东胜煤田布牙土煤炭预查二维地震勘探设计修改.docx

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东胜煤田布牙土煤炭预查二维地震勘探设计修改

附件：

内蒙古自治区东胜煤田布牙土

煤炭预查二维地震勘探设计

承担单位：

内蒙古自治区煤田地质局

实施单位：

内蒙古自治区煤田地质局117勘探队

日期:

二〇〇九年八月十日

内蒙古自治区东胜煤田布牙土

煤炭预查二维地震勘探设计

任务书编号:

[2009]煤勘-1-20

项目编号:

08-1-MT09

承担单位：

内蒙古自治区煤田地质局

法人代表：

莫若平

总工程师：

武文

实施单位：

内蒙古自治区煤田地质局117勘探队

单位负责人：

王立峰

总工程师：

范国强

设计主编：

武波

编制人员：

胡宗正武波

提交时间：

二〇〇九年八月十日

第一章概况

第一节勘探区范围及地质任务

一、勘探区范围

内蒙古自治区东胜煤田是国家规划的重点矿区，布牙土煤炭预查区位于东胜煤田的西北部。

行政隶属于内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗巴音乌素镇管辖。

地理坐标:

东经：

108°08′00″～108°39′00″；

北纬：

40°10′00″～40°31″30″。

预查区为一不规则长方形，南北最宽约39km，东西最长约44km，面积1284.61km2。

预查区具体范围见以下10个拐点坐标圈定（见表1-1）：

表1-1勘探区范围拐点坐标

点号

直角坐标

经纬坐标

X

Y

经度

纬度

1

4491854.80

19257069.20

108°08′00″

40°31′30″

2

4490948.60

19286732.60

108°29′00″

40°31′30″

3

4459481.30

19285836.50

108°29′00″

40°14′30″

4

4459091.90

19300020.90

108°39′00″

40°14′30″

5

4450762.60

19299800.20

108°39′00″

40°10′00″

6

4452056.20

19255779.00

108°08′00″

40°10′00″

7

4477971.30

19256618.10

108°08′00″

40°24′00″

8

4477914.10

19258387.10

108°09′15″

40°24′00″

9

4486244.20

19258655.70

108°09′15″

40°28′30″

10

4486301.40

19256888.60

108°08′00″

40°28′30″

二、地质任务

1、初步了解工作区构造轮廓。

2、初步了解工作区内覆盖层的厚度。

3、初步了解含煤地层的分布范围。

4、提供参数孔和找煤孔孔位。

第二节勘探区交通和自然地理条件

一、交通

预查区中心位置南距109国道上的杭锦旗锡尼镇54km。

锡尼镇西至乌海市260km，与包兰铁路相通；东至鄂尔多斯市东胜区120km。

主要的铁路和公路均在鄂尔多斯市政府所在地东胜区交汇。

东胜区是鄂尔多斯市政治、经济、文化、通信中心和重要的交通枢纽，交通网络四通八达，北距包头市108km，南距包-神铁路大柳塔车站78km，西距乌海市360km，东距准格尔旗薛家湾镇120km。

另外，预查区内有通往上述公路、铁路站点的简易公路，可见预查区附近铁路、公路畅通，交通条件十分便利，极大的方便了煤炭外运及其它物资的运输（图1-1）。

图1-1交通位置示意图

二、自然地理

1、地形地貌

预查区位于鄂尔多斯高原之北部，区域性地表分水岭“东胜梁”的北侧，以风沙丘陵沟壑为主，海拔在1340―1170米之间。

2、气象

预查区气候特征属于干旱~半干旱的温带高原大陆性气候，太阳辐射强烈，日照较丰富，干燥少雨，风大沙多，无霜期短。

冬季漫长寒冷，夏季炎热而短暂，春季回温升温快，秋季气温下降显著。

据东胜区气象局历年资料：

当地最高气温为+36.6℃，最低气温为-27.9℃；年降水量为194.7～531.6mm，平均396.0mm，且多集中于7、8、9三个月内；年蒸发量为2297.4～2833mm，平均2534.2mm，年蒸发量为年降水量的5~10倍。

