城市物探

城市物探（精选10篇）

城市物探 篇1

城市物探往往因为地表建筑物密集, 空中高压线, 地下管网错综复杂, 成孔难、检波器安置难度大, 安全生产压力大, 得到的地震记录信噪比低等原因, 造成野外数据采集工作极其困难。本文以邢东矿后备区为实例对城市物探地震勘探采集技术进行归纳总结。

1 测区概况

本区地处邢台市开发区, 建筑物密集、高楼林立, 厂矿众多;交通要道纵横, 高压线、煤气管道、国防光缆、通信光缆等各种地下管线密集;浅层卵砾石发育, 目的层埋藏深度变化较大, 属于地震地质条件极其复杂的城市三维地震勘探。

2 采集思路

各项技术措施到位

针对地表条件极其复杂, 做好充分的踏勘, 选取有效灵活的变观软件;针对浅层卵砾石发育, 成孔困难, 选取最有利的成孔设备;针对浅层条件多变, 充分的试验工作, 选取最佳施工因素;针对交通要道多, 车流量多车速快, 选用合适的仪器设备;针对目的层深度变化大, 构造复杂, 选用多种观测系统并用及先进的仪器。

全面技术施工管理

这一系列的极其复杂的情况, 没有一个统一的施工技术管理, 难以有效的实施, 所以最重要的是全面实施施工技术管理。

3 具体实施措施

充分的试验

由于本区浅层存在卵砾石且浅层条件变化剧烈, 通过充分的试验, 专业的克朗软件分析 (图2试验点1的井深分析) , 在3.916 Km2测区面积内暂定了四种井深, 根据这四种井深把全区划定四个区域, 以在施工中做到心中有数, 药量浅部1.5kg, 深部2 kg, 建筑、管线附近酌情最低减到0.5 kg。

经过充分的试验, 因成孔困难, 单一的成孔设备不能完成成孔任务, 故本次勘探采用人工手盘水钻、小机械水钻、三马车载水钻三种设备组合, 利用三马钻的快速穿越硬层的能力, 对于施工场地窄小的地方用人工钻和小机械钻做补充。

测量、踏勘与变观循环

因煤田勘探资金有限, 故许多工作需穿插进行, 针对本区的实际情况, 在施工分队做试验的同时, 先由有关人员对看得见的障碍物进行踏勘, 然后进行第一次变观;根据变观、测线测绘结果深入到各相关单位了解的地下管线分布情况, 根据地下管线分布情况对每一个井位都进行小心勘测。我们专门聘请了这方面的专家, 用最先进的设备, 能完全做到把地下所有的管线探测到。根据探测结果进行第二次变观。这样, 在正式施工前百分之九十五的激发点位置就准确确定了 (同时也大大提高了安全系数) , 施工中有特殊情况, 变观人员进行现场变观, 确保采集数据的有效性。

4 全面质量管理

抛弃以往口头检查, 口头指出错误, 口头限令整改的做法, 做到工作的每一个步骤, 每一个环节都有据可查, 更有效的为施工质量提供保证。

岗前培训

施工前, 向分队全体职工介绍本工区的工区概况、地质条件、地质任务, 熟练掌握本班组工作方法。

建立班组自检、班组间互检、技术检查组专检三级分队质量管理网络;并定期不定期接受上级检查。

任务书制度

技术检查组、仪器组、测量组、井监组、放线组等各班组每天的工作要求、工作重点都写在任务书里于前一天发放, 当日工作结束后把自己班组的执行情况交回。

各班组执行情况检查

室内检查组检查其他各个班组的工作, 每天的检查工作需达到各班组工作的百分之三十, 且有工作重点;有工作记录及处理方法;技术负责人不定时抽查各班组工作以了解室内检查组工作的成效。

数据分析, 查出原因

对所有检查数据进行分析, 找出问题原因。找出改正办法, 限期整改并记录整改效果。制定并修订更详尽的下一步施工计划。

5 采集效果

从最终的时间剖面可以看出, 邢东矿后备区反射波信噪比高, 并且此次勘探, 以前邢台矿区各个矿包括邢东矿其他采区都不能有良好显示的9煤层都反映清晰, 构造明确, 确实是数据质量良好 (见图3) 。

6 结语

通过技术施工管理实践, 邢东矿后备区三维地震数据采集优质、安全地完成了各项施工任务, 说明通过有效的管理, 科学的设计, 实现大型城市物探数据采集是可能的, 对以后类似地区城市物探的地震施工可能有一定的指导作用。

