山西某地區(qū)地質勘探數(shù)據(jù)采集的研究

滕 娟

（山西潞安礦業(yè)集團，山西 長治 046204）

地質勘探技術日趨成熟，但在山西某地區(qū)的應用效果欠佳。呂梁山西某地區(qū)覆蓋面積廣，厚度大，最厚處可達200多米，地形破碎，坡陡溝深，是山西地區(qū)地貌發(fā)育較為典型的山區(qū)[1]。龍泉礦正處于呂梁厚礦區(qū)，自2007年以來國內多個施工隊伍在此處施工，均因礦區(qū)的表、淺層地質地質條件太復雜而無法取得好的資料。

1 表、淺層結構調查

為了了解表、淺層地層情況，首先進行全區(qū)踏勘。本區(qū)潛水位較深，只在山溝的村莊里存在幾口深水井，據(jù)村民介紹水井深度約50m，結合地勢起伏，礦山塬上的潛水位達到了180m左右。從表層地質結構來看，礦層質地松散，孔隙較大，含水量極低，最復雜的是在礦層中夾雜著數(shù)層礫石，厚度不一，礦層與礫石呈互層狀分布。

為了更好的分析本區(qū)表層結構特點，利用低速帶、微測井及機械鉆打井等方法對表、淺層的地質結構進行了仔細分析。表層結構主要分兩層，低速層厚度7m～20m，速度320m/s～380m/s；降速層又分兩層，第一降速層厚度8m～15m，速度450m/s～1500m/s，第二降速層速度1700m/s～2650m/s，由于第二降速層厚度較大，未得到準確的厚度值，據(jù)其他資料估計約70m～100m。通過機械鉆對60m以淺的土質進行取樣分析，礦層單層厚度在0.5m～20.9m之間，層數(shù)2層～6層，總厚度約在20.9m～44.0m之間。

疏松的礦層及夾雜的礫石層對地質波吸收、衰減強烈，這些因素對獲取高品質地質資料影響很大。根據(jù)公式得出，礦層的吸收量是深層地層吸收量的100倍，也就是說，厚度為15m的礦層的吸收衰減量相當于深層1500m厚的地層衰減量。礦層吸收衰減的機制是:礦層中含有大量的氣體和不飽和水分，而顆粒間液體和氣體的擠壓、噴涌作用，使能量消耗。

2 數(shù)據(jù)采集參數(shù)的試驗

（1）井深試驗及藥量分析。通過表、淺層地表結構調查可知，低速層厚度7m～20m，炸藥在低速層中激發(fā)時，破壞半徑大，頻率低，能量主要消耗在破碎礦層上，低降速層的界面反射還容易形成干擾波，所以井深選擇至少要大于低速層厚度。單井井深試驗選擇了14m、18m、26m、52m的4種深井，藥量2kg，從單炮記錄來看（圖1），當井深達到52m的時候效果最好，在400ms的遠道位置上可以看到礦層反射波，其他稍淺的井深均無法得到可靠的反射波資料。分析其原因為52m的深井采用的是機械鉆成孔，穿透了礦山礫石互層區(qū)域，保證了大部分激發(fā)能量的下傳，深部反射資料信噪比高。

圖1 不同的井深試驗

單地質探測的頻率與激發(fā)介質的速度成正比，與礦山破壞半徑成反比。由于激發(fā)圍巖相對疏松，可塑性強，當發(fā)生爆炸時，圍巖產生永久變形，爆炸能量主要損耗在圍巖的破壞上，有效探測波的能量相應減少。面對松散的圍巖、巨厚的礦層，要想激發(fā)較強的探測波，采用單井是很困難的，因為單井激發(fā)在垂直方向上作用在圍巖上的面積小，爆炸能量對圍巖的穿透能力和破壞能力增強，不利于對圍巖的彈性撞擊和壓縮。

（2）井組合試驗。本次采用了3井、5井、7井的多井試驗，組合井距經(jīng)計算確定為5m，組合方式為5m×5m的面積組合，單井藥量1kg，井深選擇位于低、降速界面下1m處（16m），從激發(fā)效果來看（圖2），7井組合激發(fā)效果最佳，5井組合次之，3井組合最差。隨著井組合數(shù)目的增加，干擾波壓制效果增強礦層反射波的連續(xù)性和單炮整體信噪比得到了提高。

圖2 不同井組合效果對比

（3）采集參數(shù)的確定。除了以上試驗，還對接收因素進行對比試驗，最終確定采集參數(shù)為，儀器Sercel-428XL數(shù)字地質勘探儀，1ms采樣，觀測系統(tǒng)為489-0-10-0-489,10線8炮制規(guī)則線束狀，覆蓋次數(shù)24次；寬頻接收0Hz～500Hz，前方增益12db；激發(fā)因素7井組合，單井藥量1kg，井深16m；接收因素SS-60Hz模擬檢波器，檢波器埋深30cm。

3 段試驗效果

采用上述采集參數(shù)進行了1.5km的段試驗，取得了較好的試驗效果，地質勘察資料比較滿意。單炮記錄上400ms處可見到較連續(xù)的礦層反射波同相軸，反射波能量隨地形變化不同，在礦山上較弱，沖溝內變強，與礫石層的存在和礦層厚度有較大關系。從疊加剖面上看（圖3），反射波同相軸特征明顯，在300ms～400ms處有明顯的較連續(xù)的礦層反射波。說明野外施工采集參數(shù)的選擇是合適的。

圖3 礦區(qū)采集剖面

4 結語

在礦區(qū)進行地質勘探，前期的表、淺層地質層位結構調查是非常重要的。多數(shù)礦區(qū)潛水位深，近地表低、降速帶厚，存在強波阻抗界面，對地質勘察的激發(fā)要求很高，采用多井小藥量組合一般要優(yōu)于單深井大藥量組合，組合距的選擇也是影響壓制噪聲干擾的重要因素。通過本次試驗研究說明在厚礦區(qū)只要找準規(guī)律，選擇好采集參數(shù)也是可以獲得較好的地質資料的。