随着国民经济的持续快速发展，国家“西部大开发”战略的逐步实施，对煤炭资源丰富的西部(新疆、宁夏、内蒙)地区进行开发利用，振兴西部经济十分有益.为了科学、更好地开发利用西部地区的煤炭资源，首先进行三维反射波地震勘探，以其查明煤层赋存范围、构造形态和储量(曹志勇等,2012;李维新等, 2009;孙文涛等,1997;赵殿栋,2009;张向林等,2007).

煤田地震勘探多年来取得很多进展，三维地震勘探及相应的3D资料处理得到飞速的发展 (崔若飞等，2008；马在田，1988；麻三怀等，2008；田春志等，2002)，这是油气及矿产资源精细勘查的市场需求.虽然三维反射波地震勘探已成为煤炭开发前的常规性勘查技术工作(程建远等，2009；程建远等，2010；耿丽娟，2005．王伟等，2012)，可是这些地区大多地形、地貌复杂多样，煤层构造较为复杂，干旱少雨，同时高山深谷相互切割，从而造成地震勘探激发与接收条件的差异较大，影响煤炭采区三维地震勘探方法的开展.为此，针对西部地区独特的地形、地貌与结构特点，对煤层反射波的激发、接收、数据采集条件和三维地震资料精细处理和解释进行探索性(李彦鹏等，2012；王建民等，2007；王赟等，2013；膝佃波等，2005)，分析研究西部煤炭采区三维地震勘探方法技术及其效果是非常必要的.

本文针对新疆库车阿艾煤矿采区的地质地球物理概况以及该区三维地震勘探的难点，论述了高密度三维地震勘探实践中的地球物理勘探方法技术及勘探结果.

测区位于塔里木盆地与天山山脉结合的过渡地带，属中低山区，表浅层地震地质条件的复杂多样，砂砾岩层覆盖全域；沿沟的断崖绝壁和基岩裸露的秃山石漠和地形切割细碎的地质条件，给地震资料采集带来很大困难.主要表现为：

(1)测区属低山区，沟壑纵横，道路稀少，设备搬运极为不便的特点，所以采用加拿大ARIES地震仪器，它具有灵活机动特点，适合野外适用.

(2)针对地表大部分基岩出露、冲沟发育，高差变化较大，炮点和检波器点的偏移无法避免的问题.采用山地钻成孔，保证炸药下到规定深度，并封孔激发，炮点移动要实测坐标；

(3)针对基岩裸露地段，检波器如何埋置问题.采用石膏固化法，把检波器粘在基岩上的方法解决，保证检波器埋置在设计位置；

(4)针对要查明落差5 m的断层及勘探区内火烧区范围，采集资料频宽要宽，高频成分要丰富的问题.采用60 Hz检波器接收及24次叠加次数的观测系统，保证纵横向叠加次数较为均匀，从而提高资料的分辨率和信噪比；

(5)针对煤层层数多，且埋深差异大问题.采用设计了不同的观测系统，保证了浅、中、深部目的层的叠加次数.另外，资料处理时制定了不同的处理流程，以保证各个目的层的信噪比和分辨率；

(6)针对区内火烧对煤层的破坏情况，利用高分辨三维地震、磁法相结合手段、多种参数，综合确定.

测区复杂地形条件下的地震资料采集，要有特定的施工 设备、采集参数、与之相适应的观测系统和行之有效的施工方法，才能确保较高质量的原始资料.为此在正式采用前我们进行了激发方式、采集方式的预研究.

对区内多处进行激发井深和药量点试验，井深分别为3 m、4 m、5 m、7 m、8 m、10 m、12 m共7种情况，药量分别为1.5 kg、2.0 kg、2.5 kg、3.0 kg共4种情况，考虑测区基本为 基岩孔及目的层埋深差异，试验结果井深为6 m，药量分别为1 kg(基岩裸露区)，2 kg(第四系坡积物堆积区).其次进行了检波器类型及组合试验，试验结果为了在该区获得高质量原始记录，需要采用CDJ-60型高频检波器，和3串2并堆放.再次，对观测系统进行试验，采用采用加拿大ARIES地震仪器，束状8线4炮制中点激发，获得如下观测系统主要参数.

