李强
陕西省煤田物探测绘有限公司
摘要：为了掌握复杂地质条件下的主采煤层的赋存状况及采区内断层、褶曲、陷落柱的基本特征，以某煤业为试验点，采用三维地震勘探技术对试验区内地质构造进行探测，设计了可靠的数据采集参数及合理的观测系统。结果表明，应用三维地震勘探所获得的反射波效果较好，能够较好地反映出煤层的起伏形态与地质构造。鉴于此，本文就三维地震勘探技术在复杂地质条件下的应用展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：三维地震勘探；安全高效生产；资料解释
1.框架结构震害三维模型制作流程
1.1准备工作
为了合理的模拟框架结构的破坏特征，首先需要收集框架结构的震害资料，本文收集到了汶川地震中某中学一幢框架教学楼的图纸及相关的震害照片资料如图1所示，以此为例实施框架结构的震害模拟过程。
图1某中学教学楼震害图
1.2三维模型的制作方法应用
3dsMax建立框架结构模型的方法比较简单，制作流程一般先将平面图形进行矢量化，然后按照底层框架柱，填充墙的顺序应用3dsMax挤出建模的方法建立模型。梁，柱，填充墙组合成一个标准层，然后复制标准层，建立屋盖，完成初步建模。最后按照结构的实际材质，赋予模型，形成完好的三维建筑模型[1]。
1.3框架结构震害特征的表现形式
根据GB/T24335—2009建(构)筑地震破坏等级划分标准的规定，框架结构的破坏可以分为5个等级即:基本完好、轻微破坏、严重破坏、倒塌。从震害模拟的角度分析:轻微破坏主要表现为个别框架梁、柱构件出现细微裂缝，充墙内部或与框架交接处有明显裂缝等破坏形态。这些破坏可以通过纹理贴图来表现。中等破坏、严重破坏主要表现为大量填充墙倒塌或者大量框架柱柱头出现塑性铰，或者框架柱出现倾斜等等。此类破坏形态的模拟则需要实际建立破坏的构件模型来表现[2]。
2.三维地震技术在探测煤矿地质构造中的应用
2.1某煤矿首采区地质条件
从煤层赋存特点来看，该区煤层埋深适中，平均埋深约600m，而且煤层全区分布，厚度稳定，煤层倾角较小(10°左右)，煤与围岩物性差异较大，煤层与围岩界为良好的反射界面，对地震波的接收有利。但该区煤层层数多,每层煤都对地震的传播产生屏蔽作用，从而使得深部煤层反射波能量变弱，不易分辨。新生界底界面和白垩系厚砾石层这两个强反射界面对下伏煤层的反射波也有较大的屏蔽作用。另外，煤层间距较小，在垂向上不利于地震反射波分辨煤层。总的来说，该区中层地震地质条件较差[3]。
2.2施工参数观测系统的确定
主要考虑了勘探区地形条件、目的层赋存状态、构造发育程度、反射波的发育情况以及仪器设备等，依据前期观测系统、采集参数的室内技术论证及现场试验情况综合分析，确定了施工参数。
2.3地震资料解释
2.3.1反射波层位的标定
本区发育的主要反射波组如下：Tn 波：来自于新生界底界形成的反射波组，该波组能量强，两个强相位，全区可连续追踪。Tk 波：来自于白垩系砾石层形成的反射波组，该波组能量强，一至两个强相位，全区可连续追踪。T7波：来自于7煤层形成的反射波，该波组局部区域能量较强，部分地区可追踪。T8波：来自于8煤层形成的反射波，该波组能量较强，波组特征明显，全区可连续追踪。T13波：来自于13煤层形成的反射波，该波组大部区域能量较强，和T8波间距稳定，基本可连续追踪[4]。T15波：来自于15煤层形成的反射波，该波组大部区域能量较强，和T13波间距稳定，基本可连续追踪。T17波：来自于17煤层形成的反射波，该波组能量较弱，和T15波间距稳定，基本可连续追踪。
2.3.2断层解释