浅谈物探仪器自检方法 篇2

【关键词】 计量认证 物探 仪器 自检方法

前言

中华人民共和国计量法规定，一切为社会提供公证数据的产品质量检验机构（单位），必须经省级以上人民政府计量行政部门对其计量检定、测试的能力和可靠性考核合格。这就要求从事产品质量检验的机构（单位）必须进行计量认证，并取得计量认证合格证后，方能开展产品质量的检验工作。而计量认证的主要内容是：①计量检定、测试仪器设备的性能；②计量器具的工作环境；③考核检测人员的素质；④保证量值统一、准确的措施及检测数据公正可靠的管理制度。由此可见，由于在产品质量检测中所使用的计量器具品种繁多，只有对这些计量器具进行检定、校验或检验且合格后，才能保证所用计量器具的量值准确可靠、性能完好，从而保证了检验结果的正确，即可实现全国范围内的检验结果具有统一可比性。这说明产品质量检测是一项以数据说话，数据面前人人平等的公证性工作，培养和造就高素质上水平的检测队伍，选择切实可行的检测手段，使用先进可靠的检测设备，制订完善的质量保证体系，是保证检测工作质量的重要方面。而仪器设备满足检测技术要求、检测数据准确可靠，又是全部检测工作质量的基础保证。对于计量器具的检定可分为强制检定和自行定期检定，而物探仪器多属于专用计量器具一类，所以一般以自检为主，为此就要首先选择并制订“物探仪器自检方法及操作规程”以满足物探仪器定期自检的要求。本文就是基于此点，与计量检定同行共同探讨仪器自检方法的选择问题，鉴于水平所限，不妥之处敬请指正。

自检方法

物探仪器设备的计量检定一般无现成校验规程可循，此时应按照计量认证考核合格的自编校验方法或者应用对比的方法进行校准。而自编的校验方法是对计量器具受检项目进行检验时，所规定的具体操作方法和步骤，它应具备明确、科学、具体、简便、实用、可操作的一般原则，且所用公式及其使用常数和系数都必须有可靠的依据或来源。

1. 弹性波类仪器自检方法

该类仪器可选用空气纵波速度标准值与实测空气纵波速度值对比的方法进行自行定期检验。具体操作如下：

1.1将拾震器及波源发生器按一定的间距一字排开并置于空气中，通过观测仪器记录空气中拾震器所接收的由波源发生器产生的震动波。

1.2以拾震器到波源發生器之间的一系列间距为横坐标，空气中纵波传播旅行时为纵坐标绘制“时——距”曲线，并按最小二乘法求出实测空气中的纵波传播速度（Vc）。

1.3计算空气纵波速度标准值Vo，

TO为校验时大气温度（℃）

1.2计算空气纵波速度标准值Vo和空气纵波速度测量值Vc之间的相对误差δ。

1.5判定标准：δ≤±0.5%，即认为合格，反之则认为不合格。

此类仪器还可以用标准钢棒、纯水的纵波速度作为对比标准进行自检，但这些方法均较空气纵波速度的自检方法相对烦琐或困难。

2. 直流电法类仪器自检方法

2.1该类仪器自行定期检验可按《水利水电工程物探规程》中有关规定，首先对该仪器在同一测点、同一电位差两次观测数据的相对误差进行检验，同时满足①1～3mV测程：相对误差小于3%；②大于4mV测程：相对误差小于1.5%，即为合格，此后再按下列方法进行自检。

2.2实测纯水和已兑制不同矿化度水溶液（如NaCl溶液）电阻率值。实际应用表1时，由于矿化度较高时（如矿化度≥10g/l），水溶液的电阻率较小，难以测试，且误差较大。所以一般取水溶液的矿化度范围为0～1.0g/l即可满足自检要求。

2.3计算水溶液单一矿化度时表1中标准电阻率与实测电阻率之间的相对误差。

ρo为标准值；ρc为实测值。

2.4计算n个矿化度水溶液的观测均方误差M。

2.5判定标准：M≤±3.5%，即认为合格，反之则认为不合格。

此类仪器设备还可以用标准电阻等作为对比标准进行校验，但标准电阻也要进行定期强制检验，故一般不予采用。需要说明的是此类仪器的自行校验还是比较烦琐的，实测时也较困难，不知同行有无简便明了的自校方法，可以探讨和共享。我注意到有的公司采用一台仪器在同一测点的二次测量结果进行对比校验是不科学的，因为如果该台仪器存在系统误差时，一般不易通过自检查出该仪器存在的问题，应引起注意。

