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地震勘探技術(shù)在煤田勘探中的應(yīng)用:疊前時(shí)間偏移技術(shù)在煤田高精度三維地震勘探中的應(yīng)用

摘 要：本文從疊前時(shí)間偏移技術(shù)原理入手，分析了疊前時(shí)間偏移技術(shù)自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，指出疊前時(shí)間偏移技術(shù)已成為提高大傾角地層、構(gòu)造復(fù)雜、橫向非均勻介質(zhì)地區(qū)的三維地震數(shù)據(jù)空間歸位效果的一種有效手段。疊前時(shí)間偏移處理應(yīng)作好以下三方面的工作：疊前偏移的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，偏移速度場(chǎng)的建立，合理選取偏移參數(shù)。通過(guò)分析疊前時(shí)間偏移技術(shù)在三個(gè)不同地區(qū)的三維地震勘探中的應(yīng)用情況得，疊前時(shí)間偏移剖面比疊后時(shí)間偏移剖面斷層清晰，斷點(diǎn)可靠，分辨率明顯提高；無(wú)煤區(qū)邊界波形特征明顯；逆斷層斷點(diǎn)歸位準(zhǔn)確，斷層小斷塊清楚，能夠較準(zhǔn)確地識(shí)別邊界。

關(guān)鍵詞：高精度；三維地震勘探；復(fù)雜地質(zhì)條件；疊前時(shí)間偏移；疊后時(shí)間偏移

煤炭作為我國(guó)目前的主要能源，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用；而且在將來(lái)的較長(zhǎng)時(shí)間里，煤炭仍將是不可替代的主要能源。與此同時(shí)，煤炭資源的開采也正由淺部上組煤轉(zhuǎn)向深部下組煤，由簡(jiǎn)單地質(zhì)條件區(qū)轉(zhuǎn)向復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū)，這就給作為煤炭地質(zhì)勘探工作重要手段的三維地震勘探提出了更高的要求，勢(shì)必走高精度勘探之路。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，疊前時(shí)間偏移技術(shù)正以其固有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)作為解決這類復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū)數(shù)據(jù)成像較理想的偏移成像處理手段得到推廣應(yīng)用。

1.疊前時(shí)間偏移技術(shù)原理

疊后時(shí)間偏移基于共中心點(diǎn)的疊加技術(shù)是建立在水平層狀、橫向均勻介質(zhì)的簡(jiǎn)單假設(shè)基礎(chǔ)上的，共中心點(diǎn)疊加的結(jié)果等價(jià)于自激自收的零炮檢距剖面。而當(dāng)?shù)叵聵?gòu)造復(fù)雜、橫向速度變化劇烈時(shí)，共中心點(diǎn)道集中的反射波旅行時(shí)已不再是雙曲線形式，共中心點(diǎn)疊加的結(jié)果也不完全等價(jià)于自激自收的零炮檢距剖面，疊后偏移已不能使地下構(gòu)造正確成像，相反會(huì)由于NMO的傾角濾波作用破壞有效信號(hào)，即使采用傾角時(shí)差校正（DMO，也稱疊前部分時(shí)間偏移）也難以得到真正零炮檢距剖面。

疊前偏移不受水平層狀介質(zhì)、自激自收的零炮檢距剖面等假設(shè)限制，比疊后偏移技術(shù)更適應(yīng)實(shí)際資料的復(fù)雜情況，更好地適應(yīng)復(fù)雜構(gòu)造成像，得到地下構(gòu)造正確的空間形態(tài)及位置，諸如：大傾角、逆掩斷層、復(fù)雜斷塊、特殊地質(zhì)體（巖漿巖體）等。疊前時(shí)間偏移處理技術(shù)利用疊前道集，使用均方根速度場(chǎng)將各個(gè)地震數(shù)據(jù)道偏移到真實(shí)的反射點(diǎn)位置，形成共反射點(diǎn)道集并進(jìn)行疊加，提高了偏移成像精度。疊前時(shí)間偏移方法自身迭代過(guò)程也使最終得到的速度場(chǎng)精度比疊后時(shí)間偏移方法高，從而有利于提高構(gòu)造解釋成圖精度。

