[摘 要]煤田地震勘探技術(shù)的普及應(yīng)用，要求物探專業(yè)與相關(guān)的地質(zhì)專業(yè)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)不能停留在理論方面，提高編制工程設(shè)計、野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)處理及解釋技術(shù)的能力才能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需求。鑒于此，把本專業(yè)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式改為動手解決問題及創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。

[關(guān)鍵詞]煤田 地震勘探 觀測系統(tǒng) 工程設(shè)計 卓越工程師

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）08-0146-02

“煤炭黃金十年”大大地推動煤炭地質(zhì)事業(yè)的發(fā)展，尤其是煤田地震勘探技術(shù)的應(yīng)用和煤田三維地震勘探技術(shù)的普及推廣，為煤礦開采提供了更為有效的勘探手段和可靠的地質(zhì)依據(jù)。[1]同時也推動了煤田地震勘探課程教學(xué)的改革與發(fā)展。我校資源勘查工程、地質(zhì)工程、水文及水資源工程、地球信息科學(xué)與技術(shù)及煤與煤層氣工程先后增加了煤田地震勘探教學(xué)內(nèi)容或煤田三維地震勘探課程。[2]受“卓越計劃”啟發(fā)，就傳統(tǒng)的煤田地震勘探教學(xué)談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

一、細化專業(yè)理論教學(xué)，掌握知識點

針對二維地震勘探觀測系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)，主要知識點包括以下幾方面：其一，深刻理解觀測系統(tǒng)概念、設(shè)計相關(guān)參數(shù)及相關(guān)參數(shù)的計算公式。其二，理解地面的觀測方式與地下勘探的反射點對應(yīng)關(guān)系，掌握利用綜合平面圖示法繪制觀測系統(tǒng)圖的要領(lǐng)，目的是對已知的觀測系統(tǒng)參數(shù)通過圖示的方法表達觀測系統(tǒng)中炮點、檢波點和排列的所有道，并確定滿覆蓋次數(shù)起止位置，會計算滿覆蓋次數(shù)的范圍。其三，設(shè)計的觀測系統(tǒng)在生產(chǎn)中如何實施。

（一）勘探深度與勘探的排列長度之間的關(guān)系

勘探排列長度與勘探深度一般是0.5～1.5倍的關(guān)系，視具體情況而定，主要依據(jù)以下計算公式來確定排列的參數(shù)。

設(shè)激發(fā)點移動道數(shù)為r，覆蓋次數(shù)為n，儀器接收道數(shù)為N，S為與觀測系統(tǒng)有關(guān)的常數(shù)，單邊激發(fā)S=1，雙邊激發(fā)S=2；則有

r=NS / 2n

這里著重強調(diào)以下幾點：

1.雙邊激發(fā)就是一個排列不動的情況下先后分別在兩端激發(fā)；

2.中間激發(fā)時S=2；儀器接收道數(shù)為N，與排列長度有關(guān)，排列長度≈目的層埋深；

3.煤田二維地震勘探在淺層地震地質(zhì)條件好的地區(qū)一般覆蓋次數(shù)n=12次；

4.煤田地震勘探目的層比較淺，故道距一般采用10米。

（二）地面觀測點與地下勘探目的層反射點之間的關(guān)系

大家知道地震勘探就是在地面進行人工炸藥激發(fā)地震波向地下傳播，遇界面反射回地表，檢波器接受到信號傳輸儀器記錄下來。那么地面觀測點與地下界面的反射點之間的關(guān)系就是觀測系統(tǒng)。綜合平面圖是反映觀測系統(tǒng)關(guān)系的表達方式。

綜合平面圖示法是沿測線標出若干炮點和第一個排列的檢波點。將檢波點投影到過炮點的45度線上，過任一個檢波點做垂線，垂線相交的炮線條數(shù)，即該CDP點的疊加次數(shù)。[3]

概念比較抽象，采用綜合平面圖示法畫出相應(yīng)的地下反射點就一目了然了。偏移距為0，采集道為12道3次覆蓋觀測系統(tǒng)圖如圖1所示。第一個反射點與地面測點橫向位置一致，地面測點間距就是道距10米，而地下反射點CDP間距是5米。

從圖1不難看出，測線50米處是滿3次覆蓋起點，放6炮所觀測滿3次覆蓋的范圍是75米。通過觀測系統(tǒng)的制作可以了解到反射點CDP間距是5米，是接收道距10米的一半。