预查区风多雨少，最大风速为14m/s，一般风速2.2~5.2m/s，且以西北风为主。

冻结期一般从10月份开始至次年5月份，最大冻土深度为1.71m，最大沙尘暴日为40天/年。

3、河流

预查区内没有河流，南部有巴彦乌素盐海。

4、地震

预查区位于鄂尔多斯台向斜北缘，鄂尔多斯台向斜被认为是中国现存最完整、最稳定的构造单元。

据《中国地震动参数区划图》，地震动峰值加速度为0.05g，预查区内地震烈度小于Ⅵ度。

据调查，历史上无破坏性地震记载，也未有较大的泥石流、滑坡及塌陷等不良地质灾害现象发生。

5、经济发展情况

建国前，农牧业是鄂尔多斯地区经济中的主体经济，农业耕作方式较为落后，以传统的生产方式为主。

种植、畜牧业在农牧业总产值中的比重占绝对优势。

建国以来该区的工业从无到有，逐步兴建了一批煤炭、化工、电力、建材、毛纺等企业。

目前已形成以毛纺、煤炭为主，皮毛、皮革、食品、机械、建材、电力行业为辅的工业体系。

近几年来，随着国家经济建设战略重点向西转移，东胜煤田被列为国家重点建设项目，成为我国重要的能源基地之一。

随着东胜煤田的大规模开发，将带动东胜地方经济的进一步发展。

这对改变东胜地区工农业总产值结构，繁荣当地经济将起着十分重要的作用。

第三节以往地质物探工作及存在的问题

一、以往地质及物探工作

本区自50年代发现以来，先后不同程度地做过多次地质勘查工作，现就与本区有关的地质工作简叙述如下：

1、1968年4月至1969年11月，由煤炭工业部三〇一地质勘探队、147队在伊克召盟东部及陕西省北部进行预查工作，施工钻孔36个，工程量13506.31m，填绘1∶100000地形地质图11450km2，1970年3月提交《鄂尔多斯台向斜北部侏罗纪煤田东胜地区煤炭资源预查总结报告》，获得甲、乙、丙三级储量共计9277159万吨。

该预查总结报告由内蒙煤田地质勘探公司1973年以“73蒙煤勘革字62号文”审批，由预查降为找煤。

2、1989年10月，内蒙古自治区地质研究队编制完成了《内蒙古自治区煤炭资源远景调查汇总报告》。

该项目为国家一类科研项目，获部三等奖。

报告中对东胜煤田预测区范围内的煤层赋存、煤质及储量预测作了详细叙述。

3、1990年，内蒙古煤田地质勘探公司117队提交了《东胜煤田地质资料汇编》和《东胜煤田十万分之一地质图》报告，汇编收集了东胜煤田中20多份地质报告的勘探成果，对区内的地层、构造、煤层赋存状况及煤质等作了总结性叙述。

4、1992年，中国地质大学李思田、程守田等编著的《鄂尔多斯盆地东北部层序地层及沉积体系分析》，该著作在研究报告基础上，突出了内陆坳陷盆地沉积体系与层序地层分析，以及在此基础上进行的富煤单元研究与预测。

5、1996年中国煤炭地质总局在分析研究“全国第三次煤田预测”资料的基础上，编著出版了《鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价》，该著作在整理分析研究已有资料的基础上，进行了野外室内的深入研究，用航测遥感技术系统分析盆地的构造格架，经过岩石类型及其丰度系统评价了鄂尔多斯盆地的形成演化过程，指出了不同地质时期的聚煤规律及富煤区展布规律，该项目获煤炭科学进步一等奖。

6、2005年，煤炭科学研究总院西安分院完成的编号2003CB214602，2002CB211703国家重点基础研究计划（973计划）和编号2001BA605-07-01国家“十五”重大科技攻关项目《鄂尔多斯盆地构造演化与成煤作用》，揭示鄂尔多斯煤盆地及其周缘的地质构造及相关煤地质规律。

7、2008年4月-6月，黑龙江省煤田地质物测队在本区东南部进行过二维地震勘探，采用6-8m井深、2kg药量、120道接收（道距10m）、30次叠加、中点激发（炮距20m）的观测系统，共完成二维地震测线3条，完成物理点3079个，提交了《内蒙古自治区东胜煤田巴音乌素煤炭预查二维地震勘查报告》，取得了较好的勘探效果。

