復雜山區(qū)三維地震勘探野外施工方法

王晶，姜飛，李京濤，李金輝，陶二勇

(山東省煤田地質局物探測量隊,山東 泰安 271021)

三維地震勘探在野外是面積勘探，開動的采集道較多較密集，施工時參與的各班組人員和使用的設備也較多。對三維地震勘探野外施工影響最大的就是地表地震地質條件，所以施工方案要根據地震地質條件、設備條件、目的任務、自然條件等因素，通過反復試驗來確定施工防范[1]。對于地形地物都十分復雜山區(qū)，尤其是地表山路稀少，沖溝極度發(fā)育，巖石高度風化，黃土覆蓋、基巖出露以及沖積物、坡積物并存的山區(qū)，施工難度非常大。采用一般平原施工方法效率低、成本高，而且難以采集到較好的地震第一手資料，而野外數據采集直接影響后期地震處理效果和報告的編制質量。根據多年山區(qū)施工經驗針對復雜山區(qū)野外現場實際情況，各個施工流程采用一些特殊的施工方法能起到事半功倍的效果。

1 現場踏勘

在野外施工前，不能照搬類似平原戈壁沙灘等簡單地形那樣的一般施工方法，盲目追求施工進度，讓全部施工人員和各種設備快速進駐現場。對于復雜山區(qū)的地震項目，施工前期項目經理要組織該項目的項目負責、現場技術指導、測量人員進入工區(qū)現場進行實地踏勘，了解區(qū)內地形地物、人文地理情況，尤其是核實好區(qū)內沒有明顯標志但隱藏在地下的一些古文物及地表一些暗墳，防止在施工炸藥爆炸時帶來工農關系賠償問題，更嚴重的是要防止觸犯國家文物相關法律。通過到現場踏勘和當地村民交流還可以有針對性的了解區(qū)內地表村莊、樹木、山井(包括水庫)、溝坎等障礙物以及一些經濟作物分布情況，為后續(xù)整個施工隊伍進駐現場尤其是技術上觀測系統(tǒng)的設計和野外成孔方法、設備做好準備。

2 觀測系統(tǒng)設計

觀測系統(tǒng)是野外施工的技術核心[2]，習慣性的觀測系統(tǒng)往往能解決技術問題，卻不能適應山區(qū)的施工條件，導致野外施工難度加大，施工效率緩慢，成本急劇上升等問題，而且更重要的是難以獲得較好的第一手野外資料，同時觀測系統(tǒng)設計不合理還會導致野外施工人員的安全問題。

在普通的工區(qū)習慣性地在目的層埋藏較淺的地方采用8線4炮，20m線距，橫向10m、縱向20m或40m炮距集中式的觀測系統(tǒng)；一般中等深度地方采用8線8炮，40m線距，橫向20m、縱向60m或80m炮距集中式或分散式的觀測系統(tǒng)；目的層較深的地方采用8線10炮，20m線距，橫向20m、縱向80m或100m炮距分散式的觀測系統(tǒng)。但在復雜山區(qū)施工的時候不能簡單地選擇以上觀測系統(tǒng)，要根據復雜山區(qū)的地形特點，選擇便于放線班組布線，運輸設備導線及爆炸班組激發(fā)的觀測系統(tǒng)。選擇合適的山區(qū)觀測系統(tǒng)可以節(jié)約野外很多時間，可以更好地尋找勘探點樁號，提高放線班組查號效率和爆炸班組報號準確性。8線8炮，40m線距，橫向20m、縱向40m至80m集中式的觀測系統(tǒng)往往適用于復雜山區(qū)目的深埋藏不深的工區(qū)，對于埋藏較深的工區(qū)可以采用8線12炮，60m線距，橫向20m、縱向80m至100m集中式的觀測系統(tǒng)，可以有效地解決三維地震勘探的布線和炸藥激發(fā)的困難。同時采用不低于24次高疊加的覆蓋次數，可有效地保證山區(qū)地震資料的信噪比[3]。