接收道数：8×72=576道(深部)、8×60=480道(中部)、8×36=288道(浅部)；炮点网格：20 m×60 m(深部)、20 m×50 m(中部)、20 m×30 m(浅部)；检波点网格：10 m×20 m；CDP网格：5 m×10 m；叠加次数： 6×4=24次.

上述观测系统可使记录获得较好的煤系地层反射波.

针对前述该区的资料采集条件分析，我们对资料处理流程中静校正、叠后去噪、偏移提频处理给予了重点关注(安西峰等，2010；董春晖等，2010；韩晓丽等，2008；兰海强等，2012；张正峰等，2013).

4.1 静校正

如图 1,所示，测区地形起伏较大，因此静校正工作是资料处理的重中之重，结合实际情况，采用绿山初至折射静校正的逐炮拾取阶段，保证所拾取的初至折射波来自于在全区较能连续追踪的同一层，建立精确的近地表模型.图 2 静校正前后的单炮记录，对比两个结果可以看出校正效果明显的.

图 1

Fig. 1

图 1 测区地表地形特征 Fig. 1 Terrain in survey area

图 2

Fig. 2

图 2 静校正前后的单炮对比 Fig. 2 Single shot data comparison before and after static correction

4.2 叠后去噪

为了得到准确可靠的偏移结果，提高叠加剖面的信噪比，去处随机噪音干扰是十分必要的，这样可以保证目地层在没有干扰下准确归位.对比一下可以看出目的层更加明显.如图3所示.

图 3

Fig. 3

图3 随机噪音衰减前后剖面对比 Fig. 3 Profile comparison before and after random noise attenuation

4.3 偏移提频处理

针对测区煤层多、层间距小的特点，为进一步提高分辨率，对剖面进行了提高频率处理，使有效波得到明显的提高，这样可以提高近距离煤层群分辨率间的距离(图4).

图 4

Fig. 4

图4 三维偏移后提频剖面 Fig. 4 Frequency picking up profile after 3D migration

通过对新疆库车阿哎三维地震勘探资料的处理及对剖面的解释，对煤层、断层发育状况和主要煤层的分布形态及火烧区给予了解释，采用水平或平面图的方式显示具不连续性的断层、陷落柱、河道、地层边界等地质特征，来检查三维解释的正确性.如图5、图6、图7所示.

图5为下₅煤层鸟瞰图.下₅煤层较为稳定，能量强、连续性好，除部分地段可能受火烧影响外，基本全区赋存.

图 5

Fig. 5

图5 下5底板鸟瞰图 Fig. 5 Birds-eye for coal layer down five

图 6

Fig. 6

图6 三维时间剖面 Fig. 6 3D time profiles

图 7

Fig. 7

图7 水平切片 Fig. 7 Horizontal section

测区总体为一向南倾伏的弧状单斜构造，地层走向近东西为80°～280°，倾角为8°～20°，一般为10°左右.主采煤层下₁、下₅、下₁₀赋存条件好，煤层顶底板岩性、岩相组合特征清楚，密度差异明显，煤层埋深较适中，能形成能量较强的反射波T₁、T₅、T₁₀.另外，由于上部煤层的屏蔽作用，使得下部及中间薄煤层的反射波变弱，难于追踪识别.

测区北部由于煤层自燃后，烧变岩石较为破碎，裂隙发育，失去了形成层状地震反射波的条件. 煤层火烧区在时间剖面上的反映是反射波品质变差或突然消失，反射波变的杂乱无章. 如图6所示.

利用水平切片检查断层的纵、横向展布趋势，水平切片上同相轴的强度反映了反射波的强度，其宽度与地层的倾角大小有关.由于水平切片对断层具有较高的分辨能力，因此，充分利用它来识别断层，同时对断层组合的合理性及断层的延展情况进行检查.如图7所示.

在基岩裸露复杂地表条件区，利用“专用山地钻机成孔、高叠加次数、小炮检距、高频组合接收”采集技术，可获得高分辨率的原始资料，经过精细处理分析和综合对比解释研究，地质成果良好.实践证明，在新疆基岩裸露地区开展煤田三维地震勘探切实可行，我国西部煤炭勘探程度非常低，煤田地震勘探前景广阔.