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圖1 12道3次覆蓋觀測系統(tǒng)圖

（三）觀測系統(tǒng)在工程勘探中的移動方式

地震勘探野外數(shù)據(jù)采集施工是按放炮的順序，對于一個固定的觀測系統(tǒng)排列，簡單理解看似整體搬家一樣，炮和排列的相對位置不變，而實際施工起來為了省時省力，施工采用滾動的方式，放完一炮，相應(yīng)下一炮的接收排列往施工前方滾動，收起后面不用的地震道，增加前面的備用道。

通過以上知識點的學(xué)習(xí)，把知識點聯(lián)系起來就形成了對二維地震勘探由觀測系統(tǒng)設(shè)計到工程實施過程的了解。

二、勘探工程觀測系統(tǒng)設(shè)計

通過對二維地震勘探觀測系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生們基本上理解和掌握了觀測系統(tǒng)設(shè)計的概念、參數(shù)和步驟。如果不聯(lián)系實際或解決具體的地質(zhì)問題，就難以與生產(chǎn)實際結(jié)合起來，所以理論學(xué)習(xí)結(jié)束后應(yīng)布置課程設(shè)計一次，讓同學(xué)們針對煤礦生產(chǎn)需求做一個煤田二維地震勘探的觀測系統(tǒng)設(shè)計，讓他們知道學(xué)有所用之道。

實例：某煤礦開采過程中，煤層（埋深500米，煤厚6米）突然缺失，無法繼續(xù)進行生產(chǎn)，請問采用什么技術(shù)手段解決這一地質(zhì)問題？請?zhí)峁┛尚行苑桨浮?/p>

課程設(shè)計初步方案：生產(chǎn)礦井煤層突然缺失初步判斷為前方出現(xiàn)斷層（斷距應(yīng)大于6米）導(dǎo)致煤層缺失，如何判斷斷層性質(zhì)、斷距大小最有效的技術(shù)手段應(yīng)為二維地震勘探方法，因為目前地震勘探主要就是解決地質(zhì)構(gòu)造問題。那么根據(jù)已知煤層埋深可以分析判斷以下觀測系統(tǒng)參數(shù)：

1.根據(jù)目的層埋深可以判斷排列長度是500米左右，由于煤層埋深淺，一般采用道距10米，滿覆蓋次12次就可以解決地質(zhì)構(gòu)造問題，那么根據(jù)炮間距與覆蓋次數(shù)的計算關(guān)系式，初步確定排列長度為480米比較適宜。

2.在地層傾角不大或是單斜地層時，最好采用單邊下傾激發(fā)，這里S=1。

3.如果要確定地下煤層缺失區(qū)構(gòu)造，至少地面要勘探1000米（滿12次覆蓋），并且測線布置方向垂直構(gòu)造走向。

4.采用綜合平面圖示法畫出觀測系統(tǒng)圖可知這次地震勘探施工參數(shù)如下：加上附加段測線長度為1580米，偏移距為0，道距10米，48道采集道，總計地震生產(chǎn)物理點51個，測點159個。

總之，通過理論學(xué)習(xí)，了解觀測系統(tǒng)設(shè)計是二維地震勘探工程觀測系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，覆蓋次數(shù)、接收道數(shù)的多少決定炮點移動道數(shù)的多少，即決定炮間距，同時也決定地震勘探的工作量的大?。徽莆站C合平面圖示法，可以位置畫出觀測系統(tǒng)圖，可直觀地看出目的層界面上地震觀測次數(shù)，并可判斷滿覆蓋次數(shù)的起止和范圍及觀測系統(tǒng)生產(chǎn)實施過程的滾動方式。

三、結(jié)束語

通過“卓越計劃”培養(yǎng)模式的實施，應(yīng)試教學(xué)過渡為動手解決問題能力培養(yǎng)模式，不僅了解了二維地震勘探原理、概念、基本的觀測系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)、計算公式及能解決什么樣的地質(zhì)問題，而且了解了針對煤礦生產(chǎn)遇到的具體問題，采用二維地震勘探方法是如何設(shè)計制作觀測系統(tǒng)，并能夠應(yīng)用于生產(chǎn)的。這樣，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)煤田地震勘探的興趣及創(chuàng)新能力，增強了為勘探服務(wù)的信念。

[ 注 釋 ]

[1] 楊雙安.煤田三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].物探與化探，2004（28）：51-52.

[2] 云美厚.“應(yīng)用地球物理學(xué)”課程整合教學(xué)嘗試[J].中國地質(zhì)教育，2013（87）：44-46.

[3] 張勝業(yè)，潘玉玲.應(yīng)用地球物理學(xué)原理[M].北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2004：57-68.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]