深地震寬角反射/折射探測 地震波激發(fā)點(diǎn)的技術(shù)應(yīng)用

申達(dá)強(qiáng) 楊國俊 張全榮 中國地震局地球物理勘探中心第七研究室

引言：

在地震探測的各個環(huán)節(jié)中，地震波激發(fā)是非常重要的一環(huán)，激發(fā)效果直接關(guān)系到信號接收的遠(yuǎn)近、強(qiáng)弱，當(dāng)然也很大程度地影響到后來的數(shù)據(jù)分析。激發(fā)點(diǎn)施工過程中的選點(diǎn)、鉆孔、下藥埋深、爆破器材的連接等都會影響到激發(fā)效果，因此施工過程中的每個步驟都要小心認(rèn)真，在這里我就以福建及臺灣海峽項(xiàng)目為例來說明激發(fā)點(diǎn)的施工技術(shù)應(yīng)用。

一、工程概況

福建及臺灣海峽地殼結(jié)構(gòu)探測剖面（FJ2號測線）位于福建省中部。北西方向展布，剖面長度為280km，沿剖面計劃布設(shè)160臺地震測深三分量專用數(shù)字地震儀，觀測點(diǎn)距1．5至2．0km，分別在剖面的5個不同位置進(jìn)行 5 次藥量在 2．0 至 2．6 噸級的爆破激發(fā)。

（a）SP21炮：其坐標(biāo)為：東經(jīng)119o42．870′，北緯 25o28．244′，海拔高程5m，樁號371km。位于惠安縣鎮(zhèn)松村村南海邊，距最近零星房屋約600m?？稍陔x海邊300米處選擇鉆井位置，基巖出露地表，可使用大型空壓機(jī)鉆機(jī)。此炮為FJ號測線東端點(diǎn)炮，藥量暫定為2．0噸，鉆井深度要求達(dá)到60至70m。

（b）SP22炮：樁號450km。位于福州省南安縣樂峰鎮(zhèn)。此點(diǎn)位于正在開發(fā)興建的林場邊緣一條小路的基巖體上，交通方便，地勢開闊，進(jìn)入林場的便道大車可直接開到鉆井點(diǎn)位，此處基巖出露地表，只能使用大型空壓機(jī)鉆機(jī)鉆井。此炮藥量暫定為2．0噸，鉆井深度要求達(dá)到60至70m。

(c) SP23炮：海拔高程150m，樁號545km。位于三明市大田縣上京鎮(zhèn)東邊坑村。場地位于水泥公路旁，山間小盆地，耕植風(fēng)化土層厚約2至5m，下側(cè)為石灰?guī)r，硬度不大，山上植被豐富，距離最近村莊1．5km。設(shè)計藥量暫定為2．0噸，鉆井深度要求達(dá)到60至70m。

(d) SP24炮：樁號605km。位于三明市永安縣大湖鄉(xiāng)魏坊村北約2km，小溪旁，交通方便。設(shè)計藥量暫定為2．6噸，鉆井深度要求達(dá)到60至70m。

(e) SP25炮：樁號660km。位于福建省寧化縣湖村鎮(zhèn)中坑村。此點(diǎn)地處山間廢棄道路上，旁邊有大路通過，山坡被植被覆蓋，地表風(fēng)化土厚約2至3m，下為基巖。此點(diǎn)交通方便，地勢開闊，大型車輛可以進(jìn)入施工現(xiàn)場。距離最近村莊約1km。藥量暫定為2．5噸，鉆井深度要求達(dá)到60至70m。

附表1 FJ2號探測剖面炮點(diǎn)主要技術(shù)指標(biāo)一覽表

二、施工前的準(zhǔn)備

1、工程人員在設(shè)備進(jìn)場前進(jìn)行了現(xiàn)場踏勘，確定炮點(diǎn)位置，看是否符合鉆進(jìn)條件，如看水源的遠(yuǎn)近，周圍是否有高壓線、光纜、房屋、大的道路、橋梁、堤壩等設(shè)施。

2、提前與當(dāng)?shù)卣⒐膊块T進(jìn)行了溝通，準(zhǔn)備好炸藥、雷管的購買手續(xù)，確保工程順利實(shí)施。

3、針對這些炮點(diǎn)不同的地層條件和環(huán)境的不同采取不同的鉆井工藝，提出保證工程質(zhì)量和施工安全的技術(shù)措施，并向作業(yè)組進(jìn)行技術(shù)交底。

4、主要機(jī)具和設(shè)備：工程空壓機(jī)鉆機(jī)，潛孔錘鉆具，用于基巖鉆進(jìn)。

5、根據(jù)進(jìn)度和估計鉆進(jìn)進(jìn)度，確定人員和設(shè)備數(shù)量。這時還要考慮道路、天氣等情況。提前將人員的吃住行考慮妥當(dāng)，這樣才能不會在施工過程中影響到工程順利進(jìn)行。

三、鉆井施工

1、平整場地：地面應(yīng)去除松渣浮土，雜草，鏟平夯實(shí)。

2、定鉆孔位置：根據(jù)人工爆破源的激發(fā)原理，合理安排鉆孔位置。

3、埋設(shè)護(hù)筒：埋設(shè)護(hù)筒以定孔位，隔離地表水，提高孔內(nèi)水頭，防止孔壁坍塌。護(hù)筒直徑一般比鉆頭直徑長15CM-20CM，護(hù)筒位置必須設(shè)置正確，四周應(yīng)回填粘土，分層夯實(shí)。

