二维地震勘探在新疆哈密市沙尔湖煤田东部的应用

二维地震勘探在新疆沙尔湖煤田的应用

关民全

（中国煤炭地质总局水文物测队，河北邯郸 056001）摘要：本文就新疆哈密市沙尔湖煤田东部二勘查区二维地震勘探工作，讨论了表、浅、深层地震地质条件及天气复杂多变的新疆沙尔湖低山丘陵戈壁滩中，地震勘探的工作难点及采取的一些技术措施，并结合所有普查钻孔结束后的验证情况，表明在此类地区利用浅钻方法可节约勘探成本，利用沙漠钻机、检波器的组合及埋置、炮孔下药后填实、高覆盖次数、资料处理中提高信噪比等技术可以获得较好的地震勘探成果。

关键词：二维地震勘探；新疆沙尔湖戈壁滩；风沙大；信噪比低；煤层多、分叉合并变化快。

一、前言

新疆沙尔湖煤田东部二勘查区位于鄯善县城东南130km，吐-哈盆地中部边缘低山丘陵的戈壁滩中，行政区划属哈密市管辖，由312国道至鄯善县七克台镇，沿简易公路向南东行140km进入工作区。工作区面积为162.63km2，区内海拔最高734m，最低455m，区内相对高差279m，总体地势为南北高，中部低。本区无潜水，东部地表有基岩出露，大部分地段被第四系所覆盖，多为冲洪积砂砾石、淤积亚砂土和风积沙等，厚0－81.44m。

工作区属典型的大陆性气候，光照时间长，年、日昼夜温差大，夏季酷热，冬季严寒，冷热多变。年平均气温12℃，元月份最冷达-31℃，七月份最热，最高达50℃，风砂和寒流是本区常见的自然灾害，多发生在3-5月间，其强大的风砂，常常造成飞砂走石，尘土蔽日，不见阳光，人不敢外出，车不能行驶。

普查区出露的地层有古生界二叠系，中生界侏罗系及新生界第四系。中侏罗x）是本次勘探工作的主要对象，该组是测区唯一的一套含煤岩统西山窑组（J

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系。根据区域地质规律初步划分为B1、B2、B3、B4四个煤组（层），其中B1煤组（层）是本矿区最主要的煤组（层），沙尔湖矿区B1煤组一般以厚煤层为主，中厚煤层次之，薄煤层最少；厚煤层全部集中在B1煤组中。

在新疆沙尔湖煤田，沉积旋回是重要的成煤条件，聚煤盆地的基地通常情况下是凸凹不平的，而沉积是补齐洼地填平补齐为止，沙尔湖煤田煤系地层常为连续的凸凹体，造成煤层厚度不均匀，厚的地方非常厚，薄的地方异常薄。一般规律煤层集中地段层间距缩小，变薄尖灭地段层间距响应增大。

二、本区技术难点

1、表、浅层地震地质条件复杂多变，东部、北部基岩出露，成孔十分困难且效率低。中部、西部被第四系所覆盖，多为冲洪积砂砾石、淤积亚砂土和风积沙等，厚0－81.44m。砂砾石对地震波有强烈的吸收作用，地震波衰减严重，亚砂土和风积沙松散，不利于检波器的安置，也不利于地震勘探成孔。地表高坎、断崖、冲洪积砂砾石、淤积亚砂土和风积沙等区域行车困难，不利于施工。勘探区浅层地震地质条件变化较大，激发层位不易掌握，同时也给静较正带来很大难度。

2、工作区夏季酷热，冬季严寒，冷热多变。施工较好的季节是4月～5月份，但4月～5月份风沙较大，常造成飞砂走石，给野外施工带来极大困难，且使野外采集数据收到严重的高频干扰。

3、测区勘探程度低，仅钻孔ZK341煤层层数达35层之多，煤层间距大致由0.80-83.48m，煤层与煤层之间合并，各煤层内部分叉及厚度变化快。在密集带中的煤层间距一般为1-5m不等，局部达70-80m，一般规律是煤层集中地段层间距缩小，变薄尖灭地段层间距相应增大。煤层对比无法对比到层。

4、从图1野外单炮监视记录可看出，地震记录信噪比低，近炮点的道干扰比较多（主要有声波、面波、高频干扰波）。

三、主要技术措施

根据本区地表地质条件和本区技术难点，认真分析本区聚煤盆地的形成演化及聚煤规律，野外施工及资料处理中应用以下技术措施，取得了品质较高的时间剖面（见图2）。

1、通过浅钻对工区地表地质情况经行调查，把老地层出露地段划出测区，优化测线长度，降低经济成本。

井深6m 药量2Kg 井深8m 药量2Kg 井深10m 药量2Kg

图1野外不同井深的单炮记录

图2 过ZK1203号钻孔时间剖面波组关系示意图

2、中部、西部被第四系所覆盖，多为冲洪积砂砾石、淤积亚砂土和风积沙等，根据我队青海东部三维地震勘探的施工经验，本次野外使用越野能力强的沙漠钻机成孔，并加注凝固液。

