地山丘陵区煤田地震勘探外业施工实践.pdf

收稿日期 2009 - 03 - 04 作者简介陈 冕1979 - ,男,河南郑州人, 2002年毕业于吉林大 学地球科学学院,中国地质大学在职硕士,工程师,主要研 究地震勘探资料处理。 低山丘陵区煤田地震勘探 外业施工实践 陈 冕 1, 2 ,刘绍伟 2 1. 中国地质大学地空学院,湖北 武汉 430074; 2.河南省煤田地质局物探测量队,河南 郑州 450009 摘 要以河南省煤田地质局物探测量队在河南登封芦店煤矿的施工为例,简要介绍了低山丘陵区 地震勘探外业施工通过仔细踏勘、 精心设计、 充分试验、 科学管理和认真施工提高原始资料的品质 的情况。 关键词低山丘陵;煤田地震勘探;外业 中图分类号 T631. 82 文献标识码B 文章编号 1671 - 749X2009 05 - 0087 - 03 0 引言 低山丘陵区的地震勘探数据采集是煤田勘探的 一项重要研究内容。山地地形陡峭,岩性变换大,成 孔时需要利用多种成孔设备且成孔机械搬运困难; 丘陵区地形切割剧烈,沟壑发育,造成了测线布设的 极大困难。同时,地震记录信噪比低。地形高差大 容易造成信号畸变,在坡积物中激发能量散射严重 而在坚硬岩石中激发干扰强烈;地形复杂地区地下 目的层构造形态往往也比较复杂。这些都给低山丘 陵区的地震勘探数据采集带来了一定的困难。近年 来,河南省煤田地质局物探测量队在低山丘陵地区 进行了大量的地震勘探施工,逐步总结出了此种地 震地质条件的地震勘探野外数据采集的工作方法与 技术措施,取得了较好的地质效果。本文对郑煤集 团芦店区煤普查地震勘探情况作简要分析。 1 勘探区概况 1. 1 自然概况 芦店区位于登封煤田的东北部,东北部与郑煤 集团米村煤矿相邻。行政区划西东分属河南省登封 市和新密市管辖。区内大部分为第三系、 第四系地 层所覆盖,地貌形态属剥蚀、 侵蚀山地,以中低山- 丘陵为主,冲沟发育,地势高低起伏,大多数为三叠 系金斗山砂岩风化剥蚀地貌和黄土风成堆积地貌。 山陵多为抗风化力强的砂岩与灰岩,有些山顶尚残 存厚度不大的砾石层,海拔标高在 225. 21～ 470. 0 m之间。区内主要河流有发育于登封市境内 的石淙河和发育于新密市境内的双洎河,切割较浅, 主要靠大气降雨补给,属于淮河水系。 1. 2 地质概况 区内大部分地区基岩出露,黄土覆盖区很少。 本区地层发育正常,由老到新依次为寒武系辛集 组、 馒头组、 毛庄组、 徐庄组、 张夏组、 崮山组、 长山 组、 凤山组,奥陶系中统马家沟组,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、 平项山组、 土门组,三叠系下统圈门 组、 中统二马营组、 上统延长组,第三系砂泥岩及第 四系黄土层。本区位于登封煤田颖阳-芦店向斜的 东段,地层走向大致呈北东向,部分作东西向偏转。 区内构造严格受纬向构造带的控制,后期区域上的 北西向构造亦有一定的干扰和影响,以断裂及滑动 构造为主,断裂分为东西向、 北东向、 西北向三大组, 多为高角度的正断层,少数为逆断层,滑动构造切割 上述各组断层。 本区主要煤系地层有石炭系上统太原组、 二叠 系下统山西组、 下石盒子组及上统的上石盒子组共 9个煤组, 12个煤层,总厚度约为655. 33 m,其中赋 78第5期 陈 冕 刘绍伟 低山丘陵区煤田地震勘探外业施工实践 存于山西组底部的二1煤为主要可采煤层,太原组 底部的一1、 二2煤局部可采。煤层总厚11. 50 m,其 中主采、 局部可采煤层厚5. 80 m。 1. 3 地震地质条件 区内浅层地震地质条件分为基岩出露区、 薄黄 土覆盖区和厚黄土覆盖区三类。其中基岩出露区三 叠系、 第三系基岩大片出露,岩性为中、 细粒砂岩或 砂质泥岩,由于能激发出频率较高的有效波,且波速 较高,静误差值较小,但成孔困难。