贵州水城矿业股份有限公司大湾煤矿刘东明
摘要：通过对大湾煤矿三维地震勘探成果与实际对比分析，认为矿区开展三维地震勘探技术是可行的，是目前矿区查明煤层赋存情况和地质构造行之有效的勘探手段，具有良好的推广前景。
关键词：技改扩能；三维地震勘探；地质构造；巷道揭露；效果评价大湾煤矿原设计生产能力90万吨，通过技改扩能到300万t/a生产能力的矿井，是水矿股份公司千万吨扩能技改的重点工程。通过新建生产能力分别为90万t/a的中井和西井，东井进行扩建提高到120万t/a的生产能力。根据地质勘探报告显示技改区域钻孔控制程度低，大部分地质储量为C级，构造和煤层赋存情况控制程度差，为此，2006年由中国科学院地质与地球物理研究所和陕西省煤田地质局物探测量队对大湾煤矿进行了三维地震勘探。
1三位地震勘探成果本次勘探工作，野外数据采集共完成实验物理点90个，微测井25个，低速带观测物理点22个；三维数据线17束，共计14413物理点，三维地震补充勘探面积约为14.6km2，覆盖了东井二采区、中井、西井范围，克服了诸多技术难点，圆满完成了各项地质任务，取得以下丰富的地质成果。
1.1煤层形态的控制矿区煤系地层稳定，主要标志层间距变化不大，岩性岩相组合特征清楚，在垂直时间剖面上（图1）可以看到第1个较强的相位为2#煤的底板反射波，第4个相位强反射为11#煤的反射波，中间的部分连续、反射较弱的波是5、7#煤的反射波。
由于T2、T11波能量强、波形特征突出、稳定，全区可连续追踪对比，是本次地震勘探的主要目的波，也是地质解释主要依据，从而在局部区域可推测出T4、T9波。经过资料解释，人工编辑后，绘制了2#、4#、7#、9#、11#煤层底板等高线图。
本次三维地震勘探探明了区内2#、4#、7#、9#、11#煤层厚度变化，查明了煤系地层的起伏形态。煤层底板整体形态为一规模巨大的不对称船型向斜（二塘向斜）（图2），大湾煤矿位于向斜的中深部，向斜轴部部位于探区西南之钻孔P18-2、P8-2、P19-8一线，走向NW-SE；向斜NE翼地层较缓，倾角5~10°；SW翼地层较陡，倾角约18~25°，并被边界大断层DF1所破坏。
1.2断层的控制在地震资料解释过程中，充分利用计算机解释软件提供的三维可视化技术、方差体分析技术、立体显示等功能，自动追踪、局部放大、动态浏览。对大小断层进行了逐一连续追踪控制，大大提高了小断层的解释可靠程度（图3）。
本区解释以2#、11#煤层解释为主，根据性质、落差及空间展布规律，2#煤层共解释117条新断层，全部为正断层。其中落差5m以上的94条断层按其可靠程度分别进行了评价，可靠断层46条，较可靠断层48条，落差5m以下的23条。11#煤层解释的断层与2#煤层相比，新解释44条。2#煤层断层在11#不存在的有31条。在同时切断2#煤层、11#煤层的断层中，一般是切割2#煤层断距大于11煤层。在整个勘探区不尽相同，对本区较大断层作了比较分析。
勘探区断裂构造以NW—SE、NE-SW向断层为主，间或发育E-W向断层。其中NW-SE向断层具有规模大、沿地层走向延展、分支断层发育的特点，为控制探区的主要构造因素，其中的DF1与DF22断层构成了本探区的东西边界断层。在向斜NE翼发育与向斜轴部平行的断层，如DF101、DF62、DF43、DF26。在向斜NE翼离轴部远端，发育与轴部成放射状的断层，如DF108、DF95、DF63、DF23等。
在向斜SW翼地层明显变的陡峭，且被DF1断层切割，DF53、DF52、DF54、DF55、DF50、DF34、DF5、DF9、DF2等与DF1相交、切割，相交角度较大甚至垂直。DF22控制勘探区东部边界，在其附近构造比较复杂，DF17、DF18、DF19、DF20相交在一起。
此外区内还发育NE向的小断层，如DF99、DF83、DF85、DF75、DF43等，彼此近似平行。