3、施工区表层地震地质条件复杂，沟深坡陡，部分炮点难于正点到位；采用原设计炮点人工挖坑，并采用双边对称加井观测系统方法起到双重保险的作用。

4、由于本区风沙大，地表风积沙松散，野外施工中采用检波器挖坑埋置等技术措施（坑深0.5米）

，并时刻对单炮记录进行监控，当风沙特别大，造成野

T 17波

T 23波

T X 波

T 29波

外记录变差时，立刻停止野外数据采集，当风沙小时，充分利用时间经行数据采集。

5、针对野外煤层多，全区只有一个钻孔且钻孔资料不详的情况下用煤组进行解释。

6、针对本区信噪比低的情况，野外利用低速带调查指导选取最佳激发层位，检波器进行组合、埋置，炮孔下药后填实，高覆盖次数等技术提高信噪比；资料处理中采用了野外静校正、二次剩余静校正、和三次速度分析，另外采用了在噪音中提取有效信号特有技术，较好的解决了这一问题。

四、施工参数

本区采用法国SERCEL公司生产的408UL型多道遥测数字地震仪。试验工作遵循由已知到未知，由简单到复杂，采取单一因素变化的原则。在全区选择具有代表性地段，在不同激发条件、接收条件下进行试验。试验内容包括井深、药量、检波器埋置方式、偏移距、闷孔方式、干扰波调查等。在点试验的基础上进行了线试验，经过认真分析研究确定了本区的施工参数：

五、主要地质成果（见图3）

1、初步了解勘探区基本构造轮廓，了解构造复杂程度，控制可能影响矿区划分的主要构造。

2、初步控制了测区内煤组（煤层）的标高及赋存形态。

3、初步控制了主要煤组的分布范围。提供参数孔和找煤孔孔位。并对钻孔进行了主要煤层埋深预测。

4、在地质任务没有要求的情况下，全区连续追踪西山窑组底界面反射波TX 波，并提供西山窑组底界面等高线平面图作为参考，防止煤层丢失。

图3 T29波组反射界面构造平面图

六、主要验证情况

2010年1月中旬野外所有普查钻孔已经结束，资料验证情况很好。

1、所有钻孔根据地震时间剖面解释煤层埋藏深度与钻孔验证情况基本一致。施工方认为地震勘探剖面品质很好，在野外所有普查钻孔结束后，一部分钻孔煤层合并，难以区分，让地震施工方利用时间剖面，帮助进行了区分。

2、ZK1403孔当时钻探打至420m左右时，地质人员判断已到老地层，但从地震时间剖面反映情况分析，在420m下部还有煤层，并且推算煤层底板埋深在520m左右。最后钻孔验证到埋深527m还有单层55m的厚煤层（见图4）。给施工方挽回单孔63m的煤厚。为进一步探明该区域内煤炭资源储量做出了重要贡献。

3、ZK1805孔根据地震时间剖面，在125ms、250ms、418.75ms处出现三个主要强相位，但125ms处不是主要煤组，在250ms处相位相对较弱，418.75ms 处相位较强，250ms—418.75ms中间夹杂多个连续性较好的弱相位。认为是厚煤层的反映，所以预测大约在埋深222m—392 m左右见到厚煤层。钻孔验证情况和地震时间剖面推断情况基本一致。（见图5）

4、ZK1807孔当时地震报告解释没有煤层，判断应为火烧区的反应特征，经

打孔验证，最终孔深173.64m 见到二叠系下统阿尔巴萨依组，未见煤层，与报告成果相符,得到施工方和新疆地质大队认可。（见图6）

5、D10测线解释为一背斜顶部，致使煤组缺失或变薄，通过验证与解释成果相符。（见图8）

图4 ZK1403号钻孔在时间剖面图上的反应 图5 ZK1805号钻孔在时间剖面图上的反应

图6火烧区在时间剖面图上的反应 图7断点在时间剖面图上的反应

T 17波

T 23波 T X 波

T 29波 火烧区

图8 D10线在时间剖面图上的反应

七、结论

通过本次二维地震勘探可以看出，在表、浅、深层地震地质条件复杂的低山丘陵戈壁滩中，野外数据采集、资料处理中加大投入成本，采取一定技术措施，也能够取得比较理想的勘探成果。本次勘探成果及验证情况对新疆沙尔湖煤田的地质构造、煤层火烧区、厚煤层在时间剖面上的反射波特征提供了一定工作经验。

[1] 关民全，等.新疆哈密市沙尔湖煤田东部二勘查区普查二维地震勘探报告[R].河北邯郸：中国煤炭地质总局水文物测队，2009.

[2] 陈红恩，等.高精度三维地震勘探技术在青藏高原沙漠戈壁区煤田的应用[J].中国煤田地质，2007，19（s2）.

作者姓名：关民全；性别：男；出生年：1980年11月；籍贯：陕西澄城；毕业院校：宝鸡文理学院；专业：计算机科学；职称：物探工程师、爆破工程师；职务：矿井物探研究所所长；学历：本科；从事工作：煤田地面地震勘探、煤田井下物探；研究方向：煤田地震勘探；工作单位：中国煤炭地质总局水文物测队；联系方式：138********；电子信箱：gmq19791103@https://www.wendangku.net/doc/8a3404536.html,；邮寄地址：河北省邯郸市邯山区水文路1号水文物测队；邮编056001