疊前時(shí)間偏移算法可基本分為三大類即：Kirchhoff積分法、有限差分法和Fourier變換方法。目前的商用成像軟件中，疊前時(shí)間偏移算法基本上都是采用的Kirchhoff積分法。它的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度快，具備非常靈活的、可以將任意一組采樣偏移歸位的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)野外不規(guī)則的觀測(cè)系統(tǒng)。Kirchhoff積分法疊前時(shí)間偏移是建立在點(diǎn)繞射的非零炮檢距方程基礎(chǔ)上，并沿非零炮檢距的繞射旅行時(shí)間軌跡對(duì)振幅求和。Kirchhoff積分法疊前時(shí)間偏移在實(shí)現(xiàn)時(shí)包含兩部分：走時(shí)計(jì)算和積分求和。圖1為疊前時(shí)間偏移流程圖。

影響疊前時(shí)間偏移效果的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)包括：走時(shí)計(jì)算方法、偏移孔徑、抗假頻方法等。①走時(shí)計(jì)算方法（如：雙曲線近似計(jì)算法、4階近似計(jì)算法、射線追蹤近似的彎曲射線計(jì)算法等。）的選擇對(duì)運(yùn)算時(shí)間和偏移結(jié)果的精度有很大的影響。雙曲線近似計(jì)算方法基于層狀介質(zhì)，較小炮檢距假設(shè)，4階近似走時(shí)計(jì)算方法考慮到各向異性參數(shù)，而彎曲射線的走時(shí)計(jì)算方法采用層速度面，非均方根速度計(jì)算走時(shí)。②偏移孔徑的選擇直接影響偏移結(jié)果和運(yùn)算時(shí)間，偏移孔徑的大小與地下反射的傾角有關(guān)。偏移孔徑過(guò)小時(shí)，由于不能涵蓋相帶范圍，大傾角的反射波同相軸難以準(zhǔn)確成像；而偏移孔徑過(guò)大時(shí)，反射波的同相軸可能出現(xiàn)連續(xù)性變差、信噪比降低的現(xiàn)象。③為保證在偏移成像過(guò)程中不出現(xiàn)假頻現(xiàn)象，偏移過(guò)程中最大頻率成份必須滿足空間采樣定理，進(jìn)行反假頻處理。

2.疊前時(shí)間偏移處理的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和速度場(chǎng)建立

高質(zhì)量的疊前數(shù)據(jù)是疊前時(shí)間偏移處理的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確合理的疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)是疊前時(shí)間偏移成功的關(guān)鍵。為此需要做好以下工作：

2.1疊前偏移的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

（1） 進(jìn)行疊前去噪與異常振幅處理，提高偏移速度分析精度以及在成像道集或偏移后的疊加中壓噪效果，提高成像精度。

（2）數(shù)據(jù)規(guī)則化處理。采用地表一致性振幅處理技術(shù)、疊前道內(nèi)插技術(shù)、炮檢距均化技術(shù)等，消除由地表?xiàng)l件、激發(fā)或接收因素造成的輸入地震數(shù)據(jù)空間能量不均衡、空間采樣不均勻問(wèn)題，造成的疊前時(shí)間偏移剖面上的畫弧現(xiàn)象，或偏移疊加不成像，信噪比降低。

（3）靜校正。在做精做細(xì)野外表層調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)行近地表的處理和成像，包括：①做地表浮動(dòng)基準(zhǔn)面校正和處理；②在浮動(dòng)基準(zhǔn)面校正基礎(chǔ)上做cmp面速度分析和自動(dòng)剩余靜校 正等提高資料品質(zhì)；③以射線替代垂線，做動(dòng)態(tài)校正，或做波動(dòng)方程基準(zhǔn)面校正，完成浮動(dòng)面到偏移基準(zhǔn)面的校正。

2.2 疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)的建立

利用初始RMS速度模型進(jìn)行目標(biāo)線的疊前時(shí)間偏移之后，除產(chǎn)生了偏移疊加數(shù)據(jù)外還產(chǎn)生了時(shí)間偏移后的CRP道集數(shù)據(jù)體。根據(jù)偏移后的CRP道集修改RMS速度，并最終建立疊前時(shí)間體偏移用速度場(chǎng)有兩種方法：基于層位的RMS速度修改和基于垂向延遲的RMS速度修改。在偏移后的CRP道集上，如果偏移速度大于正確值，則出現(xiàn)欠偏移現(xiàn)象，表現(xiàn)為同相軸下拉；如偏移速度小于正確值，則出現(xiàn)過(guò)偏移現(xiàn)象，同相軸上翹；而速度正確時(shí)，同相軸是平的。

3.疊前時(shí)間偏移應(yīng)用實(shí)例及效果分析

2005年10月，我隊(duì)在煤田地質(zhì)系統(tǒng)首次將疊前時(shí)間偏移技應(yīng)用于三維地震資料處理，并獲得了成功。以后又在多個(gè)礦區(qū)開展了該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用實(shí)踐，在技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用效果兩方面取得明顯進(jìn)展。這些項(xiàng)目處理過(guò)程中的每一環(huán)節(jié)，包括功能模塊和使用參數(shù)，都經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題給予修正，保證了測(cè)區(qū)內(nèi)地震資料處理的質(zhì)量和精度。

