煤田二維地震勘探炸藥震源和可控震源的對比研究

摘 要：在煤田勘探預查和普查階段主要采用二維地震勘探方法。地震勘探原理是使用儀器接收人工激發(fā)地震波在不同介質中產生的衍生波。人工激發(fā)地震波方式目前比較成熟得有炸藥震源、可控震源、氣槍震源等，在陸地上比較常用的激發(fā)方式是炸藥震源和可控震源。筆者就兩種激發(fā)方式的應用，對比分析兩種方法的優(yōu)劣。

關鍵詞：煤田勘探 二維地震 炸藥震源 可控震源

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（a）-0242-02

1 從激發(fā)原理上分析

采用炸藥震源激發(fā)，利用炸藥在爆炸的瞬間把激發(fā)信號傳播出去。炸藥震源所產生的地震信號為持續(xù)很窄的脈沖信號，信號頻譜較寬，激發(fā)能量較強，激發(fā)時受巖性影響能量不容易控制。

采用可控震源激發(fā)，利用可控震源所產生一段較長時間的連續(xù)震動信號，信號頻率成分有限，激發(fā)能量為受控制的非周期信號。

炸藥震源的優(yōu)點：成孔和裝藥可以提前進行且是瞬間激發(fā)，施工效率高。炸藥震源記錄的反射信息可以直接使用。

炸藥震源施工的缺點：炸藥震源對激發(fā)點周圍巖性破壞性強烈，施工危險系數(shù)高。炸藥震源產生的有效信號容易受外界干擾。

可控制源的優(yōu)點：可控震源所產生的信號可認為是已知的，有利于通過計算改善地震資料品質；可控震源相關處理對信號有較強的濾波作用，受外界信號干擾較小；可控震源輸出能量大小可調且震動能量為持續(xù)時間較長連續(xù)信號，對激發(fā)點巖性破壞較小。

可控震源的缺點：可控震源激發(fā)震動時間較長，施工效率較慢?？煽卣鹪吹玫降牡貙臃瓷湫盘柌荒苤苯邮褂茫涍^一系列的相關處理以后才能轉化為近似炸藥震源取得的信號。

對比兩種震源的激發(fā)原理，兩種震源的優(yōu)缺點比較明顯。首先，從施工效率上來看，炸藥震源的施工效率要優(yōu)于可控震源，對于工期比較緊張的不建議使用可控震源激發(fā)。其次，從抗干擾分析來看，可控震源要優(yōu)于炸藥震源，對于電源干擾嚴重地區(qū)、和多風區(qū)域和多機械振動區(qū)域建議使用可控震源。最后，從破環(huán)程度分析來看，炸藥震源比可控震源對周圍建筑破壞性大，在鐵路、輸油管道等公共設施附近和一些危險品附近建議使用可控震源激發(fā)。

2 從設備限制和其它因素分析

2.1 炸藥震源

炸藥震源對應不同外界因素（山地、沼澤、沙漠、河灘等各種地形）可以使用不同鉆具和不同炸藥，炸藥震源基本能適應各種地形，適用范圍廣泛。

對于煤田勘探中常用的固態(tài)成型炸藥，對成孔要求較高，在松散干燥的沙漠區(qū)域和松散的卵礫石層成孔困難。另外炸藥審批手續(xù)繁瑣且審批時間耗時長，需要特殊工作人員使用和存貯炸藥。使用炸藥的危險系數(shù)較高。

2.2 可控震源

可控震源施工簡單，相對于炸藥震源要先成孔，裝藥后才可以激發(fā)，可控震源需要的人工比炸藥震源要少很多。與炸藥震源相比，煤田勘探中可控震源激發(fā)需要的費用比較低。

可控震源震動需要震動板與地面較好的耦合，對于起伏不平的堅硬巖層耦合效果差，對于起伏較大的基巖出露區(qū)域，如果地表傾角超過30°，容易發(fā)生震源翻車現(xiàn)象。對于地表出現(xiàn)沖溝與較窄的河道，震源無法行進。可控震源由于生產工藝限制，產生信號的頻率有著極限要求，一般最低頻率不能低于5 Hz，最高頻率不超過120 Hz，超過這個極限很難達到?？煽卣鹪粗荒茉诘乇砑ぐl(fā)，不能避開松散的表淺層，有效地下傳信號會大幅度衰減。

3 從實際施工效果分析

以下剖面是在寧夏中衛(wèi)市甘塘地區(qū)進行的兩種不同施工方法對比，炸藥震源對應的時間剖面采用的是初疊剖面，速度拾取精度不高；可控震源是對應1 km長度的試驗段剖面，速度拾取精度較高。（見圖1）

段試驗地表為第四系沙土。炸藥震源采用施工參數(shù)：井深采用6 m，藥量采用3 kg單井激發(fā)，接收排列采用144道60 Hz檢波器接收。可控震源施工參數(shù)：采用2臺kz-28噸位可控震源組合激發(fā)，震動臺次：2臺×10次，掃描長度10 s，掃描頻率：20～100 Hz，驅動電平：70%，掃描方式：升頻掃描，斜坡：0.3，接收排列采用144道60 Hz檢波器接收。

從實際施工效果分析，選擇合適的施工參數(shù)，可控震源獲取的原始資料信噪比不低于炸藥震源，淺部區(qū)域可控震源優(yōu)于炸藥震源，可控震源獲得的時間剖面反射波連續(xù)性好且能量強。產生這種結果的原因可能是當?shù)囟囡L，外界干擾較大造成的。

4 結語

從兩種不同的激發(fā)方式對比，選擇合適的施工參數(shù)，相對于炸藥震源，采用可控震源激發(fā)，需要的人工少，費用低，破壞性小，安全性高，能獲取到信噪比不低于炸藥震源激發(fā)原始資料，但對地形和地表條件要求較高。相對于可控震源，炸藥震源施工效率高，對地形和地表條件要求都可以采用不同的鉆機來克服，目前還是煤田勘探主要激發(fā)方式。

參考文獻

[1] 許彩琦，楊斌.寧夏中衛(wèi)市小紅山勘查區(qū)西部煤炭資源普查二維地震普查報告[D].銀川：寧夏地球物理地球化學勘查院，2014.

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