4、成孔鉆進(jìn)：除12號點(diǎn)外，都采取潛孔錘鉆具，振動加回轉(zhuǎn)的鉆進(jìn)方式。鉆進(jìn)過程中要時刻注意鉆渣返回情況，如有異常情況立即停止鉆進(jìn)，提鉆分析原因，采取適當(dāng)措施，確?？尚泻笤倮^續(xù)鉆進(jìn)。

5、清孔：成孔后，確認(rèn)孔深無誤，就要進(jìn)行清孔作業(yè)，直到確認(rèn)孔底沉渣清理完畢，方可提鉆，轉(zhuǎn)入下一道工序。

6、裝藥程序是炮場工作的重要一環(huán)，前面所做的工作都是為了把藥裝入孔中，因此，各個程序都要認(rèn)真負(fù)責(zé)，相互協(xié)調(diào)。

7、填孔時，要用碎石將孔填滿，注意不要鏟到連接線，待孔填滿后，測量雷管連接線阻值，及對地阻值，最后將連接線按一定方位埋好，并作好記錄。

四、工程技術(shù)總結(jié)及資料整理

本次工程五個點(diǎn)位獲得優(yōu)秀記錄數(shù)分別為90個、211個、92個、44個、145個，分析其間差別，針對本工程巖石的整體性和靜水位是兩個比較重要的影響因素，整體性好的，在靜水位以下的傳播效果較好。當(dāng)然影響因素很多，巖性、地質(zhì)地貌、藥包埋深、炸藥威力等都是重要的影響因素，在布置孔位時要充分考慮到各種影響因素，以求最大限度地利用炸藥能量，有好的接收信號，達(dá)到科研目的。

物探中心是一個科研單位，而深地震寬角反射/折射探測工作是物探中心科研工作的重中之重，資料整理對科學(xué)研究來說是非常重要的，資料一定要真實(shí)，齊全，方能體現(xiàn)出研究的價值。

五、本工程出現(xiàn)的新問題及處理方法

1、巖層裂隙多，地下水位深：本次工程的11號點(diǎn)，第一次選點(diǎn)由于在山頂風(fēng)化崩塌處，巖層過于破碎，造成鉆進(jìn)過程中不時有碎石掉入孔中，鉆頭隨時有拔不出的危險，因此也就無法成孔。不得不重新選點(diǎn)，經(jīng)過多次實(shí)地勘察，在附近找到了比較合適的炮點(diǎn)，報指揮部批準(zhǔn)后，轉(zhuǎn)到新的位置施工。

2、由于巖石較為破碎，造成孔壁粗糙，以前下井時利用的粗棕繩給我們造成了不小的麻煩。出現(xiàn)問題后，我們想出了用鋼絲繩來代替棕繩的方法，這也利用了鋼絲繩的摩擦系數(shù)較小的特點(diǎn)。但施工時要更加注意安全，畢竟安全是第一，馬虎不得。

六、新技術(shù)的應(yīng)用

1、采用三腳架解決了干孔下藥。由于藥柱過重下藥的困難，且孔口拉繩操作不便，我們利用了在打樁施工時所采用的三角架，大大方便了施工。

2、采用鋼絲繩代替棕繩，提高了下藥的速度，改善了下藥的效果。利用了鋼絲繩的摩擦力比棕繩小很多且直徑又小的特點(diǎn)，使得下藥順利很多，但要注意下藥時的安全，摩擦力小就比較滑，速度快容易傷手，同時捆綁的難度也加大了。

3、采用油壓千斤頂打撈鉆具。由于本次工程施工地點(diǎn)屬于喀斯特地貌，底層復(fù)雜，因此鉆具提不出的情況經(jīng)常遇到，這就要求我們隨時準(zhǔn)備處理這種問題，要么打撈出鉆具，要么就得放棄鉆孔，造成很大的損失。在鉆機(jī)本身不能提出鉆具的情況下，就要借助外力，我們就用此方法成功提出鉆具，減少了很多損失，節(jié)省了工期。

4、采用反絲鉆桿打撈鉆桿。在山區(qū)施工，基巖中鉆進(jìn)時，遇見溶洞、裂隙等地層是常見的，如果鉆進(jìn)基本成孔時，遇到裂隙，鉆具被卡住，這時如果放棄，將會造成鉆具、人工、油等的很大浪費(fèi)，還有工期的拖延，我們定好的鉆孔位置還得重新選擇，因此應(yīng)該想法提出鉆桿，甚至鉆具。

七、結(jié)束語

從以上的技術(shù)分析可以看出，地震波激發(fā)是一個涉及到公共關(guān)系、鉆探、水文和工程地質(zhì)、爆破為一體的綜合施工項(xiàng)目，其中每一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會使整個工程受到影響。其中的施工參數(shù)還要經(jīng)過和每個點(diǎn)激發(fā)實(shí)際效果對比，不同的地質(zhì)地貌、巖性多次比較，不斷改進(jìn)，這樣才能使激發(fā)效果越來越接近我們的需求。