3.1 青海省魚卡煤田東部三維地震勘探疊前時(shí)間偏移處理及效果

青海省魚卡煤田位于青海省海西州大柴旦行委魚卡鄉(xiāng)境內(nèi)，三維地震工作區(qū)的標(biāo)高3200m以上，最大高差50m，屬高原丘陵區(qū)，其表淺層及深層地震地質(zhì)條件非常復(fù)雜。

地震勘探技術(shù)在煤田勘探中的應(yīng)用:高分辨地震技術(shù)在煤田勘探中的應(yīng)用

摘要：我國(guó)聚煤盆地類型多樣、構(gòu)造十分復(fù)雜，煤田地質(zhì)工作的難度很大，而對(duì)地質(zhì)報(bào)告精度的要求卻日益提高。三維地震勘探是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)一點(diǎn)問(wèn)題，都可能導(dǎo)致地質(zhì)認(rèn)識(shí)上的誤差甚至錯(cuò)誤。要提高勘探成果的準(zhǔn)確性，最主要也是最基本的是保證原始資料的質(zhì)量，然后在保證真實(shí)性的前提下，使用各種處理解釋方法來(lái)提高地質(zhì)認(rèn)識(shí)的精度和準(zhǔn)度。

關(guān)鍵詞：三維地震勘探；煤田勘探；地質(zhì)現(xiàn)象

高分辨勘探無(wú)論從地質(zhì)效果，還是儀器設(shè)備、方法技術(shù)都已取得很大的進(jìn)展，人工激發(fā)的彈性波在地下不同介質(zhì)中的傳播，野外采集可以獲得更高分辨率和保真度的地震資料，能反映出不同波速和密度界面的地下構(gòu)造，及與圍巖有差異的異常體的分布位置。

1煤田勘探現(xiàn)狀與問(wèn)題

經(jīng)過(guò)十幾年的大力發(fā)展，中國(guó)煤炭地震勘探從無(wú)到有，從二維到三維，地震采集、處理和解釋技術(shù)有了大幅度提高，成為煤炭資源綜合勘探不可或缺的重要手段，特別是三維地震勘探技術(shù)的推廣應(yīng)用，地震勘探的精度和分辨率大大提高，三維地震取得的地質(zhì)成果得到了廣大煤炭企業(yè)和社會(huì)的一致認(rèn)可，成為我國(guó)煤炭生產(chǎn)、建設(shè)、安全所必須的重要手段。但是受地質(zhì)報(bào)告精度的影響，一些礦井工作面布置不合理、個(gè)別礦井遇地質(zhì)構(gòu)造后，巷道、礦井突水被淹，安全效益差。因此提高新建礦井及生產(chǎn)礦井地質(zhì)勘探的精度，成為煤田地質(zhì)勘探迫在眉睫的課題。

1.1常用勘探方法

地震勘探主要應(yīng)用于細(xì)小構(gòu)造、采空區(qū)、老窯巷道、陷落柱；地面電磁法主要用于工作面及相鄰區(qū)域水文地質(zhì)條件探查、老窯勘察、采空區(qū)探查、煤礦水文地質(zhì)補(bǔ)充勘察、含水陷落柱勘察、火燒區(qū)勘察；礦井全方位電磁法用于掘進(jìn)工作面超前探測(cè)、巷道頂?shù)装搴畬由疃燃案凰秶綔y(cè)、回采工作面頂?shù)装甯凰畢^(qū)域探測(cè)。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍有許多問(wèn)題沒(méi)有解決，不能很好地滿足煤礦生產(chǎn)安全及高產(chǎn)高效的要求，同時(shí)煤炭生產(chǎn)企業(yè)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)又提出了更高的要求。這就需要我們繼續(xù)進(jìn)行深入研究。為此提出了精細(xì)地震勘探技術(shù)，以滿足煤炭資源勘探和煤礦建設(shè)、生產(chǎn)、安全日益增長(zhǎng)的需求和地震勘探技術(shù)發(fā)展的需要。