总之，区内小的断层（小于10米）比较发育，是区内影响矿山井巷开拓与工作面布置的重要因素。
2验证情况东井二采区探采对比：首采面210201面，机、轨巷开门点实际揭露2#煤层底板标高分别为1560.713m和1551.152m；原勘察报告底板等高线为1552.463m和1541.751m.，与实际相差近10m；三维地震勘探显示为1561.441m和1552.107m，与实际相差不到1m（表1）。
原勘察地质报告中的FB23断层是一条由P补2-3和809孔控制的倾向近SN向的最大落差15m的可靠断层，三维地震勘探认为该断层不存在，重新解释了走向近SN向的DF81、DF76及DF85三条断层取代，目前已有210201机巷、补切眼进入了该勘探区，其中机巷未见断层，补切眼遇到DF81断层，地震勘探提供落差4m，实际揭露为4.5m，相差0.5m，平面距离位置相差4m。
中井探采对比：中井主斜井在施工过程中，成功根据三维地震勘探2#煤层底板等高线图推测K570—600m遇到11m落差的正断层。在K578m位置揭露了该断层，与平面距离位置相差7m，且出现大的涌水情况，经实测涌水量为12m?/h。井筒揭露的各煤层与三维地震勘探资料对比底板标高最大误差在2m之内，达到了勘探精度。
西井探采对比：由于西井煤层埋藏较深，地震数据采集较困难，地质解释较误差较大。巷道揭露各煤层，标高均出现3—5m的误差，原勘查报告误差在8—20m；对X10901首采面9#煤层分叉及合并未解析出来，造成后期地质工作被动，但对构造解释较为可靠，X10901面揭露的DF104和DF109断层，地震勘探提供落差14m和13m，实际揭露为14m和12.5m，几乎吻合，平面距离位置相差7—15m。
表1三维地震勘探和原勘探（钻探）与实际揭露最大误差值表
3效果评价通过对巷道揭露的地质资料验证，三维地震勘探对构造的控制比较准确、详细，主要体现在确定断层的落差、走向方向和延展长度、平面位置与实际相对吻合，比原勘查精度高，尤其对解决落差小于10m的断层判断能力有所提高，在确定煤层底板标高精度上看，三维地震勘探的精度均满足矿井建设需要，弥补了中、西井钻孔少，勘查程度低，对煤层的地质构造控制不够的缺陷，加快了大湾煤矿扩能技改工程进度，对矿井的安全生产，采掘布置提供了可靠的地质依据。
三维地震勘探是一种简便、可靠、经济、高效的勘探方法。
大湾煤矿采用三维地震勘探成本约为1205万元，工期7个月，与常规勘探相比，可节省资金910万元，缩短工期23个月。即使利用常规钻探布置，对煤层的赋存情况、构造的控制程度也难达到三维地震勘探成果。
由于种种原因在解释落差小于或等于5m的断层和深部煤层的分叉及合并尚存在着一些不足，控制程度尚不尽人意，希望今后在资料处理，野外数据收集及岩性解释上有所突破，为矿井建设提供更可靠的地质依据。
4结论利用三维地震勘探方法，控制了区内2?#、4#?、7#?、9#?、11#?各煤层的底板标高，控制上述各煤层的厚度变化趋势，控制区内落差≥5m的断层，解释地震测线上落差3m以上的断点，其平面摆动误差不超过±15m，解释断层断距误差不大于±10%，为矿井开拓设计提供了可靠的地质依据。实践证明，三维地震勘探地质成果准确、可靠、成本低、工期短，是目前矿区补充勘探了解煤层赋存形态和构造的重要手段，也是矿区实现高产、高效的前提条件，具有良好的推广前景。
参考文献：[1]张德忠.复杂地表地区地震勘探实例[M]北京：石油工业出版社，1994.[2]徐怀大，等.地震地层学解释基础[M]武汉：中国地质大学出版社，1990.[3]彭苏萍.靖远矿区地震勘探中存在的问题浅析[M]河北：煤炭工业出版社，2009.[4]王言剑.采区三维地震勘探的实践与认识[J].煤炭开采，2007.[5]贵州水城矿业股份有限公司大湾煤矿三维地震勘探资料，2007.作者简介：刘东明（1985—），男，贵州水城矿业股份有限公司大湾煤矿地质测量科副科长，助理工程师。