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1、障碍物密集区三维地震观测系统的设计与应用王玉娇1,李刚2(1.长安大学地测学院;2.煤炭科学研究总院西安分院,陕西西安710054)【摘要】目前,三维地震束状观测系统应用较为广泛,它主要适于障碍物较少的情况,文章主要就障碍物密集区三维地震观测系统的设计与应用进行了探讨。【关键词】障碍物密集区;三维地震观测系统;非常规三维地震观测系统的设计是三维地震勘探野外数据采集的关键环节。不同地形、地表条件下合理选择观测系统是最大限度取好第一手资料的前提。但是,在建筑物密集区的三维地震观测系统设计,以往主要通过排列强行跨越障碍物、障碍物两端加大偏移距放炮或采用恢复性放炮
2、的方法,来达到满足多次覆盖(叠加)的目的。上述方法在障碍物规模较小的情况下是可以实现的,但是在障碍物密布地区往往会造成空道、坏道较多、偏移距过大、覆盖次数不均等不利影响。本文通过理论分析,提出了在障碍物密集区采用非常规块状三维地震观测系统设计的新思路。这种观测系统能够充分考虑到在障碍物密集区、激发条件较差等不利区段,在保证均匀覆盖的基础上,通过检波点、炮点的合理布置,选取好的激发点位置,最大限度地提高仪器的施工效率,降低生产成本,提高工作效率。实际应用证明:非常规块状三维地震观测系统设计在地表复杂区是一种行之有效的三维地震野外施工方法。一、理论基础三维地震
3、观测系统设计可以通过以下公式表示:X(z)=S(z)(1)其中:式中:X(z)———反射点的多项式S(z)———炮线的多项式G(z)———接收线的多项式公式(1)是三维地震设计的基本关系式。对于某种形式的三维设计,通常施工所使用的仪器已经确定,因此可以先确定G(z),再调整S(z)以满足X(z),用公式(1)时要注意:第一、炮线距、接收线距的一个单位长度是反射点、线距一个单位长度的2倍;第二、反射点线距的多项式中z的指数表示距离,z的系数表示横向覆盖次数;接收线和炮点线的多项式中z的指数表示距离。通常条件下,公式(1)用于计算束状观测系统的布设关系。在上述
4、理论分析基础上,本文提出的非常规块状三维地震观测系统,综合考虑各种因素(包括障碍物、激发条件较差区域等),通过不同设计方案的反复比较,最终可以得出满足CDP覆盖次数相对均匀的非常规块状三维地震观测系统。二、常规束状三维地震观测系统常规的束状三维地震观测系统是一种“直线加方块”的规则观测系统设计方法。这种观测系统的核心是:在确定好试验参数后,全区所有的施工程序都以一种炮线、接收线“齐步走”的原则进行(图1)。这种施工方法在平原区、无障碍物或障碍物较小的情况下是一种理想的施工方法。常规束状三维地震观测系统的优点:设计方法简单明了;覆盖次数均匀。但其不足之处也较
5、为明显,表现在以下几个方面:第一,由于排列的滚动和炮点移动是同步进行,就使得每放1排炮,检波点就要“搬家”,在道数有限的情况下影响施工效率。第二,对于村庄密集区,通过加大偏移距来实现村庄下理论设计的有效覆盖次数。这种大偏移距的应用,将导致地震记录的许多远道资料将被切除或由于拉伸畸变导致实际叠加效果变差,表面得到了高的叠加次数,而实际上有效的叠加次数并不高,影响最终的叠加效果。图1束状三维地震观测系统三、非常规块状三维地震观测系统图2给出了非常规块状三维地震观测系统炮点、检波点、反射点(CDP)之间关系的示意图。非常规块状三维地震观测系统首先通过确定好接收线
6、位置G(z)、两端放炮3排(24次覆盖,纵向6次排列两端加密3排炮),然后半个排列整体搬家,依此类推来完成施工的一种方法。非常规块状三维地震观测系统优点:第一、对于村庄密集区,在精确测量的基础上,针对村庄进行跨越障碍物的设计:首先,将接收线G(z)全部置于村庄内部,通过排列两端的炮点加密、村庄周围炮点的灵活变化及整体搬家(一次半个排列)的设计思想,减少排列滚动次数,在保证村庄下较均匀覆盖的基础上,基本上可以一次躲过纵向跨度小于1/2排列长度的村庄。第二、在山区等基岩出露区,将激发条件较差的区域作为“障碍物”进行设计:采用把接收线G(z)安置在激发条件较差地
7、段的方法,利用炮线S(z)的灵活多边性,选择好的激发点,在院硕士研究生,研究方向:地球探测与信息技术。经过掘进工作验证,进入采掘范围的断层DF13得到较好的验证(如图3);矿区内32051工作面采空区在时间剖面上的表现明显(如图4)。图3DF13断层在时间剖面上的表现图4采空区在时间剖面上的表现五、结论通过以上两种形式观测系统的对比分析可知:对于地表条件复杂的障碍物密集区,非常规块状三维地震观测系统的设计思路更能发挥三维地震勘探本身灵活多变的优点,便于避开障碍物,使有效CDP覆盖次数达到最大程度的提高;同时可以提高工作效率,降低生产成本,缩短工期。因此,在
8、地表条件复杂地区,非常规块状三维地震观测系统是一种值得推广的三维地
