陵等地区已经取得成熟的技术成果与大规模的推广应用，但是在黄土塬地区仍然处于实验性勘探阶段，技术成果较少，推广应用规模有限。

然而我国中西部煤炭资源占全国煤炭资源总量的2/3，因此国家逐步加大了对中西部地区复杂地区煤炭资源的勘探与开发，黄土塬地区的勘探难题势必攻克。

2、上榆泉煤矿勘探区三维地震勘探的主要技术难点2.1 地形复杂，施工难度大上榆泉煤矿地处山西黄土高原西北部，黄河东岸，属典型的黄土高原地貌，黄土厚度大，但植被稀少，水土流失严重，地形切割剧烈，冲沟发育，多呈“V”字形，基岩仅在沟谷中出露。

属低中山区地形。

季节性河流南曲沟由东至西穿过四盘区，平时干涸无水，仅雨季偶有短暂洪流通过。

沟宽约50～70m，河床标高950～898m，两岸零星有上、下石盒子组基岩出露，为典型的“V”型沟谷。

复杂的地表条件，会造成检波点、炮点不能布设到理论设计位置。

2.2 黄土厚而松散，表浅层横向变化剧烈厚而松散的黄土会对地震波产生强烈的吸收效果，震源药柱与孔壁、检波器与黄土的耦合性均相对较差，既不利于能量的向下传播，也不利于地震波的有效接收。

剧烈变化的横向表浅层条件会导致激发层位不是单一的，成孔孔深不是固定的。

勘探实践证明，激发层位的把握程度，是本次三维地震勘探工作成败的关键。

2.3 静校正工作难度大黄土塬区地形的强烈切割，地形高差较大，给静校正工作带来较大困扰。

常规折射静校算法是基于某个固定折射界面的原理而设计的，面对黄土塬区特殊的表浅层地震地质条件，从这种算法的设计原理上就可以预判效果不佳，因此需要根据实际情况，做大量试验工作，针对性地解决本勘探区的静校正问题。

煤田三维地震勘探技术在西部黄土塬区中的应用朱红娟【摘要】以陕西长武某勘探区三维地震勘探为例,分析黄土塬地震勘探存在的难点,介绍了野外采集、室内处理及解释所使用的技术措施,经过矿方打孔验证,取得的资料比较满意,符合本区的地质构造规律.%Exemplified by three-dimensional exploration in a certain exploration area of Changwu County, Shaanxi Province, this paper analyzed the difficulties existent in the seismic exploration within the loess tableland region, and described technical measures adopted in field collection, indoor processing and interpretation. Drilling verification shows that the data obtained are fairly satisfactory in that they are consistent with the geological-structural regularity of the study area.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2012(036)003【总页数】5页(P372-376)【关键词】黄土塬;三维地震勘探;无煤区【作者】朱红娟【作者单位】中煤科工集团西安研究院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】P631.4我国东部地区煤田已经大部分作过三维地震勘探，目前三维地震勘探重心已经向中西部转移，但是中西部大部分地区特有复杂的地表地貌条件，地震勘探存在以下难点:①地表复杂，勘探区内地形跌宕起伏，沟壑纵横，交通条件差，导致野外施工困难和静校正问题非常突出;②地震波吸收衰减严重，勘探区内黄土覆盖厚，基岩出露少，巨厚松散的黄土层对于地震波激发和接收带来了严峻的考验;③厚黄土区相干干扰、次生干扰、黄土谐振干扰大极其严重，给资料处理带来一定难度。

三维地震勘探技术在煤田勘探中的应用价值(全文)DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2021.24.051 随着科学技术的不断发展和进步，三维地震勘探技术也取得了较大的发展，并逐渐在煤炭行业中普及。

我国近年来加大了对地震勘探技术的研究，分析论证了勘探过程中的地质资料，处理了勘探过程中的采集问题。

把三维地震勘探技术应用在煤田勘探中，有利于提高勘探的精度和准度。

本文讲述了三维勘探技术的概念、应用的环节以及作业方法，旨在推动我国煤田勘探的发展。

1 三维地震勘探技术的概念三维勘探技术涉及到学科种类众多，如物理学、计算机学等，三维勘探技术是在二维勘探技术的基础上发展起来的，主要利用三维技术分析研究地震波信息，从而确定地质条件。

三维勘探技术比二维勘探技术的优点更多，它所获得的空间数据比较大，信息点的密度比较高。

二维勘探技术所采集的数据密度不够高，在实际工作中，无法准确对数据地点进行定位和甄别，影响了数据采集的质量。

2 煤田三维地震勘探技术应用的环节2.1 野外地震数据的采集所谓野外地震数据采集就是指利用先进的地震勘探数据采集设备，对煤田以及周边进行地震数据收集。

数据采集人员在进行地震勘探数据收集时要能保证数据的准确性，因为只有保证采集到的数据的准确性，才能为以后的数据分析和处理提供可靠的数据信息，从而确保数据分析和准确的准确性，这是环环相扣的。