3. 地质雷达仪器自检方法

该类仪器可选用空气电磁波速度标准值与实测空气电磁波速度值对比自行定期检验的方法来实施。具体如下：

3.1选择一处空旷的地方，其周围一定范围内应无金属导线、块体等良导体类物质，在适当位置竖立放置一定面积的金属板（如铁板、钢板等）。

3.2在金属板面中垂线方向的一定距离处设置地质雷达发射天线和接收天线。

3.3观测并记录电磁波通过空气遇金属板后反射的雷达波形图。

3.4由原始记录的雷达波形图，读取金属板反射的双程历时t，进而计算空气电磁波传播速度Cc。

d为天线至金属板之间的距离。

3.5根据空气电磁波速度标准值（Co=0.3m/ns），计算空气电磁波速度标准值Co和空气电磁波速度测量值Cc之间的相对误差值β。

3.6判定标准：β≤±0.5%，即认为合格，反之则认为不合格。

此类仪器还可以用标准延时光纤等时基延迟作为对比标准进行自检，但其延时光纤的标准传输数据及其长度应经过严格的定期强检，才能使用，采用时应予注意。

结束语

以上简要介绍了水工物探常用仪器设备的校验方法，其它物探技术方法所用仪器设备应根据实际情况选择合理的自校方法进行自检。同时在实际应用中应考虑自校方法的可行性、简便性、科学性，易于接受也易于实施，有利于仪器设备的计量检定，保证测试数据的公正性和准确性。同时，充分认识“以质量为中心，以标准、计量为基础”的内在关系和涵义。质量是目的，计量是基础，是保证和提高检测质量的重要手段。随着我国加入世界贸易组织，勘察设计市场的逐步开放，市场经济的进一步发展和完善，社会质量意识的日益提高，市场经济对质量的要求和规范化程度也越来越高，质检机构面临着新的发展机遇和更大的挑战，只有在实践中不断总结经验，不断改进管理办法，才能促进和保障质检机构健康良性发展。

物探设备管理浅析 篇3

设备管理不仅直接影响到企业当前的生产经营状况, 而且关系到企业的长远发展。所以必须摆正设备管理在企业中的地位, 善于不断地提高设备质量及人员素质, 充分发挥现代设备的效能, 为企业创造出最佳的经济效益和社会效益。

近年来, 随着物探行业的发展和进步, 勘探技术的提高, 对物探设备的要求越来越高, 合理装备、安全使用、服务生产, 为保证勘探项目的保质保量, 加快施工进度, 提高生产效率, 取得良好经济效益创造条件。设备管理的基本原则是尊重科学、规范管理、安全第一、预防为主。随着世界地质石油勘探技术的发展进步, 勘探区域的扩大, 物探设备为适应各种施工区域和地表地冒的变化, 逐渐显现出设备类型多样化、专业化, 同时也带来设备管理的复杂化和困难化。

物探设备管理应该包括以下方面: (1) 对于物探设备采购, 使用, 维修等方面的管理。 (2) 对于物探设备操作、维护、修理的相关人员的管理。

物探设备选用, 操作维修及人员管理, 管理制度进行针对性分析。

1 物探设备类型的选用

项目初期的踏勘对整个项目的实施起到至关重要的作用, 如何选用适合本区域地形的勘探设备对于保证正常施工生产, 加快施工进度, 提高生产效率, 保证项目的经济效益和社会效益的重要保证。首要前提就是:使用符合法规标准且质量合格的机械产品, 精确的安装、良好的维护、适时而恰当的维修及合理的使用, 从各个环节控制和减少不安全因素。尽量选用技术先进、本质安全的设备设施, 最大限度地避免设备安全生产的先天不足, 为安全生产和提高生产效率打下良好的基础。陆上勘探环境的多样化使得物探设备具有专业化的多类型特点, 如适合沙漠队伍的震源机械, 适合大部分区域的沙驼钻机, 适合胶泥地形的东风麻花钻机等专业设备, 如何选择适合的生产设备是勘探项目的圆满完成的重要基础。

2 物探设备的操作和维修

物探生产设备的多样化, 复杂化对于设备管理提出了更高的要求, 尤其在生产设备的操作和维修方面更需要加大培训和学习力度, 以保证生产设备安全可靠运行。

物探生产设备的维修:

2.1 采用正确项目修理

通常设备有保养, 小修, 中修和大修环节, 在地震勘探施工生产中大多采用项目修理代替设备中修, 或采用几次项目修理代替设备大修, 使修理作业量更均衡, 节省修理工时。

