陷落柱三维地震勘探数据采集优化设计

论文摘要

陷落柱作为一种灾害地质体，通常隐伏散布在华北晚古生代含煤岩系中，其存在规模、危害程度和勘探难度丝毫不亚于早已倍受关注的断裂构造。陷落柱的存在破坏煤层的连续性，构成煤矿采掘工程的障碍，产生冒项、突水事故。煤系陷落柱已成为煤田地质勘探领域的主要难题和高产高效高安全现代矿井建设的主要障碍。因此，提高陷落柱勘探的分辨率，从而提高其勘探精度显得迫在眉睫。本文从陷落柱勘探的物理基础出发，分析了陷落柱与围岩之间的关系，陷落柱在地震剖面上的反映以及其断陷点的绕射波时距曲线。从地震分辨率的定义出发，探讨了影响陷落柱勘探分辨率的因素以及陷落柱对分辨率的要求。对于任何物探方法，精度的提高和成本的降低都是由数据采集开始的，地震勘探也不例外。因此，本文从地震波激发、接收及观测系统设计几方面进行了具体分析，以达到数据采集参数优化设计的目的。在激发参数方面，激发子波、激发岩性、激发深度、激发药量、炸药类型和激发组合等因素，都直接影响了采集资料的信噪比和分辨率，本文进行了尝试性的探讨；在接收条件优化问题上，主要就检波器与大地耦合及检波器连接方式进行了探讨。在观测系统设计上，论述了陆上常用不同类型观测系统的优缺点、观测系统参数选择的原则。研究了基于地震地质模型的陷落柱观测系统设计：即如何建立陷落柱地震地质模型，利用射线追踪对观测系统进行质量分析，从而优化观测系统设计，并通过模型验证了其可行性。结合理论研究，在山西一龙泉地区有针对性地作了验证，取得了良好的地震资料，按质按量地完成了地质任务。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 陷落柱地震勘探研究的现状
• 1.3 研究思路
• 1.4 准备工作
• 1.4.1 资料阅读
• 1.4.2 野外实践
• 第二章 地震反射波法勘探陷落柱的物理基础
• 2.1 陷落柱与围岩关系
• 2.2 陷落柱时间剖面反映特征
• 2.3 陷落柱断陷点的绕射波时距曲线
• 第三章 地震勘探的分辨率
• 3.1 地震分辨率定义
• 3.1.1 纵向分辨率
• 3.1.2 横向分辨率
• 3.1.3 地震分辨率的极限
• 3.2 分辨率和信噪比的关系
• 3.3 影响分辨率的因素
• 3.4 陷落柱对分辨率的要求
• 第四章 激发与接收因素探讨
• 4.1 地震地质条件
• 4.1.1 表层地震地质条件
• 4.1.2 深层地震地质条件
• 4.2 陷落柱地震勘探地震地质条件
• 4.2.1 山地
• 4.2.2 黄土覆盖区
• 4.3 激发、接收参数的选取
• 4.3.1 激发参数的选取
• 4.3.2 接收参数的选取
• 第五章 观测系统的优化设计
• 5.1 观测系统类型及实施技术
• 5.1.1 观测系统类型
• 5.1.2 复杂地表条件下观测系统实施技术
• 5.2 观测系统参数的选择
• 5.2.1 与参数计算及选择有关的地质──地球物理条件
• 5.2.2 空间采样距离的选择
• 5.2.3 检波点线距的选择
• 5.2.4 最大炮检距的选择
• 5.2.5 最小炮检距的选择
• 5.2.6 覆盖次数
• 5.3 地震地质模型
• 5.3.1 理想弹性介质和黏弹性介质模型
• 5.3.2 各向同性介质和各向异性介质模型
• 5.3.3 均匀介质、层状介质和连续介质模型
• 5.3.4 单相介质和双相介质模型
• 5.4 基于陷落柱地震地质模型的观测系统优化设计
• 5.4.1 绿山软件Mesa9.02系统功能简介
• 5.4.2 初始观测系统的建立
• 5.4.3 陷落柱地震地质模型的建立
• 5.4.4 运用Mesa9.02对模型进行射线追踪
• 5.4.5 基于陷落柱模型观测系统分析
• 5.4.6 观测系统质量评价指标
• 5.4.7 地震资料处理对观测系统的要求
• 第六章 应用实例
• 6.1 概况
• 6.2 激发和接收条件选取
• 6.2.1 试验目的及试验点选取原则
• 6.2.2 实验点激发层位选取的理论指导
• 6.2.3 实验工作内容
• 6.2.4 试验结论
• 6.3 观测系统设计
• 6.3.1 观测系统参数确定
• 6.3.2 观测系统质量分析
• 6.3.3 变观技术
• 6.4 野外综合评价
• 6.4.1 野外采集技术难点及技术措施
• 6.4.2 野外质量评价
• 结论与建议
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文