物探技术在地震勘探哑炮处置中的应用

物探技术在地震勘探哑炮处置中的应用

马世琛 曾文福

云南航天工程物探检测股份有限公司， 云南 昆明 650217

摘要：地震勘探是以炸药爆炸时产生的能量作为震源的一种地球物理勘探方法，被广泛应用于油气勘探、页岩气勘探、煤田勘探、天然气水合物勘探、地热勘探及城市活动断层调查等。但在地震勘探活动中不可避免地会产生哑炮，随着国家对安全和环保越来越重视，所以哑炮的正确处置尤为重要。GB6722-2014《爆破安全规程》哑炮处理方法有2种：水平方向，可施工平行孔装药爆破，平行孔距盲炮不应小于0.3 m；垂直方向，用不产生火花的工具掏出炮孔内填塞物，下药诱爆，但在勘探中哑炮能否准确地被处理缺乏科学论证，依据不充分。

关键词：物探技术；地震勘探；哑炮

地震勘探项目因地区不同、地形地层不同，水平方向殉爆距离也不一样，同时炸药的类型、炮孔深度的变化对殉爆距离也有影响。另外，垂直方向间隔多少能被诱爆也需要研究。因此，为正确选择哑炮处理方式，以免留下安全隐患和造成环境污染，有必要通过测线布置、数据采集、资料处理及能量分析验证等方法分析哑炮处理效果。本文以河南某煤矿三维项目现场哑炮处置试验为例进行地震勘探规范评估，验证哑炮处置方式，总结应用于勘探规范评估哑炮处置时的测线布置、数据采集、资料处理方法。通过分析认为，地震勘探发生的哑炮，水平方向殉爆处理方式存在偶然性；垂直方向30 cm以内能诱爆，有很好的适用性。

1 哑炮试验方案

本次试验使用法国428XL数字地震仪（48道，铺设桩号10～480），采样间隔为0.5 ms，记录长度为2 048 ms，使用民爆物品为高密度TNT震源药柱和勘探电雷管，安排放线、成孔、爆破3个施工组进行试验工作，确保试验数据能够保证评估工作的要求。

水平引爆与垂直引爆试验方案如图1所示。

图1 水平引爆与垂直引爆试验方案 

1.1 水平引爆距离试验方案

在三维项目现场选择空旷地铺设48道30 Hz检波器（桩号10～0480）。首先在130桩号打了3个标准炮,井深10 m，药量分别为0.5、1、1.5 kg。同时在110、120桩号分别施工7组地震激发孔，每组2个，井深10 m，水平方向距离分别按10、20、30、40、50、60、100 cm设定，如图1（a）所示。分别下1 kg（引爆炮）、0.5 kg（哑炮）高密度震源药柱炸药，用1 kg引爆0.5 kg，每孔都下勘探电雷管，以防止引爆炮不能将哑炮引爆，并根据雷管导通情况评判引爆效果。为避免偶然性，根据试验结果选取能够引爆的最大距离，验证是否全部引爆，验证试验结果的可靠性。

1.2 垂直引爆距离试验方案

分别在130、140桩号施工7个单井，井深10 m，每个单井先下哑炮（0.5 kg），再分别在各个单井中下引爆炮（1 kg），引爆炮下至距哑炮顶端垂直距离分别为10、20、30、40、50、60、100 cm处，如图1（b）所示。依次起爆引爆炮，检查哑炮被引爆情况，并根据水平井引爆的最大距离调整垂直引爆试验的距离。

1.3 试验初步结果

（1）通过单炮能量与标准炮能量对比，验证了水平方向间隔30 cm的哑炮均被引爆，其他都没有被引爆，这说明水平方向殉爆存在较大的偶然性。对没有引爆的哑炮使用爆炸机再次引爆。

（2）通过单炮能量与标准炮能量对比，验证了垂直方向间隔10、20、30 cm的哑炮均被诱爆，间隔40、50、60、100 cm的哑炮没有被诱爆。对没有引爆的炮孔再下1 kg引爆药进行引爆。