2.2 计划预防维修

设备在运行中发生的任何故障或失效不仅会造成重大的经济损失, 甚至还可能导致人员伤亡和恶劣的社会影响, 通过对设备工况进行检测, 对其故障发展趋势进行早期诊断, 找出故障原因, 采取措施避免设备的突然损坏, 使之安全经济地运转。一般生产施工中生产设备是使用到出现故障时才进行修理, 随着科学技术水平的提高, 设备的状态监测技术得到了迅猛的发展, 设备由原来的定期修理转为预知维修, 使用仪器采集处理分析信号判断产生的部位和原因, 并预测设备使用寿命等维修方式。比如物探设备中东风康明斯发动机自检测试仪, 震源性能测试系统及设备油水化验仪等设备仪器的使用避免机械设备的突发故障从而被迫停机而影响生产, 及时准备维修部件, 安排维修计划, 克服了定期维修带来的不必要经济和设备性能的下降, 避免了维修的盲目性, 使检修简便易行, 大大缩短了维修工期。

2.3 修理与改造相结合

由于物探设备采购与施工中匹配适应的问题, 在修理与改造中要积极地鼓励员工创造性的改造创新, 使生产设备进一步适合生产需要, 提高生产效率, 提高经济效益。

2.4 设备保养维护与检修结合

岗位日常巡检是由操作人员对设备进行日常巡检, 发现异常, 排除故障, 进行及时修理。设备专业联检管理是利用人感官和各种检测仪器, 以一定的原则和技术标准为基础, 对设备进行全面细致实时动态的检查。

3 人员管理

随着装备水平和管理水平的提高, 企业设备管理与维修工作要涉及许多新技术, 所以对管理, 使用, 保养, 维修设备的人员必须加强技术培训, 不断提高设备管理人员, 检测维修人员和操作人员的素质, 为完成设备管理任务和企业生产经营目标奠定基础。

抓好教育培训, 提高人的本质安全

(1) 加强安全意识教育

(2) 强化设备操作技能培训

(3) 做好危害识别工作消除安全隐患

(4) 规范设备管理

4 管理制度

4.1 生产设备的运行和使用的可控性制度

4.1.1 对所有设备要建立档案, 定期巡检设备的运行安全状态。

对于存在安全生产隐患的和故障隐患的设备要第一时间进行排查。尽最大努力把一切事故和隐患扼杀在萌芽中, 从而降低设备管理成本, 提高企业生产效益。

4.1.2 建立严格的设备操作责任制。

设备操作管理落实到人, 建立设备管理网络, 对操作人员进行考核和评比。避免员工对设备造成任何的人为性破坏, 加强具体设备操作人的责任心。

4.2 生产设备使用维护管理制度

为科学地管理好企业生产设备, 使设备的维护工作有组织、有计划、有原则、有标准有规程地进行, 以达到设备的使用才使寿命长、综合效能高和适应生产发展需要的目的制定合理的维护管理制度。设备管理职能部门负责对全企业范围内设备维护的归口管理和统一计划安排, 建立设备维护方面的各项制度和章程, 协助和配合各部门强化责任意识, 使设备的维护和保养能按照企业长远发展要求得到具体执行。各设备使用部门要对本部门的设备管理进行细化, 并在执行过程中严格要求, 经常检查考核。组织设备操作人员认真学习设备的操作规程, 设备专业人员要向操作人员进行规程内容的讲解和指导, 设备操作人员必须组织规程学习及实际操作考核, 合格后方能上岗。

4.3 生产设备事故管理制度

设备发生事故与故障, 不仅损坏了设备, 造成停工或停产, 而且往往招致人身事故, 使企业蒙受重大损失。企业各级领导和有关部门必须正确处理生产与设备的关系, 把预防设备事故做为日常生产活动中的一项重要工作。教育职工认真执行设备操作基本规程和设备管理制度, 不断提高技术素质和安全意识, 定期或专题分析设备事故动态及时地总结经验教训, 采取有力措施严防事故重演。要对设备事故与故障的全过程进行管理, 包括组织事故抢修;现场调查、事故分析、制定防范措施和监督执行、处理意见和统计分析上报。提出事故处理意见, 对事故与故障进行统计、分析和上报。加强设备事故管理, 根据“预防为主”和“四不放过的原则”防止事故发生。

5 结束语

城市物探 篇4

冀中能源峰峰集团有限公司万年矿 河北省 056302

摘要：物探技术在我国发展已经有了一段时间，而且已经应用到我国的很多行业，煤矿生产就是利用非常广泛的行业之一。本文重点对物探技术的优势进行了详细的分析，并针对煤矿生产中的地质问题进行了详细的探索，供相关人员参考。