1.2煤田勘探的技術(shù)需求

（1）預(yù)測(cè)煤層埋深、厚度及厚度變化趨勢(shì)。

（2）分辨褶皺、向斜、背斜及煤層的分叉、合并區(qū)域形態(tài)。

（3）識(shí)別和描述小斷層，小斷塊及其構(gòu)造形態(tài)。

（4）探測(cè)地下老窯、廢棄巷道位置。

（5）識(shí)別采空區(qū)、巖溶塌陷區(qū)、陷落柱。

1.3煤田勘探存在的問(wèn)題

（1）觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題。觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)不充分，套用或延用固定的觀測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)象較多，野外變觀隨意性強(qiáng)，炮檢距分布不均勻。

（2）測(cè)量資料的準(zhǔn)確性問(wèn)題。施工炮檢點(diǎn)位移較多，后續(xù)成孔激發(fā)、接收工作跟不上，最終測(cè)量資料的準(zhǔn)確性值得思考。

（3）激發(fā)點(diǎn)布設(shè)及成孔問(wèn)題。很多勘探區(qū)工農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)，工農(nóng)矛盾突出，各種障礙物影響激發(fā)點(diǎn)合理布設(shè)和實(shí)施。

（4）縱、橫向分辨率問(wèn)題。縱、橫向分辨率低，小斷層、小陷落柱等構(gòu)造存在遺漏現(xiàn)象。

（5）偏移成像問(wèn)題。有些地區(qū)構(gòu)造、煤層復(fù)雜多變，煤層傾角大，共中心點(diǎn)道集反射點(diǎn)散射問(wèn)題嚴(yán)重。

我國(guó)聚煤盆地類型多樣、構(gòu)造十分復(fù)雜，煤田地質(zhì)工作的難度很大，而對(duì)地質(zhì)報(bào)告精度的要求卻日益提高。

2高分辨地震技術(shù)在煤田勘探的應(yīng)用

根據(jù)地震勘探原理，地震數(shù)據(jù)的頻率決定了縱向和橫向分辨率。菲涅耳帶的直徑?jīng)Q定了偏移前的橫向分辨率，而菲涅耳帶厚度決定了偏移前的縱向分辨率。

地震勘探數(shù)據(jù)的頻率對(duì)分辨率起著決定性作用。頻率越高分辨率越高，反之則越低。頻率的高低也決定著地震采集觀測(cè)系統(tǒng)的選擇、接收方式及處理時(shí)的技術(shù)運(yùn)用。所以，地震勘探數(shù)據(jù)的頻率是一項(xiàng)基礎(chǔ)性、決定性指標(biāo)。

3室內(nèi)模型模擬煤田勘探能力

3.1 橫向模型分析

（1）設(shè)計(jì)高度2.5米的巷道在地震模擬記錄上是可以識(shí)別的。

（2）從射線追蹤的模擬記錄看，2.5米道距模擬結(jié)果比5米道距明顯。

（3）對(duì)于巷道中充填水或空氣，對(duì)模擬結(jié)果沒(méi)有明顯影響。

（4）在波動(dòng)方程正演結(jié)果中，10次覆蓋與15次覆蓋的模擬結(jié)果基本相當(dāng)。

3.2縱向模型分析

（1）設(shè)計(jì)長(zhǎng)度100米的斜巷道在射線追蹤的模擬記錄上識(shí)別比較困難的。

（1）從射線追蹤的模擬記錄看，2.5米道距模擬結(jié)果比5米道距相當(dāng)。

（2）對(duì)于巷道中充填水或空氣，對(duì)模擬結(jié)果沒(méi)有明顯影響。

結(jié)語(yǔ)

目前的地震勘探技術(shù)可以較有效地識(shí)別、解釋斷距大于2米的斷層，可以識(shí)別長(zhǎng)軸長(zhǎng)度20m以上陷落柱，對(duì)各種形態(tài)的采空區(qū)有較準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。采用單個(gè)數(shù)字檢波器采集，可以盡可能接收地震波場(chǎng)全部有效信號(hào)，以獲取更豐富的原始資料信息。使用點(diǎn)源小藥量高速層激發(fā)，保證低噪聲環(huán)境接收，對(duì)保證原始資料品質(zhì)有較大的益處。采用高密度、寬方位、正交、對(duì)稱采樣觀測(cè)系統(tǒng)，滿足室內(nèi)各種噪音壓制處理技術(shù)的使用。精細(xì)的預(yù)處理、高精度動(dòng)靜校正、提高分辨率處理等技術(shù)對(duì)地震資料細(xì)節(jié)的體現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用。地震多屬性分析是地識(shí)別煤層各種地質(zhì)現(xiàn)象的有效手段。