1.4 哑炮再验证试验方案

为避免殉爆偶然性，在项目施工现场进行了哑炮处置验证试验。验证试验共布置了11炮，其中，垂直方向30、40 cm各布置2组（井深10 m），用1 kg引爆0.5 kg；水平方向10、20、30 cm各布置1组（井深10 m），引爆炮（3 kg）殉爆哑炮（2 kg）。最后再验证哑炮，结果垂直方向的哑炮都被引爆，水平方向间隔20 cm的哑炮被殉爆。

2 判定哑炮是否被引爆的方法

（1）用单炮处理能量图分析。铺设了48道428XL数字地震仪接收激发信号，经过专用软件处理形成单炮能量分析图。以标准炮为基础进行左右邻炮比较，激发药量越大，能量越强，相反越弱。

（2）水平方向殉爆试验单炮能量如图2所示。其中，301、302、303文件分别是药量为0.5、1、1.5 kg的标准炮；304、305、306、307、308、309、310文件分别是与哑炮间隔10、20、30、40、50、60、100 cm引爆炮的能量。由图2分析可知，306文件能量最强，与303文件能量相近，激发药量应为1.5 kg，这说明水平间隔30 cm的哑炮被引爆。同理，304、305、307、308、309、310文件的能量与302文件的能量相近，说明哑炮没被引爆。

图2 水平方向单炮能量与标准炮药量对比

（3）垂直方向引爆试验单跑能量如图3所示。其中，301、302、303文件分别是药量为0.5、1、1.5 kg的标准炮；311、312、313、314、315、316、317文件分别是与哑炮间隔10、20、30、40、50、60、100 cm引爆炮的能量；318、319、320、321文件是没被引爆的哑炮再下1 kg药量激发的验证炮能量。由图3分析可知，311、312、313文件单炮能量较强，与303文件相近，哑炮被引爆对应的间隔分别为10、20、30 cm，其他（314～317）文件能量较弱未被引爆。318、319、320、321文件是再下1 kg药量处理的哑炮，其能量与303文件能量相近，再次证明了间隔40、50、60、100 cm的哑炮没被诱爆。

图3 垂直方向单跑能量与标准炮药量对比 

（4）再验证的单炮能量如图4所示。其中，330、333、334文件分别是垂直方向间隔30、30、40 cm的激发能量（引爆炮1 kg，哑炮0.5 kg），能量相近，且超过1 kg标准炮，说明哑炮被引爆，同时也验证了垂直方向间隔30 cm的哑炮被引爆；332、335、336文件分别是水平方向间隔10、20、30 cm引爆炮能量（引爆炮3 kg，哑炮2 kg），其中335文件能量最强（3 kg+2 kg），说明哑炮被引爆，其他文件能量相对较弱，认为未被引爆，这说明大药量也不能保证引爆近距离哑炮，证明了水平方向引爆存在偶然性。对以上试验过程中产生的哑炮进行处理，337、340文件为水平方向哑炮处理后的能量，338文件没有能量，说明间距20 cm的哑炮已被引爆；339为垂直方向验证炮（1 kg），如果能量≥2 kg，说明原来垂直方向未被引爆，但显示能量<1.5 kg，说明垂直方向已被引爆，同时该验证炮可以作为1 kg标准炮使用。

图4 再验证的单炮能量 

3 结语

通过某煤矿三维项目现场哑炮处置试验，说明哑炮水平方向殉爆存在偶然性，垂直方向30 cm以内能被诱爆。因地震勘探使用的高密度震源药柱是聚能化炸药，爆炸后向下作用的能量大，建议采取垂直方向诱爆方式处置哑炮，但需提前在炸药包顶部安装保护罩，以保证处理哑炮安全。该研究具有良好的适用性，可供其他地震勘探项目在处置哑炮时借鉴。

参考文献

[1]吴扬云.《地震勘探爆炸安全规程》应用分析[J].中国安全生产科学技术，2014（增刊）：328-333.

[2]李红杰，侯志军.地震勘探爆破作业的安全对策[J].安全与环境工程，2002（1）:37-39.

[3]国家质量监督检验检疫总局，国安标准化管理委员会.爆破安全规程：GB 6722-2014[S].北京：中国标准出版社，2014.