关键词：物探技术；煤矿生产；地质

一、前言

技术的发展才能带动现代化的生产，那么对于现代煤矿在进行生产的过程中，地质的勘测无疑是非常重要的，一方面关系到生产的效率，另外一方面关系到生产中的安全问题，目前物探技术目前最为先进的勘测技术。

二、综合物探技术概述

物探技术也就是常说的地球物理勘探，即借助专用仪器设备观测并研究地球物理场特点和变化规律，以通过对环境资源、岩土性质等状况的推断解决地质问题。由于地质环境相对复杂，每种物探方法均有一定的局限性，显然仅靠某一物探方法很难准确判断评价煤矿采空区状况，因此采用综合物探技术十分必要，即对多种物探技术的综合利用。其中物探技术主要包括下述几类：

一是电法勘探，由于岩石电性有所差异，故可经测量分析电场变化和分布了解采空区形态和位置，若加以细分，又包括电测探法、电剖面法、高密度电法、层探测法等，若煤矿采空区存在积水，电法勘探往往效果较好；二是地震勘探，即由人工激发地震波，并使其在不同弹性的地层中进行传播，然后根据波的振动形状、传播时间等判断界面形态、深度以及地层岩性等，常见方法有瑞雷波法、高分辨率反射波法、地震CT法等；三是电磁法勘探，因其高效、便捷、经济，故可对地下采空区的分布和位置进行圈定，尤其适用于大范围采空区的探测，如地质雷达、甚低频电磁法、瞬变电磁法等在煤矿采空区探测中均有所涉及；四是地球物理测井，即通过声波、密度、电阻率等测井方法获取相关的地层参数，如结合使用钻孔超声成像和孔内常规测井方法，可得到上部地层、采空区性质参数，并根据物性、电性等数据判断钻孔中采空区三带的发育和分布情况；此外，还有适用于未塌陷、体积大的地下空洞探测的微重力法，以及灵敏度高、简单灵活的放射性勘探法等。

三、针对物探方法在煤矿地质灾害勘查中的应用研究

首先是瞬变电磁法，即以电磁感应基本原理为基础的物探方法之一，主要运用接地线源或者不接地回线向着地下发送一次场，在发送一次场的间歇阶段里科学测量地下介质感应电磁场的电压伴随着时间产生的变化，进而根据感应电磁场的衰减曲线的特点，合理判断地下地质体的性质、电性、产状与规模，进而有效解决采空区、陷落柱、断层等一系列地址问题。

二是高密度电法，即直流电阻率法。其依据是地下介质里的导电性存在差异，通过向地下提供直流电，运用点阵式方法布置电极，采样观察与研究电场空间的分布规律，根据实际测量的视电阻率的断面状况进行处理、计算、分析，进而有效圈闭异常、划分地层、明确冒裂带。

三是三维与二维式的地震方法，即凭借自身的高分辨率、高信息量、精确的空间归位以及信噪比。并有效结合勘查对象的地球物理特质、煤矿极为特殊的地形地质条件，选择合适的方式方法，以最少的经济投入获得最精确的地质灾害勘察结果。

四是由于煤矿开采使得地下地质体所具有的横向连续性特征遭到破坏，岩层中包含的氡元素的聚集与运移作用出现异变，运用相应的技术设备可在地表测量氡值是否异常。氡射气元素向煤炭采空区运移并在采空区聚集，使得地表与采空区之间形成一个独立的氡异常区。所以通过科学测量地表中氡元素的含量，有助于明确并圈定煤炭采空区的范围与位置。依据氡气异常情况下的峰值状态，同时可以明确岩溶陷落柱的范围与位置。

四、矿井物探技术的应用现状

矿井物探技术在现今的煤矿开采过程中得到了非常多的应用，避免了煤矿开采过程中的危险情况，下面将详述矿井地震法以及矿井电磁法的应用现状。

1.矿井地震法的应用现状

矿井地震法运用的时间较早，其最早使用于1950年左右，随着现代科学技术的发展矿井地震法得到了进一步的完善。矿井地震法中的二维地震探测技术可以探测到井下深度100米以内落差大于3米的断层、采空区以及有色金属层的厚度[。矿井地震法中的地震槽波法起源于德国，地震槽波法能够在采矿的工作范围内探测到矿脉的连续性，即能够探测出脉层的断层以及陷落柱等异常情况，但是地震槽波法的仪器不易携带而且对地质环境有较高的要求，所以并没有在矿井物探中得到较多的应用。矿井地震法中的瑞利波起源于英国，瑞利波是一种新型的地震探测方法，瑞利波主要是利用测量去传播频率来推算其传播速度，进而可以有效的探测出金属层的厚度以及采空區的情况，瑞利波的探测精度非常高，其误差可以控制在5%以内，在矿井物探中得到了较多的应用。

