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应用三维地震勘探技术控制复杂构造的实例

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应用 三维 地震 勘探 技术 控制 复杂 构造 实例
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文 章 编 号 :100926825 (2009) 0720134202应 用 三 维 地 震 勘 探 技 术 控 制 复 杂 构 造 的 实 例收 稿 日 期 :2008210219作 者 简 介 :成 莲 花 (19632 ) ,女 ,助 理 工 程 师 ,山 西 省 煤 炭 地 质 物 探 测 绘 院 ,山 西 晋 中   030600成 莲 花摘   要 :通 过 具 体 工 程 实 例 ,对 地 质 概 况 和 地 震 地 质 条 件 进 行 了 分 析 ,介 绍 了 三 维 地 震 勘 探 野 外 数 据 的 采 集 ,探 讨 了 三 维地 震 勘 探 的 主 要 技 术 难 点 及 措 施 ,指 出 三 维 地 震 勘 探 关 键 在 基 岩 出 露 地 段 的 资 料 采 集 上 。关 键 词 :三 维 地 震 ,勘 探 ,复 杂 构 造 ,野 外 数 据 采 集中 图 分 类 号 : 献 标 识 码 : 某 勘 探 区 内 地 形 、 地 质 条 件 复 杂 ,地 形 起 伏 较 陡 ,最 大 相对 高 差 大 ,浅 层 岩 性 多 变 ,爆 炸 成 孔 困 难 。 应 用 三 维 地 震 勘 探 技术 控 制 较 大 构 造 存 在 诸 如 检 波 线 的 辅 设 、 检 波 器 耦 合 、 激 发 层 位的 选 择 等 诸 多 难 题 。 本 文 就 应 用 三 维 地 震 勘 探 技 术 控 制 较 大 构造 作 一 些 粗 浅 的 分 析 认 识 。勘 探 区 地 形 较 陡 ,基 本 上 为 基 岩 出 露 ,黄 土 覆 盖 较 少 ,本 次 三维 地 震 勘 探 的 地 质 任 务 是 :查 明 区 内 落 差 不 小 于 5 m 的 断 层 的 性质 、 产 状 及 延 伸 长 度 ,其 平 面 摆 动 误 差 应 控 制 在 20 m 以 内 ,控 制主 要 可 采 煤 层 (3 号 、 15 号 )的 起 伏 形 态 。1   地 质 概 况1. 1   地 层区 内 基 本 上 基 岩 裸 露 ,零 星 出 露 有 二 叠 系 地 层 。 区 内 赋 存 地层 由 老 至 新 有 :奥 陶 系 中 统 峰 峰 组 (、 石 炭 系 中 统 本 溪 组 (、上 统 太 原 组 (、 二 叠 系 下 统 山 西 组 ( 、 下 石 盒 子 组 ( 、 上 统上 石 盒 子 组 ( 新 生 界 第 四 系 (Q)地 层 。1. 2   煤 层主 要 可 采 煤 层 3 号 煤 层 位 于 山 西 组 下 部 ,上 距 岩24. 08 m~ 48. 53 m ,平 均 37. 39 m ;下 距 岩 0 m~ 12. 80 m ,层 位 稳 定 ,平 均 煤 厚 4. 9 m。 顶 板 主 要 是 泥 岩 、 砂 质 泥 岩 ,次 为 粉砂 岩 ,局 部 为 中 、 细 粒 砂 岩 ;底 板 主 要 是 泥 岩 、 砂 质 泥 岩 ,个 别 中 、细 粒 砂 岩 或 粉 砂 岩 为 全 区 稳 定 的 主 要 可 采 煤 层 。15 号 煤 层 上 距 灰 岩 平 均 4. 30 m ,煤 厚 1. 94 m~5. 92 m ,平 均 3. 95 m ,结 构 简 单 ~ 复 杂 ,含 0 层 ~ 12 层 泥 岩 夹 矸 ,一 般 2 层 ~ 3 层 ,煤 层 稳 定 ,也 为 全 区 主 要 可 采 煤 层 之 一 。由 于 煤 层 与 其 顶 、 底 板 围 岩 存 在 明 显 的 波 阻 抗 差 异 ,能 够 形成 能 量 强 、 波 形 突 出 、 可 识 别 的 反 射 波 ( 和 。1. 3   井 田 构 造本 区 位 于 沁 水 复 式 向 斜 的 东 翼 南 段 ,晋 获 褶 断 带 的 西 侧 ,基本 构 造 形 态 为 褶 曲 构 造 。 