野外数据采集是TSP预报技术的关键阶段,原始资料的好坏,直接关系到预报的准确性,因此,它是TSP预报工作中非常重要的环节之一。要获得高质量的原始数据,除了TSP本身提供了高灵敏的数据激发接收系统外,还涉及以下几个方面:即观测系统的设计、数据采集控制、地震波的激发与接收以及环境对地震波的干扰等。
3.2.4.1 数据采集控制
数据采集控制一般在检查地震道显示的特征时进行(图3.2-4)。将光标移至任意信号处,在标题栏中会显示对应的直达波(纵波)传播时间。一般从接收器往掌子面方向依次放炮,因此,可用数据控制功能检查炮点顺序是否正确,方法十分有效。
图3.2-4 记录波形放大显示
图3.2-5 振幅输入过载和非线性显示
为防止信号放大器输入的非线性或过载,第一炮的信号电平不能超过5000mV。图3.2-5显示了第一炮(离接收器最近的炮)直接信号y分量振幅输入过载的典型情况。出现这种情况的原因是炸药量太大,故应将前3炮的炸药量减少50%。如果没有过载,就可以继续进行测量记录。TSP探测的效果很大程度上依赖于原始数据的质量,因此,数据质量控制尤为重要,在记录第一炮后合格后,再进行下炮工作,现场数据采集过程得到控制后,为下一步室内资料处理奠定坚实基础。
3.2.4.2 激发能量的确定
地震波的激发是TSP预报中的一个重要环节,激发的地震波,既要有一定的能量,又要有较宽频带和较好的重复性。TSP数据采集要求信号电平在100~5000mV之间,如果信号小于100mV,将严重影响探测距离和探测精度;如果信号大于5000mV,仪器无法接收到完整的信号。因此,工作时先进行药量试验,调节药量的大小,以达到最佳的能量和效果,同时也可以检查接收波的质量状况,即不能因为能量过小影响探测距离,也不能因能量过大产生的方波降低分辨率。图3.2-6是高质量的TSP原始记录,图3.2-7中第1~11炮是典型的信号输入过载。为了提高信噪比,通过大量工作试验得到不同岩石炸药量与接收间距关系表3.2-2。
表3.2-2 TSP203在不同岩石中使用时的装药配置情况
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图3.2-6 高质量的TSP原始记录
图3.2-7 TSP的信号输入过载
3.2.4.3 炸药与激发介质的耦合
要取得良好的激发效果,需要选择良好的激发方式。TSP的观测系统要求炮孔向下倾斜10°~20°,目的是便于向孔内注水,这样可以改善炸药与周围介质的几何耦合关系,有利于提高爆炸能量的利用率和作用能力,并增大波在岩层内部的穿透能力。从作者多年的工作经验来看,用水封堵并不是很理想。经过对比试验,用锚固剂封堵,待锚固剂凝固后,再向炮孔里注水,使炸药与围岩紧密结合,然后放炮,能获得最佳的激发效果,图3.2-8中第16~24炮是炮孔没封堵或炮孔深度不够的TSP原始记录。
图3.2-8 炮孔未封堵或炮孔深度不够的TSP原始记录
3.2.4.4 传感器与围岩介质的耦合
地震波接收的主要问题是传感器与套管的耦合以及套管与围岩之间的耦合问题。前者出厂时已经设计好了,关键是后者,即套管与围岩之间的耦合问题。传感器与围岩之间耦合得好,就是使传感器和围岩组成一个阻尼较好的振动系统,以提高对波的分辨能力。图3.2-9传感器套管与围岩耦合不好的记录。从图中可以看出明显存在因为耦合不好导致的多次振荡现象(类似鸣振)。
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