8、2008年10月—12月，内蒙古自治区煤田地质局117勘探队在布牙土预查区的南部及东部共完成地震测线6条，生产中采用可控震源激发，120道接收（道距10m）、30次叠加、中点激发（炮距20m）的观测系统，完成物理点5926个，控制勘探面积587km²，提交了《内蒙古自治区东胜煤田布牙土煤炭预查二维地震勘查报告》取得了较好的勘探效果。

二、存在的问题

多年来,东胜煤田虽然进行了一定的地质勘查工作，但多集中在浅部（东部）和中深部（中东部），本区只有HB01、HB02等计6个钻孔有确切的地质资料，只在本区南部进行二维地震勘查，群内煤层边界不完整，因此有必要在北部开展地震勘查工作，对测区地下构造的发育程度、煤系地层的分布范围作出评价，同时对鄂尔多斯侏罗系含煤盆地北部边界进行控制，为预查区下一步工作打下基础。

内蒙古自治区煤田地质局117勘探队在08年施工过程中也发现很少的沼泽地段由于可控震源无法到位且成孔困难导致资料较差。

这也是本次地震勘探应予重点解决的问题之一。

第二章地质概况及地震地质条件

第一节地质概况

预查区位于东胜煤田的西北部，据邻区地质填图及钻探成果对比分析，区内地层由老至新发育为：

三叠系上统延长组（T3y）、侏罗系中下统延安组（J1-2y）、侏罗系中统（J2）、白垩系下统志丹群（K1zh）和第四系（Q）。

现分述如下：

一、地层

1、三叠系上统延长组（T3y）

该组为煤系地层的沉积基底，在区内未出露。

据区域地质资料，岩性为一套灰绿色中~粗粒砂岩，局部含砾，其顶部在个别地段发育有一层杂色砂质泥岩。

砂岩成份以石英、长石为主，含有暗色矿物。

普遍发育大型板状、槽状交错层理，是典型的曲流河沉积体系沉积物。

2、侏罗系中下统延安组（J1-2y）

该组为预查区内的主要含煤地层，在预查区内无出露。

据区域地质及塔然高勒井田钻孔揭露，岩性主要由一套浅灰、灰白色各粒级的砂岩，灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤层组成，发育有水平纹理及波状层理，含2、3、4、5、6煤组。