黄土覆盖区土层 厚度0～30 m,土层干燥并有多层砾石层赋存,该底 层对地震波高频成分具有强烈的吸收作用,并且波 速低,在地形变化时静误差值较大。 测区地层沉积较为齐全,其中老第三系波速约 为3 180～3 360 m /s,三叠系波速3 320～3 400 m / s,其顶界与老第三系呈不整合接触,为非良好的反 射界面,且由于该界面赋存较浅,不能获得有效地震 反射波。二1煤层厚度稳定,结构简单,煤层波阻抗 与围岩砂泥岩波阻抗有较大差异,具有形成强反射 波的良好条件。但由于本勘探区内发育滑动构造, 滑动构造主滑面沿着二1煤层上部通过,受其影响, 在煤层上部形成了一个厚度不等的破碎带,这些直 接影响到煤层反射波的正常形成。 2 野外数据采集方法试验研究 2. 1 低速带调查 本次采用小折射法对全区低速带变化情况进行 了调查,使用检波点距为 1、2、5、10、5、2、1,共完成 小折射物理点20个。调查结果表明,测区内低速带 较薄,一般为2～3. 5 m,速度为300～500 m /s。 2. 2 施工条件试验 为取得适合本区的施工参数,经过实地踏勘,针 对本区的不同浅表层条件,在区内均匀选择了6个 试验点,分别对薄、 厚黄土区和基岩出露区井深、 炸 药量、 检波器主频、 偏移距等因素进行充分试验和研 究。其中有3个较为典型的试验点。 试验点2位于勘探区的东北部, D900线的 5800附近。为厚黄土覆盖区,地形高低起伏,沟壑 纵横,土层中多夹杂礓石、 砾石或坡积物。首先以2 kg炸药量进行7 m、10 m、13 m、16 m、19 m、22 m、25 m、28 m井深试验。结果表明,在13 m以浅,面波干 扰严重,反射层位杂乱无章; 16～22 m面波有所减 小,目的层反射不清,但隐约可见; 22 m以上时记录 面貌较好,有效波突出。25 m与28 m记录差异不 明显。又分别用25 m井深进行了1 kg、2 kg、3 kg、4 kg炸药量试验,使用2 kg炸药量的记录面貌比1 kg 明显改善, 3 kg比2 kg稍好, 3 kg与4 kg差别不明 显。检波器主频对比试验中,分别用主频为100 Hz、60 Hz、40 Hz检波器对比,在相同井深、 药量下, 60 Hz明显好于100 Hz, 40 Hz比60 Hz稍好。 试验点3位于勘探区西南部,联络线L1附近。 此处为基岩出露区,风化程度较低。以1 kg炸药量 间隔0. 5 m进行井深试验,结果表明井深在1 m以 上时,目的层隐约可见,声波干扰较强; 2. 5 m以上 时,声波干扰有所减少,目的层有所连续。又分别对 2孔、4孔、6孔组合进行了试验。结果表明, 1～2. 5 m时, 2孔组合较好; 1 m以下4孔组合较好。由于 孔深较浅,药量试验仅用1 kg、2 kg进行了比较,结 果表明2 kg比1 kg稍好。检波器主频对比试验中 40 Hz比60 Hz稍好。 试验点5位于测区中部, D500线2700附近。 为薄黄土覆盖区。井深变化较大,从4～18 m,井深 试验采用4 m、9 m、11 m、13 m、15 m、17 m、18 m。 结果表明, 15 m、17 m、18 m目的层都有显示, 17 m 比15 m稍好, 18 m与17 m差别不大。又对10 m 以下的进行了组合试验,结果差异不大。药量试验 进行了2 kg、3 kg的对比试验, 3 kg比2 kg稍好。 2. 3 试验结论 激发因素激发孔深定为18 m,药量3 kg。若 打不到18 m则打到打不动为止,当井深大于10时 打一个孔,药量3 kg;井深5～10 m时打2孔组合, 单孔药量3 kg;井深3～5 m时打2孔组合,单孔药 量2 kg;井深1～3 m时打2孔组合,单孔药量1 kg; 井深小于1米时打4孔组合,单孔药量0. 5 kg。 接受因素检波器采用主频为40 Hz的低频检 波器, 2串2并4个检波器,点堆型埋置。埋置检波 器时先清除表层浮土,再埋置检波器。对于乱石堆 积区,采用填土、 踩实再插置检波器。