发 育 1 条 断 层 ,构 造 线 方 向 及 地 层 总 体走 向 北 北 东 ,地 层 倾 向 北 西 西 ;煤 层 倾 角 4° ~ 10° 。2   地 震 地 质 条 件表 、 浅 层 地 震 地 质 条 件 。 本 区 浅 层 可 划 分 为 两 种 类 型 。黄 土 覆 盖 区 :零 星 分 布 于 山 梁 半 坡 上 ,岩 性 以 含 砂 黏 土 及 砂质 黏 土 为 主 ,厚 度 变 化 在 0 m~ 4 m。基 岩 出 露 区 :出 露 岩 性 为 中 细 粒 砂 岩 、 砂 质 泥 岩 及 泥 岩 ,岩 石风 化 严 重 。复 杂 的 地 形 条 件 和 浅 层 地 质 结 构 ,对 地 震 波 的 激 发 和 接 收 十分 不 利 。中 、 深 层 地 震 地 质 条 件 。 本 区 地 层 较 为 平 缓 ,煤 系 地 层 沉 积旋 清 晰 ,主 要 标 志 层 间 距 变 化 小 且 稳 定 ,山 西 组 3 号 煤 层 厚 且全 区 稳 定 ,与 其 顶 、 底 板 围 岩 存 在 明 显 的 波 阻 抗 差 异 ,能 够 形 成 能量 强 、 波 形 突 出 、 稳 定 且 全 区 可 连 续 追 踪 对 比 的 反 射 波 ( ) ,是本 次 地 震 勘 探 的 主 要 目 的 波 ,也 是 地 质 解 释 的 主 要 依 据 ,但 由 于本 区 3 号 煤 层 埋 藏 较 浅 ,约 150 m 左 右 ,有 效 波 受 声 波 、 面 波 等 干扰 波 的 影 响 较 大 。 太 原 组 15 号 煤 层 稳 定 ,煤 层 较 薄 ,加 之 受 3 号煤 层 反 射 波 屏 蔽 作 用 ,反 射 波 ( 较 弱 ,但 基 本 可 连 续 追 踪 。3   三 维 地 震 勘 探 野 外 数 据 采 集为 了 进 一 步 了 解 区 内 表 浅 层 及 中 深 层 地 震 地 质 条 件 和 有 效波 、 干 扰 波 发 育 情 况 及 特 征 ,获 得 高 信 噪 比 、 高 分 辨 的 煤 层 反 射波 ,以 选 择 适 应 本 区 施 工 的 最 佳 激 发 条 件 、 接 收 条 件 、 仪 器 因 素 及观 测 系 统 ,确 定 压 制 干 扰 波 、 提 高 信 噪 比 的 措 施 。 首 先 对 该 区 进行 了 试 验 点 波 场 调 查 ,激 发 井 深 和 药 量 的 试 验 ,组 合 爆 炸 试 验 ,接收 条 件 试 验 以 及 采 集 参 数 的 选 择 试 验 。1)本 次 地 震 勘 探 采 用 8 线 8 炮 制 束 状 规 则 观 测 系 统 ,每 束 线8 条 接 收 线 、 8 条 炮 线 ,每 条 线 40 道 接 收 、 每 放 一 炮 320 道 接 收 。激 发 层 位 据 试 验 结 论 进 行 ,激 发 方 式 选 择 单 边 激 发 ,激 发 炮 线 距20 m、 炮 点 距 50 m ,接 收 线 距 40 m、 道 距 10 m。 格 5 m ×10 m ,叠 加 次 数 16 次 (横 向 4 次 、 纵 向 4 次 ) ,偏 移 距 10 m。2)激 发 因 素 。基 岩 地 段 :井 深 2. 5 m ,单 井 ,药 量 1 井 深 小 于 2. 5 m ,组合 井 ,药 量 1 2。黄 土 覆 盖 区 :孔 深 小 于 4 m 时 ,采 用 双 孔 组 合 ,直 至 打 到20 40 岩 风 化 层 为 止 ,药 量 1 2。 孔 深 在 4 m 以 上 ,单 井 ,药 量 1 )接 收 因 素 。 选 择 自 然 频 率 60 波 器 ,3 串 组 合 、 无 组 内距 方 式 接 收 。4   主 要 技 术 难 点 及 措 施1)区 内 沟 谷 纵 横 ,地 形 起 伏 大 ,灌 木 、 松 树 林 茂 密 ,复 杂 的 地形 给 检 波 线 铺 设 、 成 孔 、 接 药 放 炮 及 设 备 搬 运 带 来 极 大 困 难 。2)对 于 井 深 3 m 左 右 的 浅 井 来 说 ,由 于 爆 炸 产 生 的 声 波 等 高频 随 机 噪 声 干 扰 非 常 强 烈 ,直 接 影 响 浅 层 和 近 道 的 资 料 质 量 。 针对 这 种 情 况 ,采 取 埋 井 、 井 口 压 砂 袋 等 压 制 声 波 ,削 弱 由 声 波 产 生的 高 频 随 机 干 扰 ,对 提 高 资 料 的 信 噪 比 效 果 明 显 。