由于预查区地处东胜煤田北部，受古地形影响，延安组地层厚度由南向北逐渐变薄，出现沉积盆地边缘地段所特有的煤系地层“下缺上剥”现象。

受沉积基底向北逐渐抬升的影响，延安组下部的第一岩段地层在区内的大部地段未沉积。

根据区内HB01号钻孔资料，延安组厚度为253.29m。

该组地层与下伏地层延长组（T3y）呈平行不整合接触，含较丰富的植物化石。

3、侏罗系中统（J2）

该统为预查区内的非含煤地层，地表无出露。

岩性下部为浅黄、青灰色中、粗砂岩，局部夹粉砂岩、砂质泥岩。

上部岩性主要为紫红色、杂色砂质泥岩、泥岩及灰绿、黄绿色粉砂岩互层。

南部地层厚度较大，北部厚度变薄。

根据区内HB01号钻孔资料，地层厚度217.14m。

与下伏延安组（J1-2y）呈平行不整合接触。

4、白垩系下统志丹群（K1zh）

在预查区的北部有少量出露。

岩性下部以灰绿、浅红色砾岩为主，上部为深红色泥岩、砂质泥岩夹细砂岩，具大型斜层理和交错层理。

根据区内HB01、HB02号钻孔资料，地层厚度总体呈南厚北薄的变化趋势，厚度404.53～466.72m。

与下伏侏罗系中统（J2）呈角度不整合接触。

5、第四系（Q）

该地层按成因可分为：

冲洪积物（Q4al+pl）、残坡积物（Q3+4）、风积沙（Q4eol）。

冲洪积物（Q4al+pl）：

分布于预查区内各枝状沟谷的沟底，由砾石、冲洪积砂及粘土混杂堆积而成，厚度一般小于20m。

残坡积物（Q3+4）：

广泛分布于山梁坡脚地带，由砂、砾石组成，厚度一般小于10m。

风积沙（Q4eol）：

分布于中西部、中南部的梁峁一带，岩性以风积粉细砂为主，见半月状砂丘，厚度一般小于20m。

总之，第四系厚度变化较大，根据区内HB01、HB02号钻孔资料，厚度12.62～21.25m。

角度不整合于一切下伏地层之上。

二、含煤地层、煤层

1、含煤地层

预查区内含煤地层为侏罗系中下统延安组，据岩性、岩相组合特征，东胜煤田延安组划分为三个岩段、五个煤组。

一岩段（J1-2y1）：

由延安组底界至5煤组顶板砂岩底界止。

该岩段在预查区内沉积不完整，分布在西部及南部，由南向北厚度渐小。

地层岩性组合为：

底部以灰白色中、粗粒石英砂岩为主，具斜层理，局部地段含砾，该砂岩分选较好，且石英含量高，中部为灰白色砂岩与深灰色粉砂岩、砂质泥岩互层，具有透镜状层理和水平纹理；上部为浅灰、灰色砂质泥岩、泥岩，夹粉砂岩和细砂岩，发育有水平层理。

该岩段含5、6煤组，由于沉积基底的抬升，该岩段超覆沉积，5煤组在区内大部地段接受了沉积，6煤组仅在局部地段接受了沉积，其它地段均未沉积。

该岩段含煤0~4层，其中含局部可采煤层1层，即5—1煤层。

根据区内HB01号钻孔资料，该岩段厚度108.66m。

与下伏三叠系上统延长组（T3y）呈平行不整合接触。

二岩段（J1-2y2）：

位于延安组中部，该岩段界线从5煤组顶板砂岩底界至3煤组顶板砂岩底界。

岩性主要由浅灰、灰白色中、细砂岩，灰色粉砂岩和深灰色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，局部含植物化石，并发育有平行层理。

砂岩成份以石英为主、长石次之，含岩屑及云母碎片，泥质胶结。

含3、4煤组，含煤2~7层，其中含可采煤层3层，即3—1、4—1、4—2煤层。

均为区内大部可采煤层。

根据区内HB01号钻孔资料，该岩段厚度84.10m。

与下伏延安组一岩段（J1-2y1）呈整合接触。

三岩段（J1-2y3）：

位于延安组上部，该岩段界线从3煤组顶板砂岩底界至延安组顶界。

岩性以灰白色细~粗砂岩为主，夹灰色、深灰色粉砂质和砂质泥岩，发育有平行层理和水平纹理。

其中下部普遍发育厚层状含砾粗砂岩或细砾岩。

砂岩成份以石英为主、长石次之，含岩屑及大量植物化石碎片。

含2煤组，含煤0~3层，其中含不稳定煤层1层，即2—2煤层。

该岩段在区内大部地段遭受后期剥蚀。

根据区内HB01号钻孔资料，该岩段厚度60.53m。

与下伏延安组二岩段（J1-2y2）呈整合接触。

综上所述，预查区含煤地层为侏罗系中下统延安组（J1-2y），含煤地层厚度253.29m。

2、煤层

预查区内可采，局部可采煤层五层，即3—1、4—1、5—1、6—1、6—2煤层。

三、构造

预查区位于东胜煤田的西北部，其构造形态与区域含煤地层构造形态基本一致，总体为一走向近东西，倾向南西的单斜构造，地层倾角1~5°，地层产状沿走向及倾向均有一定变化，但变化不大。

