[发明专利]一种井巷定向探测地震勘探数据采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种巷道内完成的地震勘探数据采集方法，适合在隐伏灾害超前预报和矿产资源定向探测中使用。

技术背景

各种矿产资源的地下开采和掘进过程中，井巷掘进前方或四周存在的隐伏灾害对企业财产和员工生命带来极大威胁，准确探测这类灾害形成的不利构造具有巨大现实意义。

作为地球物理勘探方法之一，受制于井巷特定的空间条件，现有的地震勘探定向探测数据采集方法有两类，一类是沿井巷走向在井巷侧壁布设等间距炮孔安放炸药震源，在远离掌子面的一端并在炮孔排列后方布设接收传感器，这类仪器如瑞士安博格公司生产的TSP系列仪器和国产TGP等超前探测系统；第二类是在巷道内多个固定坐标点上安放传感器，在巷道掌子面或侧壁一点或多点激发获得多炮多传感器的炮集记录，如美国TRT和国产TST等超前探测系统。两类方法都是利用弹性波激发和反、散射原理，其中第一类方法根据弹性波朝井巷前方传递时上行波和下行波波场特征，采用波场分离算法可以对来自前方的反、散射信号进行分离提取，为反射波反演解释提供了更可靠的数据。但这种方法采用放炮激发弹性波，作业效率较低，而且炮集记录不具有可重复性，自然也不能多次叠加。此外，现有的超前预报方法仅仅针对掌子面前方进行，需要有一定长度的隧道空间，对于侧面或顶、底的探测，数据采集无法进行。

单点多次激发重复叠加是提高地震勘探数据采集质量的有效手段，可以压制随机噪声干扰，提高信号的信噪比。不同激发点激发的弹性波，定向探测前方的构造反射特征不同，携带了不同的信息，因此多点的多炮炮集记录集合有利于更精细的地质解释精度。

巷道超前探测工期紧，探测精度要求高，迫切希望用小震源或非放炮激发方式提高作业效率，最好能够对包括掌子面在内的井巷四周都能够进行探测或隐患预报；在不大幅降低探测深度的前提下提高探测精度。而高频宽带和高信噪比的可靠数据记录是保证勘探效果的关健。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能在井巷内实现轻便高效采集，采集的数据资料有更高的信噪比和频带宽度，便于后续行波分离计算和物探精细解释的定向探测地震勘探数据采集方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的井巷定向探测地震勘探数据采集方法，在探测施工作业面，朝向定向探测方向布施钻孔，所述的钻孔的孔径能够安装固定传感器串；3个以上传感器组成的传感器串等间隔串行排列在所述的钻孔中并贴壁固定，所述的传感器串通过多路信号传输线接入多路地震信号采集仪器；在所述的钻孔周围布设至少二个弹性波激发点；开启多路地震信号采集仪器等待采样，震源锤锤击一个弹性波激发点，激发向探测方向传播的纵波或横波，安装在所述的震源锤上的触发器提供同步信号通过信号同步线给所述的多路地震信号采集仪器，所述的多路地震信号采集仪器开始采集多路同步信号，完成单次激发采集记录；在该同一个弹性波激发点上多次激励实现重复采样并叠加，采集结束后将叠加数据和该激发点及接收点坐标一并存储，作为一点多次激发叠加的炮集记录；在所述的钻孔周围布设的其它弹性波激发点上激发，重复采集过程，形成另外一个弹性波激发点激发的炮集记录；将所述的钻孔的孔口附近坐标不同的多点激发、传感器串固定排列时的多个炮集记录组成定向探测地震勘探数据集。

所述的钻孔的深度大于2米。

在所述的钻孔周围布设的弹性波激发点，所述的弹性波激发点位于所述的传感器串的后方；所述的传感器串朝向定向探测方向等间距在所述的钻孔中贴壁固定，位于所述的弹性波激发点的前方。

每个所述的弹性波激发点设有垫板。

所述的多个激发点激发方式一般为锤击震源，可以多次激发同一点，形成炮集记录叠加；特殊情况下，也可以采用炸药震源，通过多点实施，采集多炮炮集记录，但如此，在一个激发点上不能形成多炮记录。

采用上述技术方案的井巷定向探测地震勘探数据采集方法，实施的定向探测多炮炮集记录集合，既保证了每个炮集记录能够通过多次叠加，压制干扰，突出有效信号，综合提高了有效信号的频带宽度和信噪比，而且这种采集方法形成的记录，充分获取了上行波信号和下行波信号，便于通过行波分离算法，提取前方目标体的反射或散射信号；由于是多点激发，多炮炮集记录集合也携带了从不同的坐标点激发时，前方构造隐患对不同方向激励所产生的反射或散射信息，因此更有利于后期的地震数据处理和正确、精细的地质解译。

本发明的优点是：实施定向钻孔并在定向钻孔中布设传感器串；多次重复采集，垂直叠加功能；增强微弱信号，提高信噪比和频带宽度；避免放炮，施工效率高；传感器串安装好后，能够多点激励，形成丰富的弹性波记录，利于精确定解；便于行波分离。