5   资 料 处 理 和 解 释根 据 本 次 三 维 地 震 勘 探 的 地 质 任 务 要 求 ,结 合 本 区 资 料 的 特点 ,为 了 达 到 “ 高 分 辨 率 、 高 信 噪 比 、 高 保 真 度 ” 的 处 理 目 标 ,针 对该 区 的 地 质 特 点 在 资 料 处 理 时 重 点 抓 住 空 间 属 性 的 建 立 、 速 度 分析 、 三 维 地 表 一 致 性 反 褶 积 、 剩 余 静 校 正 及 三 维 保 幅 叠 加 、 全 三 维·431·第 35 卷 第 7 期2 0 0 9 年 3 月                     山 西 建 筑                              35 7  2009    文 章 编 号 :100926825 (2009) 0720135202岩 体 力 学 参 数 确 定 方 法 研 究收 稿 日 期 :2008211207作 者 简 介 :陆 胜 利 (19662 ) ,男 ,工 程 师 ,中 铁 十 九 局 集 团 第 四 工 程 有 限 公 司 ,辽 宁 辽 阳   111000陆 胜 利摘   要 :结 合 理 论 及 实 践 成 果 ,研 究 探 讨 了 岩 体 力 学 参 数 的 确 定 方 法 ,方 法 大 致 有 :室 内 试 验 、 现 场 试 验 、 位 移 反 分 析 、 现场 工 程 地 质 调 查 和 室 内 计 算 等 ,从 而 准 确 确 定 岩 体 参 数 ,保 证 模 型 计 算 结 果 的 正 确 性 。关 键 词 :岩 体 参 数 ,室 内 试 验 ,现 场 试 验 ,位 移 反 分 析 ,室 内 计 算中 图 分 类 号 : 献 标 识 码 : ,在 各 类 工 程 的 设 计 、 施 工 中 越 来 越 多 的 借 助 于 数 值 计算 ,如 采 用 有 限 元 、 边 界 元 、 离 散 元 等 等 。 这 些 数 值 方 法 给 工 程 设计 施 工 提 供 了 极 大 的 便 利 ,大 大 节 约 了 时 间 与 投 资 ,并 且 随 着 各种 勘 测 手 段 的 完 善 ,这 种 方 法 也 是 未 来 工 程 设 计 的 发 展 方 向 之 一 。理 论 和 实 践 都 表 明 :模 型 的 准 确 度 和 参 数 的 精 确 度 是 保 证 模型 计 算 结 果 正 确 性 的 基 础 ,岩 体 参 数 的 不 准 确 是 数 值 计 算 产 生“ 垃 圾 进 、 垃 圾 出 ” 的 根 本 原 因 。 本 文 结 合 理 论 与 实 践 成 果 ,对 岩体 参 数 确 定 的 方 法 进 行 探 讨 ,可 以 结 合 具 体 工 程 实 际 对 这 些 方 法做 出 恰 当 的 选 择 ,以 指 导 工 程 实 践 。1   岩 体 参 数 的 确 定 方 法岩 体 参 数 的 确 定 方 法 多 种 多 样 ,本 着 参 数 选 择 合 理 和 易 于 获取 的 原 则 ,我 们 对 如 下 方 法 进 行 探 讨 :室 内 试 验 、 位 移 反 分 析 、 现场 试 验 、 现 场 工 程 地 质 调 查 和 室 内 计 算 。1. 1   室 内 试 验这 种 方 法 应 用 最 多 ,工 程 界 最 熟 悉 。 主 要 有 :通 过 岩 体 的 单轴 压 缩 试 验 确 定 岩 体 的 单 轴 抗 压 强 度 ,弹 性 模 量 和 泊 松 比 。 通 过岩 体 的 三 轴 压 缩 试 验 确 定 岩 体 的 抗 剪 强 度 — — — 内 聚 力 和 摩 擦 角 。通 过 岩 体 卸 围 压 试 验 研 究 岩 体 卸 荷 过 程 中 的 变 形 和 能 量 变 化 特点 ,确 定 卸 载 时 岩 体 的 参 数 ,如 弹 模 、 泊 松 比 、 内 聚 力 、 摩 擦 角 。1. 2   位 移 反 分 析位 移 反 分 析 方 法 是 根 据 现 场 实 测 的 位 移 值 ,计 算 地 应 力 和 材料 性 质 等 参 数 ,可 采 用 解 析 法 、 有 限 元 等 方 法 以 及 弹 性 、 弹 塑 性 等本 构 模 型 进 行 求 解 。 而 位 移 反 分 析 的 方 法 主 要 分 为 两 类 :直 接 逼近 法 和 逆 过 程 法 。 