地震勘探技術(shù)在煤田勘探中的應(yīng)用:RTK技術(shù)在煤田地震勘探中的應(yīng)用

摘要：本文在介紹RTK(載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分)的組成及技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，論述了利用 RTK技術(shù)進(jìn)行煤田地震勘探測(cè)量的方法，對(duì)其轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取和精度等方面作了初步探討。

關(guān)鍵詞：RTK測(cè)量；地震勘探；放樣

1．引言:本文通過(guò)在C區(qū)煤詳查的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)RTK技術(shù)在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解、放樣測(cè)量及測(cè)量的精度等方面進(jìn)行了探討。

2．RTK的組成及技術(shù)原理

2.1 RTK的組成

RTK(Real Time Kinematics)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)是一項(xiàng)以載波相位觀測(cè)為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，它是利用2臺(tái)或2臺(tái)以上的GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中1臺(tái)安置在已知坐標(biāo)點(diǎn)上(也可在未知點(diǎn)上)作為基準(zhǔn)站，其它作為移動(dòng)站。RTK 測(cè)量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：(1) GPS 接收設(shè)備。(2) 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備： 即數(shù)據(jù)鏈，是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵性設(shè)備。(3) 軟件解算系統(tǒng)：對(duì)于保障實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果的精確性與可靠性，具有決定性作用。

2.2 RTK的技術(shù)原理

GPS RTK 技術(shù)采用差分 GPS 三類( 位置差分、偽距差分和相位差分) 中的相位差分。GPS RTK 的工作原理是將一臺(tái)接收機(jī)置于基準(zhǔn)站上, 另一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)置于流動(dòng)站上, 基準(zhǔn)站和流動(dòng)站同時(shí)接收同一時(shí)間相同 GPS 衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào), 基準(zhǔn)站所獲得的觀測(cè)值與已知位置信息進(jìn)行比較, 得到GPS差分改正值。然后將這個(gè)改正值及時(shí)地通過(guò)無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)傳遞給流動(dòng)站以精化其 GPS 觀測(cè)值, 得到經(jīng)差分改正后流動(dòng)站較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置。利用相對(duì)定位原理，將這些觀測(cè)值進(jìn)行差分，削弱和消除軌道誤差、鐘差、大氣誤差等的影響，使實(shí)時(shí)定位精度大大提高。由此可知，RTK技術(shù)是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的。與其它差分不同的是，基準(zhǔn)臺(tái)傳送的數(shù)據(jù)是偽距和相位的原始觀測(cè)值，用戶移動(dòng)接收機(jī)利用相對(duì)測(cè)量方法對(duì)基線求解、解算載波相位差分改正值，然后解算出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。

3．在煤田地震勘探中的應(yīng)用

3.1測(cè)區(qū)概況

測(cè)區(qū)屬丘陵－平原區(qū)，地形稍有起伏，地勢(shì)北高南低，西高東低，較為平坦，海拔標(biāo)高80～130m。區(qū)內(nèi)以農(nóng)作物種植為主，地表基本無(wú)高大植被，為RTK作業(yè)有利條件；另外，區(qū)內(nèi)村莊等地物變化較大，為RTK作業(yè)不利條件。

由于RTK具有可進(jìn)行全天候， 全方位作業(yè)；放樣精度可達(dá)到厘米級(jí)；實(shí)時(shí)提供測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，并能及時(shí)對(duì)觀測(cè)質(zhì)量進(jìn)行檢查；放樣誤差不累積；改變了常規(guī)測(cè)量要求站站之間通視要求等優(yōu)點(diǎn)，因此決定使用美國(guó)產(chǎn)Trimble5800 GPS定位儀2臺(tái)（1+1），來(lái)完成測(cè)區(qū)測(cè)量任務(wù)，其標(biāo)稱精度為：靜態(tài)載波相位差分定位5mm+1ppm，實(shí)時(shí)載波相位差分定位10mm+2ppm。

3.2 控制測(cè)量

使用Trimble GPS靜態(tài)定位儀在測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)24個(gè)GPS控制點(diǎn)。GPS控制點(diǎn)布設(shè)在視野開闊的地方，距離高壓線不小于100m，采用三臺(tái)GPS定位儀組成同步環(huán)，同步觀測(cè)衛(wèi)星，各組觀測(cè)時(shí)間為0.45～1小時(shí)，用專用鋼卷尺量?jī)x器高至毫米。

使用專用平差軟件進(jìn)行計(jì)算，基線質(zhì)量合格，環(huán)閉合差全部通過(guò)檢驗(yàn)后在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行平差，平差后將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到北京54坐標(biāo)系下進(jìn)行約束平差。平面誤差最小0.001m，最大0.008m，高程誤差0.379m。平差結(jié)果滿足E級(jí)精度要求，可以作為本區(qū)施工的平面和高程的起算依據(jù)。