由于本区地形 复杂,因此使用了轻便、 灵活的德国DMT公司生产 的SUMM IT多道数字地震仪进行施工。由于目的层 深度为400～2 300 m,双程时间约为200～1 200 ms,因此采用记录长度2 000 ms,采样间隔1 ms。同 时为了尽量避免漏掉有用信息,尽可能的保持原始 数据的真实性,采用了全频带接收。 88陕 西 煤 炭 2009年 3 方法措施及质量评价 3. 1 工作方法 本次设计的观测系统为道距10 m,炮距20 m, 接收道为96道,中间点激发。布置测线,检波器埋 置,成孔均根据不同的地表情况,采取相应措施;接 收时,亦根据情况选择40～80 m偏移距,在空炮较 多的地方采用加长排列或变观放炮。 3. 2 技术措施 野外施工生产前对职工进行培训和实际操作训 练,制订具体要求和技术措施来规范野外生产。项 目技术与测量人员在每条线施工前几天进行踏勘, 然后布置测线,设计观测系统。测量成果经展点无 误后方可施工。在施工中特别注重数据激发和接收 条件的控制,检波器埋置要准确到位并做到平、 稳、 正、 直,放炮前要录制环境噪声,对不正常的道要及 时处理。打孔时钻孔尽量保持在测线的一侧,垂直 偏离测线不超过5 m,沿测线方向不能无故移动。 孔深由专人测量和记录,技术人员实时抽查。放炮 时,驱散无关人员,施工人员保持静止状态。 3. 3 野外生产质量评价 本次勘探严格执行煤炭煤层气地震勘探规 范 ,借鉴河南省煤田地质局物测队以往勘探的成 功经验,生产前对本区进行了充分的试验工作,生产 中对每个环节、 每个班组、 每个职工均严格要求,对 生产中遇到的技术难题认真对待和研究,采取了切 实可行的技术措施,取得了相对较好的记录。本次 获得试验记录224张,试验记录全部合格;低速调查 记录20张,全部合格;生产记录4 628张,其中甲级 记录2 665张,占57. 6;乙级记录1 963张,占42. 4。达到了复杂地表条件地区地震勘探的要求,为 圆满完成地质任务打下了坚实的基础。 4 结语 芦店勘探区外业从勘探区的具体情况出发,进 行了充分详细的试验,对本区的激发、 接收条件及相 关内容进行了深入研究,获得了适合该区的施工参 数,为后期的数据处理与解释奠定了基础。与此同 时,施工过程中综合考虑了各种可能遇到的影响因 素,及时加以解决,保证了数据质量。 参考文献 [1] 陆基孟.地震勘探原理上册 [M ].东营石油大 学出版社, 1996. [2] 何樵登.地震勘探原理和方法[M ].北京地质出 版社, 1957. [3] 王振东.浅层地震勘探应用技术[M ].北京地质 出版社, 1988. [4] 唐建益,方 正.煤矿采区实用勘探技术[M ].煤炭 工业出版社, 1998. 下接第112页 闲置机械资源,从不同角度降低机械台班价格。 3. 4 加强质量管理,控制返工率 在施工过程中,要严把工程质量关,各级质量自 检人员定点、 定岗、 定责、 加强施工工序的质量自检 和管理工作真正贯彻到整个过程中,采取防范措施, 消除质量通病,做到工程一次成型,一次合格,杜绝 返工现象的发生,避免造成因不必要的人、 财、 物等 大量的投入而加大工程成本。 3. 5 加强合同管理,控制工程成本 合同管理是施工企业管理的重要内容,也是降 低工程成本,提高经济效益的有效途径。项目施工 合同管理的时间范围应从合同谈判开始,至保修日 结束止,工程项目管理中,成本控制是管理的重中之 重,只有不断总结,寻求成本控制内在规律,揭示成 本控制重点环节,采取有效成本管理手段降低工程 成本,才能使成本目标得到有效控制,最大限度地实 现工程盈利。 参考文献 [1] 丛培经,主编.工程项目管理第三版 [M ].北 京中国建筑工业出版社, 2006. [2] 中国建设工程造价管理协会,编.建设工程造价 管理相关文件汇编[M ].北京中国计划出版社, 2006. 98第5期 陈 冕 刘绍伟 低山丘陵区煤田地震勘探外业施工实践