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、开发的投入越来越大，对煤田采区的构造和断层的控制作用，需要更加深入细致的解释。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，因此，如何提高数据采集质量已成为地震勘探关键环节之一。
【摘要】随着煤田地震勘探的不断深入，对勘探成果提出了更高的要求，需要能量大，频率高的反射波，这就要求大幅度地提高野外数据采集质量。本文通过对近地表异常岩性调查、激发参数、环境噪音等影响因素的研究，认为采用增大岩性探井密度进行近地表岩性调查、选用高能小药量炸药在含水层的高密度介质中激发，可避开和减少环境噪音影响，使野外数据采集质量大为提高，为煤层精细构造解释及研究煤岩层信息提供了良好的基础。
【关键词】核心论文发表,煤田勘探,近地表异常,环境噪音,岩性探井,高能炸药
引言
本文以安徽省淮北地区孙疃井田三维地震勘探为例，在施工方法上围绕着分辨率、信噪比和保真度三个环节进行了试验研究，从精细近地表岩性调查，正确地优选激发因素，消除环境噪音影响等因素优选，获取了较好的原始资料，取得了明显的地质效果。
1近地表异常岩性调查
近地表，指地表以下未成岩的低速介质区，虽然厚度不大，但它对地震波场改造却很大，不利于地震勘探采集数据的处理。近地表异常是由于近地表高程、厚度、速度的空间变化，当地震波穿过近地表时产生不等量的延迟时差，它改变了反射时距曲线所遵循的时距曲线方程，动较正后不能同相叠加成像，不能反映真实的构造形态。
1.1表层影响主要表现在如下几方面：
（1）低、降速层厚度和速度在横向上是不稳定的，它的变化可引起明显的波至时间变化；高频成分的衰减极为显著，表层厚度1m的变化造成的信号衰减约相当深层的100m或1000m厚度引起的衰减。
（2）低、降速层厚度和速度的横向变化，会引起不同记录道子波的不一致。
（3）低、降速层厚度和速度的横向变化，会造成同一激发深度的激发频谱差异十分明显。
1.2精细近地表岩性调查：
时距曲线在空间上变化的形态是由近地表异常特征决定的，通过近地表异常校正后，恢复反射时距曲线的双曲线形态，研究近地表地球物理特征以确定相应的低降速带结构来求得准确的静校正量，消除不同波长静校正的影响以提高地震剖面的信噪比和分辨率。
随着勘探技术的改进和高频勘探的普及，近地表调查工作已形成一套专门的方法技术系列，以往的小折射、微测井方法虽仍在使用，但采样点的密度还需增加；新增加了岩性探井，即在一定网格内（一般不小于1km×1km）进行岩性测井，揭示浅层地层纵向结构及其变化。
图1、图2为相邻炮点所得的监视记录（两炮的激发深度和药量完全一致，但激发岩性不同）。两炮的触发谱不同，监视记录上明显出现振幅、频率的差异。为了有效避免这一现象反复出现，确保激发谱相对一致，通过近地表岩性调查工作，查明本区潜水面一般为6-8m，其上均为松软的粘土层或泥砂层；大部分地段在5-8m有姜石、盘砂，流砂；8-11为硬粘土层，12m以下为泥沙层，近地表结构的划分对数据采集、静校正方法研究运用、静校正数据计算等均有指导作用。
图1软粘土层激发单炮图2硬粘土层激发单炮
2正确优选激发因素
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的限度，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。
通常，希望能够用较小的药量激发出较强的弹性波，实际上，由于受各种因素（如炸药药型、药包结构、激发井深、激发岩性、激发药量、激发方式）的制约，只能有一小部分能量用于产生弹性波，通过研究激发参数应选择威力大（做功能力强）猛度小（介质破碎程度小）的高能小药量炸药能够激发出较强能量的弹性波。
2.1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2种不同爆速的炸药进行了对比试验（图3、图4），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[3]。
图3中爆速炸药单炮记录图4低爆速炸药单炮记录
2.2激发井深和岩性与频率信息关系
激发岩性的性质对所激发的地震波有一定的影响。在低速带疏松地层中激发时产生的振动频率低，在坚硬地层中激发得到的振动频率高。在胶泥、泥沙层中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，试验表明，爆炸能量与介质存在着几何耦合和阻抗耦台的关系，当药包的直径与爆炸井的直径相等时，几何耦合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×岩石中纵泼的波速）之比称为阻抗耦合，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，小药量高能炸药激发是取得高额信息较好的途径。
从原始井监视记录（图5、图6）上看，主要目的层反射波的主频并不总是随着井深的增大而提高，10m井深激发的高频信息最丰富，这是因为10m处为一含水的硬粘土层；经研究分析，由于水具有特殊的性质，科压缩性小，无剪切应变，波在水中消耗的能量极小，爆轰压力衰减慢，产生的应力波传递好，能量传递效率高，有利于高频的传递，因此，选用高能小药量炸药，在含水的高密度介质中激发，能够获得比较理想的效果。
图5井深8m单炮记录图6井深10m单炮记录2.3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耦合等因素，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：
A=K1QM1
1/f=K2QM2
式中K1，K2，M1，M2为系数，当炸药量较小时、系数趋于l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降低，视周期增大。
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。当药量大于2k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2kg时地震波的能量趋于平缓。
3消除环境噪音的影响
环境噪音是提高分辨率和提高野外采集质量的重要障碍之一。
环境噪音存在两个明显的特征。一是不可预测的随机性；二是较宽的频带范围，从几赫兹到几百赫兹，它对提高采集频率影响较大。特别是对能量相对较弱的高频信号危害更加明显。
目前在施工中采取的主要对策是：
（1）加大监测密度，调查环境噪音的变化规律，探寻避开环境噪音的最佳方案；
（2）研究环境噪音的频带范围，了解其对高频信号的影响程度，采用宽带方式。消除部分高频噪音；
（3）创造安静的施工环境等。
4采集效果分析
图7低能炸药初叠剖面图8高能炸药初叠剖面
图7、图8是淮北地区孙疃井田同时采集的初叠剖面图，两条线的施工方法、观测系统、资料处理流程完全一致，但剖面结果差异较大。无论是信噪比、波组能量和连续性、主频和频宽，后者均有明显改进，主频普遍增高10Hz左右。主采煤层提高达20Hz，构造特征明显，断点清晰程度有明显改进，为对煤层精细构造解释及研究煤岩层信息提供了基础。
5结论
通过对高分辨率地震勘探的多次实践，从不同侧面分析了提高采集质量的方法和技术，得出如下结论：
（1）加强近地表岩性的调查，用多种方法技术取全、取准表层资料，寻找最佳激发岩性，努力做到在相对稳定的地层条件下激发。
（2）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、激发深度与激发岩性、激发能量等不同角度作了分析和探索，选用高能小药量炸药，在含水的高密度介质中激发，能够获得比较理想的效果。
（3）在消除或减弱环境噪音对采集质量的影响方面，开展了诸如加强对噪音变化规律的研究，创造安静的施工环境，取得了一定地质效果。
参考文献：
[1]朱国良、冯玉芬.煤田高舒辩牢地震勘探方法[J].勘探地球物理进展，2002（4）.
[2]李庆忠.走向精确勘探的道路[M].北京：石油工业出版社，1993.
[3]余寿朋.高分辨率地震勘探[M].北京：石油工业出版社，1994.
[4]李庆忠，田树人.提高地震资料信噪比的噪音踢除方法[J].物探科技通报.1989（2）.
