淺層地震反射波在礦山工程勘察中的識別與應(yīng)用

薛強(qiáng)強(qiáng)

（甘肅省地礦局第二勘查院，甘肅 蘭州 730020）

筆者在本文首先對反射波的時距曲線公式進(jìn)行了推導(dǎo)分析，隨后結(jié)合不同地質(zhì)模型的正演計(jì)算獲取相應(yīng)的反射波時距曲線，并結(jié)合工作人員在礦山工程勘察過程中所獲取的信號、數(shù)據(jù)，將反射波與信號、數(shù)據(jù)進(jìn)行對比與識別。

1 淺層地震反射勘探

淺層地震反射勘探在礦山工程勘察工作中屬于一種方式方法，因其特有的高分辨率在實(shí)際的礦山工程勘察應(yīng)用的過程中，能夠幫助相應(yīng)的工作人員確定礦山地層界面、礦產(chǎn)基巖起伏變化的具體形態(tài)規(guī)律。利用正演計(jì)算所獲得的時距曲線進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況的判定，也就是說時距曲線是淺層地震反射勘探中最為重要的元素，也是識別礦山地質(zhì)條件過程中最為重要的一個依據(jù)。

2 淺層地震反射波法原理

淺層地震反射波法在實(shí)際的應(yīng)用中，水平層狀多介質(zhì)礦山為最為常見的一種礦山工程條件，首先就要將礦山條件設(shè)定水平層狀介質(zhì)，假定存在一組，并且激發(fā)點(diǎn)位O點(diǎn)，接收點(diǎn)為S點(diǎn)，i層介質(zhì)的速度為Vi，i層介質(zhì)的厚度為Hi，那么N層最底面的反射波通過勘探信號回傳接收到S點(diǎn)的時間也就是各個層介質(zhì)間信號回傳的速度。

多層水平介質(zhì)的時間距離方程的由來是針對于參數(shù)p進(jìn)行消除后所得到的方程，而多層水平介質(zhì)之間的曲線則為雙曲線。

3 地質(zhì)模型正演模擬與實(shí)測記錄的對此

3.1 水平兩層介質(zhì)

當(dāng)水平兩層介質(zhì)的地質(zhì)條件的勘探工作中應(yīng)用淺層地震反射波進(jìn)行勘查，所獲得的時距曲線大多為單支的雙曲線，而當(dāng)水平兩層介質(zhì)中的第一層厚度大于某個值時，那么淺層地震反射波的時距曲線和淺層地震直達(dá)波的時距曲線能夠被工作人員輕松識別。如果礦山工程的待勘察區(qū)域僅僅只是兩層的地層結(jié)構(gòu)類型，那么相應(yīng)的工作人員就可以通過觀測系統(tǒng)的合理選擇、結(jié)合淺層地震反射波的波形特點(diǎn)，對獲取的信號進(jìn)行分析，從而更為容易的識別出該勘察區(qū)域的反射波。

3.2 水平三層介質(zhì)

本文在建立地質(zhì)模型的過程中結(jié)合以往的識別經(jīng)驗(yàn)將水平三層介質(zhì)的特點(diǎn)作為依照，已知第一層介質(zhì)厚度為6m，且速度為500m/s，將水平三層介質(zhì)的第二層介質(zhì)厚度設(shè)置為20m，第二層介質(zhì)的速度為2200m/s，在水平三層介質(zhì)投入正演計(jì)算和繪圖等環(huán)節(jié)后，相應(yīng)的工作人員能夠明確該地質(zhì)的反射波、直達(dá)波以及折射波正演曲線趨。相應(yīng)的技術(shù)人員能夠結(jié)合下圖中所映射的具體信息獲得第二層介質(zhì)上下界面反射波距離炮點(diǎn)在18m處相交，那么當(dāng)小于18m的時候反射波時距曲線一般會順從地層順序進(jìn)行排列，如果大于18m的時候反射波的時距曲線則會與地層順序相反。結(jié)合本文構(gòu)建的地質(zhì)模型，在野外礦山工程地段選擇與該地質(zhì)模型類似的一個水平三層介質(zhì)地層進(jìn)行信號、數(shù)據(jù)的采集，本文將采集后所獲得的原始信息記錄用下圖進(jìn)行表示正演時距曲線的相應(yīng)特點(diǎn)和規(guī)律。