在野外地震数据的采集过程中，要对勘探区域的钻孔地点进行弹药的预处理。

处理过程如下，首先把弹药放在特定的位置，随后准确记录爆炸的位置和进行收集接收的位置。

其次，还要记录在爆炸中产生的地震波折射数据。

最后，要分析研究地震波折射数据，并据此得出煤田地质结构的相关信息，完成煤田勘探工作。

2.2 数据勘探作业的处理煤田的三维地震勘探工程的复杂性和综合性比较强，涉及到多个学科。

地震勘探的各个环节都是紧密联系在一起的，但同时每个环节都有其独立性，是在相对独立的方式下进行的。

匀(图1)。

图1观测系统面元上的方位角(左)及炮检距(右)
分布图
4.2数据采集
4.2.1成孔方式
矸石覆盖区采用砾石钻机成孔,黄土覆盖区域采用洛阳铲成孔,沟谷区域采用三轮钻成孔。

4.2.2激发层位
矸石覆盖区成孔深度7m;黄土覆盖区域成孔深度
奥灰顶界面裂隙发育区2个(图2中的蓝色区域)。

图2奥灰顶界面属性融合图
7结论
全数字高密度三维地震勘探技术能有效提高地震资料的信噪比与分辨率。

提高弱反射层的成像精度,预测奥灰顶界面的构造发育情况,为防治水工作提供了依据。

全数字高密度三维地震勘探技术在黄土塬区是可行的。

根据药学、中药学、临床药学、预防医学、健康管理专业培养目标及培养方案,结合国内其他医科院校调。

实践探讨三维地震勘探法在煤田勘查中的应用摘要：我国是以煤炭为主要能源的国家，随着我国经济建设发展的需要，煤炭需求量越来越大，值随着勘查精度的提高，勘探费用亦随之增加，如何利用较低的勘探成本获得丰富而又准确的地质信息，这是煤炭勘探单位、生产单位和煤炭设计单位共同关心的问题。

本文作者针对这一问题进行探析。

仅供参考。

1、选择勘探施工方案的依据某井田勘探的目的是为了进一步了解和掌握井田主可采煤层的赋存形态和断层、陷落柱发育特征，为该井田进一步勘探和开拓方案提供详实的基础地质资料。

根据以往工作成果资料分析认为，井田内断裂构造格架尚不清楚，勘探区内及附近各有一个钻孔可供利用，首采区的选择依据不充分，虽然三维地震勘探要比二维地震勘探获得高数十倍的数据量，但单位面积上的勘探成本较高。

而以3线1炮制线束状规则观测系统的伪三维地震勘探方法只需要物理点约700个就能达到勘探的目的。

2、数据采集方法根据本勘探区的地质条件及仪器设备等特点，施工前开展了广泛的试验工作和低速带调查工作，较全面的了解了区内的地震地质条件和有效波、干扰波的发育情况、表浅层低速带的纵横向变化情况，最终确定以3线1炮制线束状观测系统进行施工，观测方法采用中间放炮法。

观测系统的主要参数筱盖次数12次,CDP 网格,5m x 100m，接收道数3×96=288,接收线距200m，接收道距10m炮点距40m，仪器采用SN388多道遥测地震仪288道全频带接收，采样间隔为1.0ms,记录长度为1.0s，检波器采用SJ60Hz检波器，组合形式：3个检波器串联。

由于工区内断裂构造以北东东向和北东向为主，二维地展勘探线束沿东西方向布设，共布置伪三维勘探线束10束，二维勘探测线30条，联井剖面1条，完成物理点658个。

从获得的野外原始单炮记录可见，初至波组清晰，勘探目的层渡组出现在400-500ms左右，有3-4组波组，其波组频率较高，波形较稳定，连续性较好，能量强。

山西黄土塬区三维地震勘探的实际应用
解团结
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2006(018)001
【摘要】寿阳平头镇三维地震勘探区位于寿阳一阳泉构造堆积盆地的西北部,属黄土丘陵地貌,梁、峁比较发育,相对高差一般在30～50m.本区第四系覆盖较厚,纵横向变化大,且该地层中夹有砾石层和钙质结核层,难以成孔,地震激发与接收困难较大.通过多次的试验工作,最终确定采用变观措施来解决表浅层地震地质条件极差问题:避开黄土覆盖较厚地段,将炮点变观到较薄地段或者是基岩出露地段,并尽可能加深炮孔到理想激发层位.通过变观处理,记录品质明显提高.
【总页数】3页(P57-59)
【作者】解团结
【作者单位】山西省地球物理化学勘查院,山西,运城,044004
【正文语种】中文
【中图分类】P631.4
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3.沁水盆地黄土塬区三维地震勘探激发层位试验研究 [J], 段天柱
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5.黄土塬区三维地震勘探技术难题和解决方法 [J], 阮少华
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