随着国家经济的发展，能源的需求越来越大，从而对煤炭资源的开发、利用显得越来越重要。国家对煤田勘探、开发的投人越来越大，对煤田采区的构造和断层的控制作用，需要更加深人细致的了解。诸如要判别断距为3-5m的小断层，要划定含水层和隔水层的厚度，要确定大于5m的煤层厚度，研究煤层的结构特征等。这就要求地震剖面不仅要有较高的保真度和信噪比，更需要较高的分辨率，主煤层的频率必须达80Hz或更高一些，才能区分煤层的顶、底板。因此，如何提高煤田勘探采集质量已成为关键环节。
本文着重从激发参数探讨了对采集质量的影响程度[1]。在高频勘探中，提高激发信号的主频可有效提高反射信号的主频和分辨率，激发出宽频带、强能量、高主频的激发谱是勘探工作成功的关键环节。激发谱主频的提高是有一定限度的，并非越高越好，它与接收仪器性能及地层的吸收衰减等因素也有关。
1 炸药爆速与激发频谱关系
一般认为爆速高，激发的子波脉冲越尖锐。我们对3种不同爆速的炸药进行对比试验（图1），频率最高能量最强者为低爆速炸药所得的记录。实践证明。当炸药的爆速接近于爆速介质的波速时，二者所形成的共振子波脉冲最尖锐，爆炸效果最好[2]。
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图1 不同爆速炸药效果对比
（a）低爆速记录；（b）中爆速记录；（c）高爆速记录
2 激发井深和激发岩性与高频信息关系
从原始井深监视记录（图2）上看，7-14m井深的记录差异并不大，但通过分频扫描，我们可以看到，随着低频滤波挡的提高，主要目的层反射波主频并不总是随着井深的增大而提高。7m井深激发的高频信息最丰富，这是因为，7m处为一硬粘土层，取得好的激发效果是符合规律的。井深与反射波主频间存在这样关系：在7m以前，随着井深的增加，反射波主频也提高；而在7m以后，随着井深的增加，反射波主频反而降低（图3）。所以选取合适的井深，寻找良好的激发层，是提高煤田高分辨率勘探采集质量的关键因素之一。
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图2 不同井深的监视记录和分频扫描对比图
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图3 井深与频率关系图
3 组合激发问题
不同井深、不同井数的组合激发进行试验，结果表明无论是双井、三井、五井的激发，除了能量比单井略好外，其主频和频宽均远低于单井的效果。经窄频滤波测试，组合井激发频宽有时可低到20Hz左右。究其原因，一是组合未形成加强的波前包络面和拓展频宽，二是表层变化剧烈，形成相互干涉，抵消叠加效果。
4 激发能量与高频信息的关系
炸药量的多少、爆炸介质的岩性、药包形状及其与爆炸介质的藕合等因素，对地震波的形状、波的振幅、频率等有影响。
地震波的振幅A，主频f与炸药量Q分别存在着如下关系
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地震脉冲振幅与炸药量成正比关系；炸药量大时，系数可减小至0.5-0.1，增大炸药量对振动振幅增加不大，但产生的地震波频率低，视周期大。
激发岩性的性质对所激发的地震波有一定的影响，在低速带疏松岩石中激发时产生的振动频率低，在坚硬岩石中激发得到的振动频率高，在胶泥、泥岩中或潜水面下激发得到的频率适中。同时还要考虑爆炸能量与介质的耦合关系。实验表明，爆炸能量与介质存在着几何藕合和阻抗藕合的关系，当药包的直径与爆炸井的直径相等时，几何耦合为100%；炸药的特性阻抗（炸药密度 炸药起爆速度）与介质的特性阻抗（岩石密度 岩石中纵波的波速）之比称为阻抗藕合。当该比值等于1时，激发能量最大。
根据药包与介质的耦合关系，结合煤田勘探的实际，小药量激发是取得高频信息较好的途径。激发药量与反射波主频关系见图4。
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图4 药量与频率关系图
分析对比药量与频率之间的关系，药量越小，频率越高，但差异并不太明显。而药量大于2 kg时，随着药量的增加，反射波主频降低速率减慢。另一方面，激发药量越大，反射波能量越强，但大于2 kg地震波的能量趋于平缓（见图5）。
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图5 药量与能量关系图
结束语
通过对煤田三维高分辨率地震勘探的多次实践，从激发参数探讨了提高采集质量的方法和技术，得知激发出宽频带、强振幅、主频高的激发谱是勘探工作成功的关键环节，文中从炸药类型、激发深度、激发岩性、激发能量等不同角度作了分析和探索。
参考文献：
[1]梁雪飞，冯路国.提高煤田地震勘探采集质量的主要因素探讨[J].勘探地球物理进展，2004.05：347-351.
[2]李庆忠.走向精确勘探的道路[M].北京：石油工业出版社，1993.146-153.
作者简介：叶尔肯别克•哈那提（1984.04-）男 新疆木垒 大学本科 工程师 新疆维吾尔自治区煤田地质局综合地质勘查队 研究方向：地球物理勘探方法在煤炭勘探中的应用
论文作者:叶尔肯别克•哈那提,蒲青
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/25
标签：炸药论文; 主频论文; 煤田论文; 药量论文; 关系论文; 频率论文; 能量论文; 《基层建设》2019年第29期论文;