新疆吐魯番高溫地區(qū)地震勘探實(shí)踐

白曉飛　鄧國(guó)成　皮偉

摘 要：文章以新疆吐魯番地區(qū)煤田地震勘探工作為例，探討了如何通過(guò)科學(xué)規(guī)劃、加強(qiáng)管理在高溫地區(qū)開展地震勘探野外采集作業(yè)的施工經(jīng)驗(yàn)以及為提高原始資料的品質(zhì)采取的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：地震勘探；采集；高溫；新疆；實(shí)踐

引言

夏季高溫野外作業(yè)是施工中的一大難點(diǎn)和重點(diǎn)，尤其是工期要求比較緊的情況下，如何通過(guò)科學(xué)規(guī)劃、加強(qiáng)管理保證在高溫地區(qū)順利開展野外露天作業(yè)，是工程順利完工的必要條件，也是保證職工健康和維護(hù)社會(huì)和諧的基礎(chǔ)。近些年，隨著西部大開發(fā)以及“一帶一路”規(guī)劃，國(guó)家相繼出臺(tái)一些政策對(duì)新疆地區(qū)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行扶持，新疆吐魯番地區(qū)有優(yōu)質(zhì)的煤炭資源，但受當(dāng)?shù)馗邷貧夂驐l件的影響，一直得不到有效的勘探開發(fā)。文章以新疆吐魯番地區(qū)的煤田地震勘探為例，針對(duì)該區(qū)存在的特點(diǎn)，說(shuō)明地震勘探在該地區(qū)地震勘探野外采集作業(yè)的施工方法、為提高原始資料的品質(zhì)采取的技術(shù)措施以及所取得的經(jīng)驗(yàn)效果。

1 勘查區(qū)概況

1.1 地理概況

勘查區(qū)位于新疆鄯善縣西南方向，位于天山山脈博格多山南部及博爾托烏拉山北部的吐魯番盆地西邊緣地帶。屬?zèng)_洪積臺(tái)地、湖積丘陵地帶，地勢(shì)南高北低，西高東低?？辈閰^(qū)屬風(fēng)蝕戈壁殘丘地貌，地表有松散層覆蓋，總體平緩。海拔-190m-±0m，相對(duì)高差190m。地表植被稀少，呈現(xiàn)巖漠、礫漠、泥漠、鹽沼景觀。

勘查區(qū)西北緊鄰我國(guó)最低洼地艾丁湖，全年平均氣溫為13.8℃，最高氣溫超過(guò)50℃，最低氣溫接近-18℃，夏季地面溫度在55℃以上，氣溫年度變化幅度在近70℃。除艾丁湖外，普查區(qū)內(nèi)無(wú)地表水系。所有溝谷均為干溝，切割深度不大，一般深度小于20m，平時(shí)無(wú)水。

1.2 地質(zhì)概況

勘查區(qū)大部分為第四系覆蓋區(qū)，區(qū)內(nèi)地層由老至新依次為：石炭系上統(tǒng)底坎爾組，侏羅系中統(tǒng)西山窯組，新生界古近系、新近系和第四系。

勘查區(qū)煤層主要位于中生界侏羅系中統(tǒng)西山窯組地層。煤層平均厚6.69m。該煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層中含夾矸數(shù)0～2層，巖性主要為粉砂巖、炭質(zhì)泥巖。煤層頂板巖性多為粉砂巖、砂礫巖和泥巖。底板巖性多為粉砂巖、砂礫巖和泥巖。

勘查區(qū)內(nèi)的構(gòu)造主要由褶曲和斷層組成，屬簡(jiǎn)單構(gòu)造類型。

2 勘探區(qū)地球物理?xiàng)l件

2.1 表層地震地質(zhì)條件

勘查區(qū)屬?zèng)_洪積臺(tái)地、湖積丘陵地帶，地勢(shì)南高北低，西高東低?？辈閰^(qū)屬風(fēng)蝕戈壁殘丘地貌，地表有松散層覆蓋，海拔-190m-±0m，相對(duì)高差190m。勘查區(qū)屬極度干旱荒漠氣候，多風(fēng)少雨，夏季酷熱少雨，冬季干燥少雪，空氣干燥，光照時(shí)間長(zhǎng)，光熱充足，夏季地面溫度在55℃以上。東部北部為松散沙丘并分布少量的民宅及葡萄架，給施工帶來(lái)了很大的不便，表層地震地質(zhì)條件較復(fù)雜。

2.2 淺層地震地質(zhì)條件

西部有鹽堿沼澤地帶，潛水位較淺，有利于壓制干擾波。其他地段潛水位較深或無(wú)潛水位。南部為戈壁，上有厚度不均的礫石、砂石、砂土，淺層地震地質(zhì)條件較復(fù)雜。

2.3 深層地震地質(zhì)條件

勘查區(qū)煤層頂、底板巖性以砂巖、礫巖為主，煤層與圍巖之間波阻抗差異明顯，有利于得到較好反射波。但是，由于煤層層數(shù)較多，且間距較小，易形成復(fù)合反射波，不利于煤層對(duì)比解釋工作，勘查區(qū)深層地震地質(zhì)條件一般。綜合考慮，勘查區(qū)地震地質(zhì)條件較復(fù)雜。

3 方法試驗(yàn)