在地震时间剖面上，解释断点的依据为反射波（波组）同相轴的错断、分叉合并、扭曲及同相轴产状突变（落差较小的断层）等；将断点组合为断层的依据是：相邻地震时间剖面上的断点显示特征和性质一致；相邻断点落差接近或有规律变化，追踪和组合的断层符合区内的构造规律。
2.3.3煤层露头解释
三维地震勘探由于新生界底界面发射波不甚发育，不能连续追踪，故在看不到新生界底界面的剖面上选择煤层反射波尖灭的地方作为隐伏露头位置。由于勘探区内白垩系底界面反射波不甚发育，煤层露头主要根据煤层反射波消失位置确定，因而可能造成地震解释上的误差。
2.4地质成果
2.4.1煤层赋存情况
勘探区内煤层底板起伏形态总体上为一倾向SEE的单斜构造，倾角在东部和西部较大（8°左右），中部较小（2°左右）。在勘探区西北部发育有向斜构造，其轴向为近 SN 向。其中，8 煤层、13 煤层和 15 煤层在勘探区西部边界附近存在隐伏露头，露头走向为NNW。
2.4.2褶曲情况
勘探区整体形态为一倾角较缓的单斜构造，局部发育有小型褶曲，其中较大的褶曲为勘探区西北部发育的轴向近 SN 的向斜构造，该向斜构造轴向长度约1200m，两翼宽度约500m。
2.5勘探效果
本次三维地震勘探使用了正确的施工方法、合理的观测系统和采集参数，获得了品质较高的原始资料，共完成线束 16 束，施工面积 17.52km2，满覆盖面积11.32km2，勘探面积 10.81km2，共完成生产物理点 5420个，试验物理点87个，总物理点5507个，为全面完成地质任务奠定了良好的基础。随后根据本区的特点，选用了正确的处理流程，处理中选用合理的参数，获得了较高品质的三维数据体[5]。
（1）查明了勘探区内 8 煤、13 煤、15 煤和 17 煤层落差大于等于 5m 的断层，并对小于 5m 的断层予以了解释，全区共解释断层 20 条，其中正断层 19 条，逆断层 1条，走向多为 NE 或 NNE 向，对所解释的 20 条断层按可靠程度进行了分类，其中可靠断层7条，较可靠断层10条，控制较差断层2条，未评级断层1条；按落差大小分类，落差大于50m的断层1条，31~50m的断层1条，11~30m 的断层 6 条，5~10m 的发现新 11 条，小于 5m的断层1条；
（2）查明了勘探区内 8 煤、13 煤、15 煤和 17 煤层的底板起伏形态，勘探区内煤层底板起伏形态总体上为一倾向SEE的单斜构造，频角在东部和西部较大，中部较小。在探区西北部发育有向斜构造,其轴向为近SN向；
（3）查明了区内各主要煤层露头位置，没有发现明显地质异常体；
结语
综上所述，在探测煤矿地质构造中应用三维地震技术，为展开全面的探测活动提供技术支持，更好进行二次分析，给出较为科学且符合实际的解释资料。能分析出浅层区和深层区的地震地质条件，能反映煤矿三维地震全程地质情况，进行成孔作业需考虑地表和地形条件，另外运用三维地震技术还能解释地震地质和煤层区。
参考文献：
[1]崔庆辉,尚新民,滕厚华,关键,芮拥军.高密度三维地震观测系统设计技术与应用[J].石油物探,2020,59(01):12-22+59.
[2]曹云涛.浅谈三维地震解释技术[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(01):213-214.
[3]孔令军.三维地震勘探在复杂矿山勘查中的应用[J].世界有色金属,2019,(20):157-158.
[4]蒲青.基于三维地震勘探法的矿山采空区综合探测研究[J].世界有色金属,2019,(24):135-136.
[5]李江华,廉玉广,窦文武,焦阳,李梓毓.槽波地震反射法探测地质构造应用研究[J].煤炭科学技术,2019,47(12):201-206.