在內蒙古板子廟石墨礦和河南崔廟煤礦三維地震勘探采用了8線8炮集中式的觀測系統(tǒng)取得了很好的地震效果，而在濟源郭溝采用了8線10炮分散式的觀測系統(tǒng)給野外施工帶來極大難度，爆炸班組很容易因為地形復雜難于尋找而把炮點樁號報錯，給數據處理帶來了很大麻煩，野外工期進展也十分緩慢。而在此工區(qū)北部相距較近豫晉交界處的晉城長平煤礦在后期施工中吸取了濟源郭溝教訓采用8線12炮集中式的觀測系統(tǒng)使得野外施工進展十分順利。

3 成孔和激發(fā)方法

在經過現場踏勘后，測量人員大概圈定工區(qū)內各種淺層的地震激發(fā)層位，根據地表和淺層地震地質條件往往要選擇多種不同的成孔設備，甚至選擇不同的激發(fā)震源。

新疆鐵烈克煤礦三維地震勘探根據現場的實際情況在巖石出露地表的基巖區(qū)域采用空壓鉆機鉆進巖石4～6m中進行激發(fā)，取得了很好的單炮記錄；對于一些覆蓋層較厚的地方采用機械山地鉆機鉆到地表以下7～11m進行激發(fā)也取得了較好的效果，對于有黃土覆蓋區(qū)利用人工鉆機鉆到地下12m以上井深，激發(fā)效果理想，為后期高質量報告編制奠定了基礎。在山西晉城長平煤礦，新密裴溝煤礦采用山地鉆機、人工鉆機和在一些坡積物、沖積物聚集的區(qū)域采用雙井和三井組合坑炮(挖坑后再利用洛陽鏟鉆進2～3m)等因地制宜的多種成孔方法有效的解決了復雜山區(qū)成孔難得問題。新鄉(xiāng)輝縣張村礦山區(qū)由于淺層都是巨厚礫石層，試驗時候使用炸藥震源激發(fā)難以得到品質高的單炮記錄，在經過專家討論和現場技術人員交流，進行炸藥震源和可控震源對比試驗后，發(fā)現可控震源比較適合復雜山區(qū)巨厚礫石層的資料采集，雖然可控震源設備大，對地形要求高，但通過現場鋪路和專人引導的方式最終有效的完成了野外地震采集任務。

4 測量和放線工藝

復雜的山區(qū)地形，地表灌木林覆蓋，稀少的山路給三維測量和放線放炮工作帶來極大的難度。在一般地形簡單的地區(qū)，測量人員每隔一段距離只要將樁號標志清楚就行，但在復雜的山區(qū)工區(qū)，測量人員的樁號標志往往被各種樹木山體擋住難以識別。通過對復雜山區(qū)地形地貌的特點分析，測量人員采用雙重標識的方法，在測線經過的地方采用木板竹條筷子插入地表，或者用粉筆或油性筆寫在巖石上，同時在樁號上方高處用紅布等鮮艷的標識物系在一些樹木上，讓放線班組和放炮班組能夠醒目的看到。同時在容易迷失方向的復雜叢林中采用長竹竿(竿頭刷上紅漆)豎起來高出叢林的方法提高各班組隊對樁號的尋找、校對。放線班組除了按照測量樁號準確地把檢波器插入地下以外，還要在施工前按照山區(qū)地形和激發(fā)的特點，選擇適用于該區(qū)頻率的檢波器，尤其是要打破煤田上習慣性使用的兩串兩并的組合檢波器。由于山區(qū)激發(fā)干擾因素較多，尤其是面波干擾，所以檢波器串并組數要適當增加以便壓制干擾。新疆鐵烈克煤礦三維的第二期工程在第一期工程基礎上增加了檢波器組數，野外單炮記錄得到了明顯的改善。同時山區(qū)由于經常用到路由，放線班組在準備設備的時候要帶足延長大線數量，減少使用檢波器大線路由，從而減少導線的次數。