2.矿井电磁法的应用现状

矿井电磁法中的矿井直流电法起源于我国，我国最先利用这种方法来进行水文地质的探测，后来因为矿井直流电法的效果较好，所以就被运用到矿井物探中。矿井直流电法的抗干扰能力较强，而且探测距离达到200米以上。矿井电磁法中的矿井瞬变电磁法起源于前苏联，矿井瞬变电磁法的定向性比较好，而且对于水体比较敏感，可以很好的运用于矿井的防治水工作中，但是其后方的介质影响较为严重。矿井电磁法中的无线电坑道透视法是利用高频电磁波来进行探测的，其原理是利用不同的岩石对于电磁波吸收能力的不同来确定有色金属的，无线电坑道透视技术准确可靠，而且能够准确的探测到有色金属的厚度，能够准确的探测到直径大于15米的陷落柱。但是无线电坑道透视技术对于矿井环境要求较高，在其使用过程中要断开电缆线路，因为电磁波在传播过程中受到不良导体的影响较大，而且由于矿井的工作面较大，使得电磁波衰减的较快。

五、矿井物探技术的发展展望

1.矿井物探的条件

未来的矿井物探所面临的条件更加复杂，针对这种情况就应该减轻矿井物探仪器的重量，并且探测效果要好、工作效率较高并且能够防爆，只有这样才能够满足以后日益复杂的煤炭开采环境。在矿井物探技术中需要着重发展矿井电磁法以及矿井地震法，这两种方法在进行矿井物探的过程中是十分有效的。

2.矿井物探的研究方向

矿井物探技术主要是利用煤矿的物理特性来判断矿井内的地质情况，所以在未来的矿井物探技术发展中要积极了解煤矿的物理特性，这样就可以采取相应的技术来进行矿井的探测，矿井物探技术一定要具备较好的实用性，即所研发的矿井物探技术的操作要简单，而且准确度较高。

3.矿井物探仪器的研究方向

矿井物探仪器的研发要结合煤矿开采的实际过程，矿井物探仪器不仅要具备较好的探测性能，而且还要具备轻便防爆的性能。探测性能包括仪器对煤矿的探测能力、有色金属的分辨能力以及较远的探测距离，因为随着煤矿的大量开采，矿井的地质条件发生了较大的变化，那么就只有不断的提高物探仪器的效果。

4.矿井物探方法的研究

矿井物探是一项非常复杂的工作，单一的技术并不能有效的进行煤矿开采，而且在地质复杂的情况下探测难度则更大，所以矿井物探技术要结合多种参数以及方法，将多种方法融合起来就会使得矿井物探技术得到更大的提高。

六、结束语

总之，物探技术应用于煤矿生产地质的研究是非常有必要的，能够提高工作效率，降低生产过程中事故的发生，还能够对地质进行精确的勘探，因此物探技术未来还有更为光明的前景。

参考文献：

[1]马志飞，马海明.物探方法在煤炭地质灾害勘查中的应用[J].中国矿业.2009.17（09）.

[2]穆志宏.浅析煤矿地质灾害及其防治[J].科技情报开发与经济.2009.17（08）.

物探技术钾盐找矿远景评价 篇5

1 成盐环境与构造条件分析

本区干旱少雨的气象条件, 低洼封闭的内陆盐湖沉积环境和多源含钾物质的补给, 使罗布泊洼地具备了钾盐沉积的基本条件, 尤其是航空伽马能谱测量发现湖盆周缘山区有大面积富钾岩石出露, 表明湖盆蚀源区内含钾岩石很多, 钾质来源极为丰富。

高精度航磁资料研究表明, 罗布泊地区为磁性基岩埋深达9km的深坳陷, 周边受断裂控制, 具有“高山深盆”成盐构造模式的典型特征。航磁反映的与盐类沉积有关的构造现象有以下两点, 对评价本区找钾远景有其重要作用。

1.1 罗布泊坳陷的东部及南部, 磁场特征比较复杂, 航磁划出了5条^15:

、1^^5:向隐伏断裂, 导致结晶基底自西北向东南逐渐抬升呈现出阶梯状断陷的构造特征。此现象说明该区构造活动强烈, 中新生界盖层构造受深部构造控制, 且继承性较好, 致使古湖盆解体后形成了上述有利于钾盐沉积的多个盐类沉积中心。