由 于 围 岩 本 构 关 系 的 复 杂 性 ,目 前 的 逆 过 程 方法 的 位 移 反 分 析 研 究 计 算 大 都 采 用 了 线 弹 性 等 假 设 ,这 样 就 与 工程 实 际 情 况 相 去 甚 远 。偏 移 等 环 节 ,获 得 了 信 噪 比 高 、 连 续 性 好 的 三 维 数 据 体 。 由 于 野 外数 据 采 集 认 真 和 处 理 资 料 精 细 ,全 区 取 得 了 较 好 的 数 据 体 ,根 据《 煤 炭 煤 层 气 地 震 勘 探 规 范 》 ,从 三 维 数 据 体 按 40 m × 80 m 网 度 所抽 取 的 垂 直 时 间 剖 面 进 行 了 质 量 评 价 。 剖 面 总 长 71. 85 其 中Ⅰ 类 剖 面 长 为 64. 835 占 90. 24 % ; Ⅱ 类 剖 面 长 为 6. 25 占8. 70 % ; Ⅲ 类 剖 面 长 为 0. 765 占 1. 06 % ; Ⅰ 类 + Ⅱ 类 剖 面 为98. 94 % ,剖 面 质 量 高 于 规 范 和 设 计 要 求 。6   地 质 成 果本 次 三 维 地 震 勘 探 取 得 了 品 质 较 高 的 以 5 m × 5 m × 1 单 元 的 三 维 数 据 体 ,在 此 基 础 上 获 得 了 丰 富 的 地 质 成 果 。 查 明 了勘 探 区 内 3 号 煤 层 的 起 伏 形 态 和 埋 藏 深 度 ,控 制 了 勘 探 区 内15 号 煤 层 的 起 伏 形 态 和 埋 藏 深 度 ,并 编 制 出 3 号 、 15 号 煤 层 的 底板 等 高 线 图 。 查 明 波 幅 不 小 于 10 m 的 褶 曲 4 条 ,地 层 倾 角 一 般为 5° ~ 8° ;查 明 了 落 差 不 小 于 5 m 的 断 层 3 条 ,解 释 了 落 差 小 于5 m 的 断 层 6 条 ,共 计 9 条 断 层 ,其 中 层 位 于 勘 探 区 北 部 ,横贯 全 区 ,为 较 为 复 杂 的 断 裂 构 造 ,区 内 3 号 煤 层 底 板 平 面 图 控 制长 度 为 2 250 m ,走 向 近 W~ 倾 向 E~ 倾 角 约70° ,控 制 最 大 落 差 77 m ,时 间 剖 面 上 反 映 为 反 射 波 同 相 轴 错 断(3 号 ,15 号 ) 。7   结 语本 次 勘 探 部 分 成 果 得 到 了 验 证 ,已 掘 进 的 巷 道 对 层 进行 了 详 细 揭 露 ,断 层 平 面 位 置 、 落 差 、 性 质 及 沿 展 长 度 与 地 震 控 制基 本 一 致 。 另 外 ,巷 道 所 揭 露 的 3 号 煤 层 底 板 深 度 误 差 在 0 m~4 m 之 间 。本 次 三 维 地 震 勘 探 关 键 是 在 基 岩 出 露 地 段 的 资 料 采 集 上 ,充分 掌 握 了 表 浅 层 地 震 地 质 条 件 ,取 得 了 高 信 噪 比 的 原 始 资 料 ;资料 处 理 上 重 点 做 好 了 一 次 静 校 正 、 人 工 剔 除 噪 声 和 剩 余 静 校 正 ,通 过 叠 后 反 褶 积 提 高 分 辨 率 ;在 资 料 解 释 上 通 过 人 机 联 作 ,利 用纵 横 及 任 意 方 向 剖 面 、 水 平 切 片 、 层 拉 平 切 片 显 示 等 常 规 处 理 成果 资 料 ,同 时 结 合 相 干 体 、 方 差 体 时 间 剖 面 、 平 面 、 顺 层 切 片 等 互相 对 比 ,互 相 验 证 ,从 多 角 度 来 综 合 各 方 面 信 息 及 其 异 常 ,进 行 断层 、 陷 落 柱 等 各 类 地 质 现 象 的 解 释 ,最 终 完 成 地 震 资 料 的 精 确 解释 ,为 矿 方 提 供 可 靠 的 地 质 成 果 。参 考 文 献 :[1 ]   唐 建 益 ,方   正 . 煤 矿 采 区 实 用 地 震 勘 探 技 术 [ M ]. 北 京 :煤炭 工 业 出 版 社 ,of by on of of of is s on of s 31·     第 35 卷 第 7 期2 0 0 9 年 3 月                             山 西 建 筑                        35 7  2009
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