3.1 波場(chǎng)調(diào)查

為了解勘查區(qū)有效波和干擾波的發(fā)育情況，掌握干擾波的視速度、視周期，道間時(shí)差和視頻率等參數(shù)的分布范圍。本次通過(guò)波場(chǎng)調(diào)查來(lái)了解規(guī)則干擾波和各種隨機(jī)干擾的特征參數(shù)?？辈閰^(qū)主要干擾為面波和折射波，在坑炮的情況下還有一些聲波干擾。面波集中在近炮點(diǎn)，由炮點(diǎn)出發(fā)，呈掃帚狀分布；折射波主要分布在中、遠(yuǎn)排列，與初至大致平行。

3.2 參數(shù)試驗(yàn)

試驗(yàn)是確定合理施工參數(shù)，選擇最佳的激發(fā)和接收參數(shù)，指導(dǎo)野外生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，針對(duì)勘查區(qū)的淺表層地震地質(zhì)特點(diǎn)，在全區(qū)布置了4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，2條試驗(yàn)段。

激發(fā)因素方面以2kg藥量為基準(zhǔn)，進(jìn)行了井深3、5、6、7、8、9、10、11、12m的對(duì)比試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，孔深大于9m即可獲得較好的單炮記錄，能量強(qiáng)，頻率高，信噪比高。以9m井深為基準(zhǔn)，進(jìn)行了1、2、3、4kg藥量對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，確定藥量為2kg。

接收因素方面進(jìn)行了檢波器點(diǎn)狀組合、線狀組合和面狀組合等試驗(yàn)；進(jìn)行了儀器前放增益0db和12db的對(duì)比試驗(yàn)；進(jìn)行了激發(fā)接收方式對(duì)比試驗(yàn)。

試驗(yàn)段經(jīng)過(guò)初步疊加處理，目的層反射波清晰明顯，能量強(qiáng)，連續(xù)性強(qiáng)，效果好。通過(guò)對(duì)上述兩條試驗(yàn)段的分析，說(shuō)明達(dá)到了試驗(yàn)的要求。

3.3 試驗(yàn)結(jié)論

激發(fā)參數(shù)：采用沙駝鉆成孔，成孔深度9m，藥量2kg；接收參數(shù)：采用法國(guó)Sercel公司生產(chǎn)的428XL遙測(cè)數(shù)字地震儀，采用60Hz檢波器，2串2并，點(diǎn)狀組合，挖坑埋置；采用道距10m，炮距20m，140道對(duì)稱中間點(diǎn)接收的觀測(cè)系統(tǒng)。

4 技術(shù)質(zhì)量情況

4.1 技術(shù)措施

技術(shù)人員對(duì)勘查區(qū)的地表、潛水位、淺層地震地質(zhì)條件進(jìn)行了認(rèn)真分析，針對(duì)不同條件采取不同的施工參數(shù)，根據(jù)資料的好壞及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)；儀器設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，儀器的年檢、月檢、日檢，以及檢波器的測(cè)試等均符合規(guī)范中的有關(guān)要求；測(cè)量按照規(guī)范和設(shè)計(jì)施工，炮點(diǎn)及檢波點(diǎn)的位置及高程準(zhǔn)確，每條測(cè)線及時(shí)提交端點(diǎn)坐標(biāo)，驗(yàn)收通過(guò)后才進(jìn)行施工；由專人監(jiān)孔，保證激發(fā)孔深嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求，不允許無(wú)故變動(dòng)，保證資料質(zhì)量；檢波器按確定的組合形式埋置，做到了插直、插緊、插準(zhǔn)；高溫季節(jié)，白天地表溫度高達(dá)65℃以上，施工人員和機(jī)械設(shè)備都無(wú)法工作，改為夜晚施工。施工人員和成孔工具都配備有礦燈，可保障施工效率、施工質(zhì)量和施工安全。

4.2 質(zhì)量評(píng)價(jià)

本次二維地震勘查嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，在測(cè)線正式施工之前進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)工作，生產(chǎn)中對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，克服氣溫高、路途遠(yuǎn)、地表?xiàng)l件復(fù)雜等困難，保證了野外原始記錄的質(zhì)量。所有單炮均按照規(guī)范進(jìn)行了三級(jí)驗(yàn)收，結(jié)果如下：波場(chǎng)調(diào)查記錄和試驗(yàn)點(diǎn)及試驗(yàn)段記錄全部合格；生產(chǎn)記錄4730張，其中甲級(jí)記錄3416張，占72.2%；乙級(jí)記錄1306張，占27.6%；廢品記錄8張，占0.2%。合格記錄共計(jì)4722張，占99.8%。

5 結(jié)束語(yǔ)

從勘查區(qū)的地質(zhì)資料入手，詳細(xì)分析淺表層地震地質(zhì)條件，通過(guò)科學(xué)規(guī)劃、加強(qiáng)技術(shù)管理，對(duì)野外作業(yè)進(jìn)行了充分論證，深入研究了測(cè)區(qū)的激發(fā)接收因素，制定了合理的施工方案和施工參數(shù)，保證了生產(chǎn)效率、施工質(zhì)量和生產(chǎn)安全，取得了很好的勘查效果。

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作者簡(jiǎn)介：白曉飛（1985-），男，鞏義人，助理工程師，從事地球物理勘探工作，2009年畢業(yè)于鄭州大學(xué)。