沿走向局部发育宽缓的波状起伏，断层不发育，未发现岩浆岩及陷落柱。

属简单构造。

第二节地震地质条件

一、表、浅层地震地质条件

表层地震地质条件：

预查区属黄土高原地带，最大地形标高差约170m，海拔标高一般在1170m～1340m之间，一般地形标高差为40m左右。

预查区大部分为波状沙丘地貌，其它部分沟谷及次一级沟谷发育，沟谷两边地形标高差达10m，谷深10m以上，行车极为困难。

区内潜水面深，施工用

图2-1表层地震地质条件示意图

水水源地稀少，取水困难。

这些因素都会严重影响施工效率，故本区地表施工条件较差。

浅层地震地质条件：

该区第四系厚度变化较大，在0～65m，主要有冲洪积物、残坡积物、风积沙等，对地震勘探施工的激发和接收极为不利，故本区浅层地震地质条件较差。

二、深层地震地质条件

据区内HB01孔地质资料，煤系地层厚度253m左右。

主要可采煤层厚度较大，其埋藏深度在800米左右。

煤层顶板岩性主要为砂质泥岩和粉砂岩，底板岩性主要为砂质泥岩。

煤层与其顶、底板存在较大波阻抗差异，可以产生较强的地震反射波。

因此，深层地震地质条件较好。

根据测区2008年所获得的地震资料，本区煤层可产生较强且能连续追踪的的地震反射波。

对煤层形成的反射波进行追踪对比，能完成对煤层形态及构造的控制。

本区深层地震地质条件较好。

图2-2：

勘探区典型地震时间剖面

综上所述，本区表层、浅层地震地质条件均较差，深层地震地质条件尚可。

本区地震地质条件类型属较复杂地区。

第三章施工方法及工程量

第一节生产试验工作

在正式开展地震施工前，必须对该区进行充分地试验。

首先要确认本区是否能够开展地震工作进行可行性研究；其次通过试验获得最佳的地震野外施工参数。

此外，当生产过程中，采集数据产生异常反应而不能解决其产生的原因时，在异常地选择点进行生产过程中的实验工作，实验参数和生产前实验参数相同，取得新的参数后再进行施工。

