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地震波在不同介質中產生的衍生波。人工激發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方式是炸藥震源和可控震源。筆者就兩種激發方式的應用，對比分析兩種方法的優劣。

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 從激發原理上分析

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

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

炸藥震源的優點：成孔和裝藥可以提前進行且是瞬間激發，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：炸藥震源對激發點周圍巖性破壞性強烈，施工危險系數高。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??；可控震源輸出能量大小可調且震動能量為持續時間較長連續信號，對激發點巖性破壞較小。

可控震源的缺點：可控震源激發震動時間較長，施工效率較慢?？煽卣鹪吹玫降牡貙臃瓷湫盘柌荒苤苯邮褂?，要經過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原理，兩種震源的優缺點比較明顯。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。其次，從抗干擾分析來看，可控震源要優于炸藥震源，對于電源干擾嚴重地區、和多風區域和多機械振動區域建議使用可控震源。最后，從破環程度分析來看，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。

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成型炸藥，對成孔要求較高，在松散干燥的沙漠區域和松散的卵礫石層成孔困難。另外炸藥審批手續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，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域，如果地表傾角超過30°，容易發生震源翻車現象。對于地表出現沖溝與較窄的河道，震源無法行進?？煽卣鹪从捎谏a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。可控震源只能在地表激發，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市甘塘地區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：井深采用6 m，藥量采用3 kg單井激發，接收排列采用144道60 Hz檢波器接收?？煽卣鹪词┕担翰捎?臺kz-28噸位可控震源組合激發，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，可控震源獲取的原始資料信噪比不低于炸藥震源，淺部區域可控震源優于炸藥震源，可控震源獲得的時間剖面反射波連續性好且能量強。產生這種結果的原因可能是當地多風，外界干擾較大造成的。

4 結語

從兩種不同的激發方式對比，選擇合適的施工參數，相對于炸藥震源，采用可控震源激發，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方式。

參考文獻

[1] 許彩琦，楊斌.寧夏中衛市小紅山勘查區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.

[2] 林君.電磁驅動可控震源地震勘探原理及應用[M].北京：科學出版社，2004.