5 變觀和特觀選擇

復雜山區(qū)往往會遇到一些如寺廟、文物、居民房、灌溉設備，各種高傾角山坡，特殊的經濟作物等無法施工的障礙物，為了不降低資料的覆蓋次數和防止數據體出現天窗，需要在野外通過不規(guī)則觀測系統(tǒng)進行變觀施工，獲得障礙物下的地震時間剖面[3]。變觀分為2種情況，第一種情況是對那些檢波線通過相對較容易，但炮點無法布設的障礙物，可采用“雙邊加密炮點”觀測系統(tǒng)，即在障礙物兩邊加放炮點來增加障礙物下的覆蓋次數；另一種情況是2個障礙物之間的空白地段較寬，若障礙物下采用雙邊加密炮點，受此限制，障礙物下均是遠炮點，易造成覆蓋次數較低甚至出現空白段，因此，可采用中間加密炮點的方法以提高覆蓋次數。濟源郭溝煤礦三維地震復雜山區(qū)變觀的時候采用專人負責記錄變觀炮點的實際樁號，統(tǒng)一統(tǒng)計報送給測量人員輸入電腦，在施工前打印出實地炮點的位置分布圖發(fā)給爆炸班組，以減少爆炸班人員在野外尋找炮點時間和提高儀器記錄樁號的準確性，對提高施工效率效果明顯。

對于復雜山區(qū)范圍較大的村莊或者特殊經濟作物等障礙物變觀也無法滿足資料的采集的情況，需采用特觀的方法，測量人員要提前做好障礙物的修測，然后把測量結果制成圖件提供給現場技術人員，現場技術人員針對障礙物的具體情況，布測檢波線路徑，計算儀器位置，采集道數量和四周炮點位置，最后形成特觀圖紙。在施工前打印后分發(fā)給各放線班組、爆炸班組以及儀器班組。由于復雜山區(qū)地形的特殊性，特觀的炮點往往不是在束線整樁號上，多數在不規(guī)則的隨機位置，需要測量班組對成孔后的樁號進行復測，給每一個鉆孔編上不重復的序號，才能真正保證特觀的采集效果。

6 儀器和現場處理

由于復雜山區(qū)放線難度加大，路線增多，而且要經常采用變觀特觀放炮激發(fā)，需要儀器操作員和放線、爆炸成員密切配合，隨時校對檢波點和炮點樁號。保證儀器班報的準確性。儀器操作員是最先接觸監(jiān)視記錄的人員，所以也需要和現場技術人員隨時溝通，及時發(fā)現激發(fā)條件的變化，隨時做好試驗的準備，及時調整井深藥量和儀器采集參數，保證山區(qū)野外數據采集質量。

借助計算機處理技術，使野外資料顯示更加靈活，解釋效率大大提高[4]，復雜山區(qū)施工數據處理人員要到現場進行及時處理，以便了解野外施工情況，對每天的數據進行當日處理以指導野外第二天的施工?，F場處理可以更好地對現場采集的資料及時的監(jiān)控，防止盲目施工導致無法完成地質任務的情況出現，數據處理人員要積極配合項目負責和現場技術人員做好復雜山區(qū)野外勘探的“三邊”工作[5]，重點針對山區(qū)資料的特點做好折射靜校正、反褶積、速度分析等處理工作。輝縣張村山區(qū)三維地震勘探通過現場處理員及時處理發(fā)現炸藥震源激發(fā)難以獲得有效的地震記錄，最終改為可控震源激發(fā)，及時防止了因盲目施工導致的幾百萬元的損失，同時現場處理也節(jié)約了內業(yè)數據處理時間，縮短了整個項目的工期。

7 結語

經過多年復雜山區(qū)項目施工實踐應用發(fā)現，在此類地區(qū)施工，需要根據工區(qū)內實際的地震地質條件，選擇適合該區(qū)各個工種的施工方法，可以有效地解決復雜山區(qū)施工難度大，資料品質差的難題。尤其是這些方法可以極大地節(jié)約勘探成本，避免野外盲目施工帶來的損失，縮短了勘探周期，保證了施工生產安全。

參考文獻：

[1] 趙環(huán)金，王炳華，范永杰.可控震源在新疆準東煤田地震勘探中的應用[J].山東國土資源，2010,26(1)：24-29.

[2] 陸基孟.地震勘探原理[M].北京：石油大學出版社，1993.

[3] 閆世信.山地地球物理勘探技術[M].北京：石油大學出版社，2000.

[4] 王紅娟，衛(wèi)學忠，許崇寶.三維地震勘探在構造復雜區(qū)的應用[J].山東國土資源，2001,17(5)：32-35.

[5] 李振春，張軍華.地震數據處理方法[M].東營：中國石油大學出版社，2004.