3.3 測(cè)線布設(shè)

參考站設(shè)在測(cè)區(qū)中部視野開闊的GPS控制點(diǎn)上，實(shí)時(shí)差分流動(dòng)站距參考站的距離不超過(guò)10公里。根據(jù)求定的本工區(qū)的地方坐標(biāo)和WGS-84坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。在每日施工前和搬至新的參考站前，使用求定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)對(duì)該工區(qū)的控制點(diǎn)進(jìn)行了RTK差分放樣檢核，最大X=0.132m，最大Y=0.111m，最大Z=0.069m。其精度完全滿足規(guī)范要求。

在流動(dòng)站手簿（控制器）中輸入設(shè)計(jì)好的測(cè)線的兩端端點(diǎn)坐標(biāo)，儀器自動(dòng)計(jì)算出線上需放樣樁號(hào)的坐標(biāo)，并實(shí)時(shí)顯示出當(dāng)前位置與放樣點(diǎn)的間距和方位，當(dāng)?shù)竭_(dá)放樣點(diǎn)位置后，在設(shè)定限差范圍內(nèi)自動(dòng)記錄該點(diǎn)的坐標(biāo)和高程(設(shè)定的限差范圍是最大X=0.30m，最大Y=0.3m，最大H=0.50m)。依次完成整條線上的測(cè)點(diǎn)布設(shè)，實(shí)測(cè)每個(gè)樁號(hào)的坐標(biāo)和高程。

3.4 求取測(cè)區(qū)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)

本區(qū)利用GPS控制網(wǎng)求取WGS-84至北京54坐標(biāo)轉(zhuǎn)換三參數(shù)，使用該工區(qū)的GPS3、白沙塔、GPS5、GPS15、GPS17、GPS24等6個(gè)GPS控制網(wǎng)點(diǎn)求取三參數(shù)。使用Trimble5800 GPS定位儀在3個(gè)GPS控制點(diǎn)組成同步環(huán)同步觀測(cè)衛(wèi)星，觀測(cè)時(shí)間為一小時(shí)，用專用鋼卷尺量?jī)x器高至毫米。

使用GTO專用平差軟件進(jìn)行計(jì)算，基線質(zhì)量合格，環(huán)閉合差全部通過(guò)檢驗(yàn)后在WGS-84坐標(biāo)進(jìn)行平差，獲得控制點(diǎn)相應(yīng)的WGS-84坐標(biāo)。本區(qū)求取的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換三參數(shù)值為：X =14.344 ，Y=132.030，Z=59.712，高程異常值在高程異常圖上量取為41.8。

3.5 基準(zhǔn)站的設(shè)置

由于RTK數(shù)據(jù)鏈采用超高頻(UHF) 電磁波，其頻率約為450～470MHz，它的傳輸屬于準(zhǔn)光學(xué)傳輸，其傳輸距離取決于接收機(jī)天線的高度、地球曲率半徑、大氣折射等因素。因此

基準(zhǔn)站的選擇應(yīng)在地勢(shì)較高、四周開闊，有利于衛(wèi)星信號(hào)的接收和電臺(tái)的發(fā)射，最好在交通便利，附近沒(méi)有強(qiáng)電磁波干擾的高等級(jí)已知控制點(diǎn)上；將基準(zhǔn)站接收機(jī)安置在基準(zhǔn)點(diǎn)上，并正確連接電臺(tái)與接收機(jī)及電源線。開機(jī)并進(jìn)行必要的系統(tǒng)設(shè)置：已求得的轉(zhuǎn)換參數(shù)、基準(zhǔn)站的地方坐標(biāo)、無(wú)線電設(shè)置及天線高等；然后進(jìn)行流動(dòng)站的設(shè)置和初始化工作。通常先選取已知點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，與其當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)進(jìn)行比較，若檢測(cè)高等控制點(diǎn)點(diǎn)位互差一般應(yīng) ≤5cm，若檢測(cè)同高等控制點(diǎn)點(diǎn)位互差一般應(yīng) ≤7cm，差值在誤差范圍內(nèi)方可進(jìn)行測(cè)量。