本次地震试验工作依据相邻地区及以往地震施工经验，试验内容包括：

激发因素、接收因素、仪器因素、覆盖次数、放炮形式、干扰波调查等。

一、生产前试验地点

试验地点的选择要综合考虑地形、地貌及地震地质条件待征，同时应尽量使试验点位在预查区内均匀分布，且在主勘探线上，最好选在已知资料钻孔上或其附近。

基于上述原则，全区共布设试验点位4个（S1-S4），具体点位坐标见表3-1，平均每个试验点位20炮左右，共计80个试验物理点。

表3-1布牙土煤炭预查试验点位坐标一览表

试验点位

试验点位

备注

X

Y

S1

4469134.03

19273871.99

钻孔BY2-1

S2

4477134.03

19273871.99

S3

4485134.03

19273871.99

S4

4471134.03

19265871.99

二、试验内容

野外试验工作重点应放在激发因素的试验上，兼顾其他因素。

试验时保证单因素变化，试验主要内容如下：

1、激发因素炸药震源：

高爆速成型炸药柱，瞬发电雷管引爆，单孔激发。

可控震源：

主要开展震动台次、扫描长度、扫描频率、驱动幅度等试验。

成孔方法：

人工钻井井深：

8-22m药量：

1kg、1.5kg、2kg、2.5kg、3kg、4kg2、接收因素道距：

10m接收道数=192道中间放炮：

1～96（96）97～192偏移距：

0m组合形式：

3个检波器串联线性组合，组内距0m、5m3、仪器因素仪器：

428XL高分辨率数字地震仪采样间隔：

1ms

记录长度：

2s记录频带：

全频带回放滤波：

加滤波或不加滤波记录格式：

SEG-D检波器：

SS-60型高频数字检波器（自然频率60Hz）前放增益：

12db、24db、30db；

点试验工作结束后，通过综合分析，在测线上沼泽地分布段做测长2000m的试验段，并作为基准测线，段试验物理点为100个。

段试验观测系统为：

检波器间距=10m

炮点间距=20m

接收道数=192道

中间放炮：

1～96（96）97～192

段试验数据计算机处理后，组合成不同放炮形式（端点、中间）、不同炮距、不同排列长度、不同偏移距、不同覆盖次数的迭加剖面以及端点变观对比。

通过对比分析选择最佳观测系统。

第二节施工方法、因素的选择及其依据

根据本区地震地质条件、初步确定施工参数如下：

一、观测系统主要参数

接收道数：

120道

道距：

10m；

炮距：

20m；

中间放炮：

1～60（60）61～120；

最大炮检距：

600m；

覆盖次数：

30次；

CDP点距：

5m。

二、仪器设备及因素

仪器型号：

法国Sercel428XL高分辨率数字地震仪；

采样间隔：

1ms；

记录频带：

全频带；

记录长度：

2s；

前放增益：

24dB；

记录格式：

SEGD格式；

转换精度：

24位A/D转换。

三、激发因素

震源：

可控震源激发，高爆速成型炸药柱、瞬发电雷管引爆，井中激发（根据试验结果确定）；

成孔方法：

采用人工钻孔或机械钻孔等多种方法（根据试验结果确定）；

井深：

16m（根据试验结果确定）；

井组合形式：

单井～四井组合（根据试验结果确定）。

药量：

3kg（根据试验结果确定）；

四、接收因素

检波器：

自然频率60Hz；

组合形式：

单串三个串联线性组合，组内距0m。

五、低（降）速带调查

1、低（降）速带调查工作目的

由于该低（降）速层的存在，一方面是使地震波到达地面的时间受影响而延长了，另一方面则会导致反射波形状的畸变。

如果在资料处理过程中，没有把低（降）速层的影响消除掉，必然会使地下构造形态受到歪曲。

为了给地震资料处理静校正工作提供正确的参数，需要对低（降）速层的发育情况进行测定，以了解区内准确的低（降）速层的结构模型。

2、低（降）速带调查方法的确定

为了掌握较准确的表、浅层速度模型，拟采用小折射法进行低速带调查工作。

并根据小折射法解释情况决定是否与微测井相结合来完成。

3、低（降）速带调查野外施工方法

低速带调查采用折射法,沿地震测线根据预测覆盖厚度变化情况安排一定数量的小排列（90m）低速带调查点，观测系统采用不等道间距相遇时距曲线观测系统（如图3-1所示）。

仪器采用高分辨数字地震仪24道接收，坑深0.5m或1.0m，药量1.0kg～2.0kg，时间采样率0.5ms，记录长度0.5s。

具体施工时，低速带调查点的按排应根据松散层厚度的变化而变化。

第三节地震勘探工程布置及工程量

一、地震勘探工程布置原则

依据《煤、泥炭地质勘查规范》和工作目的，本区构造简单，煤层较稳定，勘查线方向原则上垂直于主体构造线，尽量穿过以往钻孔；地震主测线与勘查线重合，联络线应与主测线垂直；地震参数孔、测井基准孔、地层标准孔均布设在主测线与联络线交点的位置上。

测线应和以往相连，并重叠一段距离，已保证和以往资料的对比。

二、设计工程量

按照以上测线布设原则，为保证在预查区范围内能够达到覆盖次数大于30次的CDP剖面，确保预查区边界处的迭加效果，在预查区边界处每条测线两端各向外延长600m进行设计并施工。

在施工时，考虑工作目的分阶段施工，先确定煤层东部边界（施工D1线），后确定北部边界（施工L2线），根据现场解释结果确定下一步施工方案。

本次设计二维地震测线5条，其中主测线3条，联络测线2条。

测线长度128.24km（包括段试验测线长度2km），其中主测线79.97km，联络测线48.29km。

线上物理点6419个（包括段试验物理点100个）；试验物理点80个；低速带调查20个；总计工作量6519个。

计价物理点9452个。

（表3-2）

表3-2布牙土煤炭预查设计地震测线及工作量一览表

测线名

端点坐标

测线长度

（千米）

物理点（个）

计价物理点（个）

备注

桩号

X

Y

D1

1000

4469134.03

19264671.99

22.04

1103

1599

23040

4469134.03

19286712.90

D2

1000

4477134.03

1926090.73

28.97

1450

2102

29970

4477134.03

19286839.40

D3

1000

4485134.03

19258105.54

28.96

1449

2101

29960

4485134.03

19287067.22

L1

1000

4492183.44

19265871.99

24.25

1214

1760

25250

4467934.03

19265871.99

L2

1000

4467898.93

19273871.99

24.04

1203

1745

25040

4491940.05

19273871.99

测线小计

5条

130.04

6419

9307

试验工作

4个点位

80

116

低速带调查

5个点位

20

29

总计

6519

9452