圖1 正演曲線圖圖示

圖2 實(shí)測記錄圖示

4 復(fù)雜地震記錄反射波識別方法與處理方案

在礦山工程勘探工作進(jìn)展的過程中工作人員要想識別反射波，由相應(yīng)的工作人員進(jìn)行實(shí)地考察，對該區(qū)域的歷史地質(zhì)找礦記錄進(jìn)行查閱，或利用多旋翼無人機(jī)進(jìn)行特定范圍的空拍。

外業(yè)展開排列與地質(zhì)狀況的了解是構(gòu)建地質(zhì)模型的兩個必要環(huán)節(jié)，針對于地質(zhì)模型進(jìn)行正演計(jì)算、以及繪圖，然后將原始所獲取的地質(zhì)模型信息進(jìn)行對照進(jìn)一步分析目標(biāo)地質(zhì)層的反射波，對分析結(jié)果進(jìn)行整體歸納總結(jié)，從而得到了接近實(shí)際地質(zhì)層勘察結(jié)果的數(shù)據(jù)資料。

相應(yīng)的工作人員在進(jìn)行反射波識別的過程中還存在幾個重要的問題不能忽視。

相應(yīng)的工作人員在進(jìn)行反射波識別的過程中不能將淺層的折射波當(dāng)做是目標(biāo)地質(zhì)層的反射波；不能將折射波后面所連續(xù)出現(xiàn)的“波”當(dāng)做是目標(biāo)地質(zhì)層的反射波；當(dāng)目標(biāo)地質(zhì)層的層間距較薄的時候，較薄的地質(zhì)層上界、下界之間的反射波一旦時間小于波形周期，那么相應(yīng)的工作人員就應(yīng)該深度分辨慎重抉擇；提倡相應(yīng)的工作人員能夠在識別目標(biāo)地層反射波的過程中將正演時距曲線作為一個對照，從而使自身對目標(biāo)地質(zhì)層反射波判定的準(zhǔn)確性得到進(jìn)一步的提高。

如果當(dāng)工作人員應(yīng)用淺層地震反射波進(jìn)行礦山工程勘察的過程中并未發(fā)現(xiàn)該地塊存在較為明顯的地震發(fā)射波，那么相應(yīng)的工作人員就應(yīng)該有針對性的采取一些方案，首先工作人員可以對目標(biāo)礦山工程中的目標(biāo)地質(zhì)層狀況進(jìn)行一個全面的了解，其次結(jié)合地質(zhì)層狀況構(gòu)建一個初步的地質(zhì)模型并結(jié)合地質(zhì)模型繪圖、結(jié)合以往的地質(zhì)層反射波的勘探經(jīng)驗(yàn)建立正演時距曲線，將正演時距曲線作為目標(biāo)地質(zhì)層反射波最佳采集窗口的依據(jù)。其次就是設(shè)備儀器的選擇，一般情況下組合檢波器的使用優(yōu)勢大于單個檢波器，針對于地震反射波不明顯的這一個情況本文提倡在設(shè)備儀器優(yōu)化的過程中選擇應(yīng)用組合檢波器；此外相應(yīng)的工作人員可以結(jié)合不同的震動源尋求最為合適的激震方式，最后如果相應(yīng)的工作人員發(fā)現(xiàn)地質(zhì)模型與實(shí)際的待勘察地質(zhì)情況存在著較大的差別，那么建議相應(yīng)的工作人員對地質(zhì)模型進(jìn)行調(diào)整和修改。

5 結(jié)語

資源的合理利用以及自然環(huán)境的保護(hù)已經(jīng)成為了當(dāng)前社會可持續(xù)發(fā)展的重要部分，在礦山工程勘察中新技術(shù)新工藝的應(yīng)用不僅能夠?yàn)橄鄳?yīng)的勘察工作人員提供有利的技術(shù)支撐，而且工作效率與工作質(zhì)量也會得到一定程度的提高，本文所闡述的淺層地震反射波偵探方式，在實(shí)際應(yīng)用中最為重要的環(huán)節(jié)就是反射波的識別環(huán)節(jié)，工作人員對反射波的識別在某種程度上影響著勘察成果的精度和可信度。