1.2 罗布泊残湖以东, 即上述椭圆形低放射性场及其以东地区

在大片平稳负磁场中, 分布有多处局部高频磁异常, 推断是由喜马拉雅期基性火山岩引起, 估算埋深1km左右。强烈的火山喷溢活动, 很可能在该地浅变质基岩之上, 形成一层由玄武岩岩被构成的不透水层。据此推测该地卤水埋深较浅, 水量较丰。做为旁证, 此处不仅地势低洼, 且航空物探发现的5处易溶性钾异常及低阻良导电磁异常等找矿线索均位于区内, 这显然与此处浅埋卤水及钾盐沉积有成因关系。

2 钾异常排序及建模

为优选找矿靶区, 对全区钾异常进行了聚类分析, 以便在归组分类基础上对找矿目的物予以客观的评序。由于预测矿种单一, 成因类型相同, 故聚类后各单元 (异常) 间的亲疏关系比较清楚。在分类谱系图上明显把全区钾异常划分为以下三类:

第I类钾异常共20处, 均由易溶性钾异常引起, 是寻找固、液相钾盐的直接找矿线索。此类异常的地球物理特征是: (1) 产于由石盐壳层引起的低放射性场内, 对应三频航电为低阻良导电磁场区; (2) 铀、钍含量低而平稳; (3) KCI含量较高, 在低背景衬托下钾异常反映得比较清晰。

第Ⅱ、Ⅲ类钾异常, 大部分找矿意义不大, 仅位于湖盆边缘或由富钾岩石引起的钾异常有一定找钾前景, 余者均由岩性引起。

以航空伽马能谱参数为主要判别标志而建立的钾盐地质一地球物理找矿模型, 经在多处检验, 表明该找矿模式具有普遍性和实用性。

3 钾盐找矿靶区评述

在找钾远景区划基础上, 以钾异常排序为依据, 进一步把I级找钾远景区内那些找钾标志最为明显的异常, 成盐构造较为有利的地段划成一片, 列为需优先安排地面查证的重点找矿靶区。按此原则全区共圈出八级找钾靶区4片, B级找钾靶区2片, 靶区总面积约1200km2, 现分别简述如下:

3.1 A1找钾靶区位于测区中部, 地质上称之“罗北洼地”。区内及其边缘有K-13、14、15及K-12、K-21共5处易溶性钾异常, 其范围与航磁反映的断凹位置相符, 靶区面积约350 km2。表层易溶性钾盐含量较高, 三频航电显示为低阻良导异常, 且与卫片中的暗色影像相互印证, 找钾标志最为醒目。推断区内赋存有高品位固体钾盐和含钾卤水, 尤其是靶区西侧, 因受V向断裂阻隔, 其地下卤水更较东部丰富。据悉, 新疆地质三队继1992年钾异常地面查证工作后, 近年来又由地科院牵头, 在该耙区内开展了地面找钾工作, 经简易勘探, 于地下1m深处发现卤水钾矿, KCI质量分数达1.53%~1.6%。目前仍在勘探, 有望成为新发现的大-特大型钾盐矿床。

3.2 A2找钾靶区位于罗布泊残湖东约37 km的石盐壳层内, 航磁反映的NE向断阶带上, 面积约260 km2。该靶区以K-10钾异常为主体, 全钾含量达3.3%, 三频航电反映为低阻良导异常, 且与卫片中的深暗色影像吻合, 据此推断该地应是寻找固、液相钾盐最有利地区。

1992年11月, 新疆地质三队根据航空伽马能谱异常地面查证建议书提供的资料, 对K-10钾异常进行了地面检查, 发现并圈定了约75 km2的钾盐矿化区, 固体KCI质量分数达5.5%, 且经钻探于2m深处发现卤水, 卤水压。质量分数达1.69%, 达到了工业品位要求。选用丰度估计法估算, 其钾盐远景储量有望达大型规模。

3.3 A3、B2找钾靶区位于测区东南部的石盐壳层内, 靶区面积分别为160 km2和120 km2航磁反映为一基岩埋深约2km的凹陷, 与东部椭圆形低值伽马场分属于两个盐类沉积中心。区内有K-3、4、5三处易溶性钾异常, 尤以A3靶区内的K-3异常范围最大, 找矿前景更为有利。

K-3钾异常位于阿尔金山南坡冲积扇前沿, 与南部钾质量分数高值区连成一片, 其成因可能是由冲积扇中孔隙卤水经蒸发、析盐而成的含钾石盐壳所引起, 表明区内地下径流发育, 钾质补给充分。鉴于该地基岩埋深较浅, 盐壳导电性良好, 故划为寻找卤水钾盐的有利地区。