3.6 RTK放樣測(cè)量

在流動(dòng)站手簿（控制器）中輸入設(shè)計(jì)好的測(cè)線兩端點(diǎn)坐標(biāo)，儀器自動(dòng)計(jì)算出線上需放樣樁號(hào)的坐標(biāo)，并實(shí)時(shí)顯示出當(dāng)前位置與放樣點(diǎn)的間距和方位，當(dāng)?shù)竭_(dá)放樣點(diǎn)位置后，在設(shè)定限差范圍內(nèi)自動(dòng)記錄該點(diǎn)的坐標(biāo)和高程(設(shè)定的限差范圍是X=0.30m，Y=0.30m，H=0.50m)。依次完成整條線上的測(cè)點(diǎn)布設(shè)，實(shí)測(cè)每個(gè)樁號(hào)的坐標(biāo)和高程。其效率可比擬手持GPS機(jī)，而其精度是手持GPS機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的。

3.7 RTK測(cè)量精度檢驗(yàn)及質(zhì)量控制

目前地震勘探工程測(cè)量的精度要求是1m，放樣坐標(biāo)和理論設(shè)計(jì)坐標(biāo)差值限定一般為0.3m，靜校正對(duì)高程的要求為0.5m，這對(duì)RTK測(cè)量來(lái)說(shuō)是很容易達(dá)到的。但RTK作業(yè)中缺乏檢核條件，個(gè)別點(diǎn)可能出現(xiàn)粗差。因此，作業(yè)過(guò)程中進(jìn)行了成果的復(fù)核，在每日施工前和搬至新的參考站前，使用求定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)對(duì)該工區(qū)的控制點(diǎn)進(jìn)行了RTK差分放樣檢核，最大限差X=0.132m，Y=0.111m，H=0.069m，其精度完全滿足規(guī)范要求。本測(cè)區(qū)施工復(fù)測(cè)檢核點(diǎn)占總點(diǎn)數(shù)的1.25%。采集的坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)利用Excel 2000檢查，輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)100%核對(duì)后，進(jìn)行點(diǎn)距檢查、點(diǎn)位檢查，高程數(shù)據(jù)生成高程剖面曲線與實(shí)地對(duì)比，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)糾正，從而保證了成果的準(zhǔn)確性。

根據(jù)測(cè)區(qū)重復(fù)觀測(cè)的坐標(biāo)，計(jì)算的點(diǎn)位中誤差為MX=±0.083m，MY=±0.071m，MH=±0.125m，滿足規(guī)范對(duì)中誤差的要求。

4．結(jié)束語(yǔ)

與傳統(tǒng)的光學(xué)測(cè)量方法相比，RTK作業(yè)觀測(cè)速度較快，能夠提供精度為厘米級(jí)測(cè)量成果，可以滿足勘探測(cè)量的技術(shù)要求，非常適合于煤田地質(zhì)勘探工程中的測(cè)量，可以減少大量的工作強(qiáng)度，大幅提高工作效率，更能使我們工作的成果可信性及測(cè)量成果的及時(shí)性都得到了大量的提高，從而帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

地震勘探技術(shù)在煤田勘探中的應(yīng)用:三維地震勘探技術(shù)在黃土塬區(qū)煤田勘探上的應(yīng)用

【摘 要】針對(duì)黃土塬地區(qū)地震勘探工作面臨著許多特殊問(wèn)題：松散的黃土嚴(yán)重地影響了地震勘探的激發(fā)與接收，復(fù)雜的地表?xiàng)l件嚴(yán)重地影響了地震資料的正確成像，厚煤層條件下小斷層難以識(shí)別。如何解決以上問(wèn)題，是西部勘探是否成功的重點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】三維地震勘探；小斷層；應(yīng)用

0 引言

煤田三維地震勘探經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，在我國(guó)東部平原取得了顯著的地質(zhì)效果，但目前東部地區(qū)的煤炭資源越來(lái)越少，而我國(guó)中西部地區(qū)的煤炭資源占全國(guó)煤炭資源總量的2/3，資源勘探的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向西部地區(qū)[1]。但是，由于中西部地區(qū)所特有的戈壁、沙漠、黃土塬、山區(qū)等復(fù)雜的地表地貌條件以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后、新技術(shù)開發(fā)投入不足等原因，此前開展的地震勘探工作較少，其精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足綜采地質(zhì)工作的要求。目前，三維地震勘探技術(shù)已成為煤礦采區(qū)構(gòu)造探查的主要手段。

由于西部地質(zhì)條件的多變，地形復(fù)雜，第四系黃土對(duì)地震波的吸收衰減比較強(qiáng)烈，是地震勘探的禁區(qū)，給地震勘探造成一定困難。三維地震勘探技術(shù)在西部黃土塬區(qū)的應(yīng)用，對(duì)于從根本改變目前西部地區(qū)礦區(qū)煤炭資源的地質(zhì)保證程度不足的不利局面，促進(jìn)煤礦高產(chǎn)高效和安全生產(chǎn)，以及保障我國(guó)能源工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的順利實(shí)施具有十分重要的意義。

1 項(xiàng)目概況

陜西某煤礦位于陜西省長(zhǎng)武縣，是一座大型現(xiàn)代化礦井。由于原有勘探程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足采區(qū)設(shè)計(jì)和工作面劃分的要求，另外礦井設(shè)計(jì)的首采區(qū)范圍內(nèi)，T4鉆孔主采8煤層厚度2.34m，而周圍鉆孔主采8煤層厚度4.69～18.75m，煤厚變化較大。為了查明該區(qū)煤層的賦存條件及T4鉆孔煤厚變化的原因，煤礦決定對(duì)采區(qū)進(jìn)行了三維地震勘探工程。

2 主要技術(shù)難點(diǎn)與對(duì)策

黃土塬復(fù)雜的表層條件對(duì)地震勘探造成的影響在采集方面主要有以下幾點(diǎn)：第一，黃土復(fù)雜區(qū)缺乏良好的激發(fā)和接收條件；第二，相干干擾、次生干擾、黃土諧振干擾極其嚴(yán)重；第三，復(fù)雜地形影響的空炮、空道造成的反射空白段，以及激發(fā)能量在懸崖、陡坎側(cè)面逸散，造成的不良反射段破壞了共反射點(diǎn)（反射面元）的屬性；第四，短波長(zhǎng)靜校正的存在使記錄在未校正前，反射同相軸的識(shí)別難度大，不利現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量的監(jiān)控。另外，由厚黃土層內(nèi)的虛反射界面可能產(chǎn)生的多次波對(duì)地震成果解釋精度的影響也不容忽視。

技術(shù)對(duì)策：

（1）增加覆蓋次數(shù)：首先高覆蓋次數(shù)的炮檢點(diǎn)縱橫向分布相對(duì)離散，面元道集內(nèi)傳播路徑差異的增加破壞了干擾的相干性，從而大大的提高了對(duì)干擾的壓制能力。其次不同的接收方向，懸崖、陡坎造成的反射“不良”的影響是不同的，相鄰道迭加時(shí)，大大消除了“不良反射段”的影響。

（2）確保良好的接收條件：把檢波器插穩(wěn)，埋在堅(jiān)實(shí)的原生黃土之上，確保有良好的耦合效果。

（3）優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)，確保良好的激發(fā)條件：在規(guī)程允許的縱橫向偏移的范圍內(nèi)，在不影響覆蓋次數(shù)相對(duì)均衡的前提條件下，精選炮點(diǎn)位置，以提高激發(fā)效果。選擇炮點(diǎn)的原則有四點(diǎn)：一是，避高就低；二是，“喜舊厭新”――多次利用能取得好資料的炮點(diǎn)；三是，避開懸崖、陡坎、孤峰等不利地形，減少能量側(cè)面逸散造成的不利影響；四是，增大激發(fā)藥量和井深，確保一次波能量。

（4）合理的接收頻帶：在儀器錄制參數(shù)選擇上應(yīng)采用寬頻帶接收，最大限度地保留地震反射信號(hào)中的高頻成分。

3 地質(zhì)成果

通過(guò)三維地震勘探發(fā)現(xiàn)了區(qū)內(nèi)落差大于5m的斷層6條，小于5m的斷層10條，查明了區(qū)內(nèi)8煤起伏幅度大于10m的褶曲，控制了主采煤層8煤的賦存深度和構(gòu)造形態(tài)，地震、地質(zhì)結(jié)合圈定了8煤層變薄不可采區(qū)的范圍，并對(duì)煤厚趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

4 驗(yàn)證情況

三維地震勘探成果提交后，煤礦對(duì)勘探的地震成果進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，分別布置和施工了A1和A2鉆孔。A1、A2鉆孔的三維地震勘探成果與實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比如下表1：

表1 三維地震勘探成果與鉆探驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比表

由此可見(jiàn)，三維地震勘探成果無(wú)論在煤層賦存形態(tài)上，還是煤層厚度變化趨勢(shì)上，總體驗(yàn)證結(jié)果良好。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)黃土塬區(qū)三維地震資料采集、處理與解釋中一系列關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，總結(jié)出一套適合黃土塬地區(qū)三維地震資料數(shù)據(jù)的采集、處理和解釋方法。通過(guò)地面鉆孔資料驗(yàn)證，三維地震資料所取得的地質(zhì)成果吻合率很高，能夠?yàn)榈V井的安全高效開采提供有效的地質(zhì)保障。