3.4 A4、B1找钾靶区位于罗布泊残湖南部, 其中A4靶区向南已延出测区。两区内的3处易溶性钾异常, 尤以A4靶区内的K-1异常钾质量分数最高, 全钾质量分数达5.5%, 找钾标志最为明显。

A4靶区位于地势低洼的“耳轮”状影像区内, 基岩埋深较浅, 火山岩十分发育。纵观该区低放射性场和低阻良导电磁场特征, 推断区内除沉积高品位固体钾盐外, 还赋存浅层富钾卤水, 成盐成钾条件十分有利。

结束语

综上所述, 罗布泊地区航空物探综合测量找矿效果十分明显, 各种找钾线索准确可信, 据此优选出的找钾靶区或异常, 有的与已知钾盐矿床吻合, 有的经地面查证钻探见矿, 展现了罗布泊地区良好的找矿前景。预测在7 100 km2石盐壳层和1 200 km2的找钾耙区内, 有望发现3、4处大、中型钾盐矿床, 其远景储量可望达到超大型矿床规模。

参考文献

[1]物化探局调查组.航空物探工作在地质部[J].航空物探技术, 1988.[1]物化探局调查组.航空物探工作在地质部[J].航空物探技术, 1988.

综合物探技术方法应用分析 篇6

1、物探技术概述

物探——地球物理勘探的简称,它之所以能够解决或查明有关地质和工程问题,是因为所要探测的地质对象与周围介质间存在某种物性差异。而这种物性差异可影响被寻找地质体周围某种天然或人工物理场的分布特征。物探技术就是利用先进的物探仪器来摄取这些物理场的分布并与均质条件下的物理场相比较,找出差异的部分来研究与勘探对象之间的关系,达到解决地质问题豉工程问题之目的。

2、物探技术的分类

由于水利水电工程物探技术实际应用时是测量地质体或探测对象与周围介质的某一物理特征参数(如电阻率、弹性波速、电磁波速、密度、放射性等),因此按其测试参数的不同,物探技术大致可分为以下几种探测方法:a:点法勘探;b:地震勘探;c:弹性波测试;d:物探测井;e:层析成像;f:地质雷达技术;g:放射性勘探;h:水声勘探;i综合测井等。

综合物探就是以这些物探方法为基础,把二种或二种以上的物探方法有效地组合起来,达到共同完成或解决某一地质或工程问题的目的,取得最佳的地质效果和社会、经济效益,满足工程建设的需要。

二、综合物探技术基本原理

地层表面激发产生的振动信号在地层中传播会产生面波和体波信号,面波信号分为Rayleigh波和Love波,体波信号分为横波(S波)和纵波(P波)。面波信号在分层介质中传播会发生频散现象,而体波信号在特定的地层条件下会发生明显的反射或折射现象。

研究表明,面波在均匀介质中传播不会发生频散,而在非均匀介质中传播会发生频散。面波在多层介质条件下的频散特性具有如下规律:

1)(VR-f)曲线变化规律和层速度的关系:当频率发生变化时,面波速度VR会随勘探深度的变化而逐渐趋近该深度地层的层速度。

2)(VR-f)曲线变化规律和层厚度的关系:当厚度发生变化时,由频散曲线可知,相应拐点位置明显向低频方向移动。即拐点的位置与层厚度存在着密切的关系。

地震信号在分层地层中传播,当上覆层波速小于下伏层波速时,地震信号传播会发生明显的折射现象;当上覆层的波阻抗小于下伏层的波阻抗时,地震信号传播会有反射波产生。折射波又可分为二种:初至折射波和对比折射波。初至折射波只追踪初至区的某个界面的折射波,因此易于辩认,识别的准确度较高。对比折射波不仅在初至区而且在续至区追踪折射波,就像反射法应用相位对比追踪波一样,虽然初至折射波复杂,但能同时追踪多个折射界面的折射波。折射波一般对薄层的探测能力很差,同时如果存在地质速度逆转层时也不适用。运用物探手段进行某高速公路工程地质勘察,主要目的是探测桥隧区的土层厚度及基岩埋深。勘察区域表层多为土层覆盖,局部有基岩出露,出露基岩存在局部风化现象。因此上覆层波速小于下伏层小波速,但上覆层阻抗却不一定小于下伏层波阻抗,故满足折射的产生条件而不一定满足反射波的产生条件。

由于单一物探方法受自身特点的限制,存在资料解释精度不高,因此提出了采用面波和折射波进行综合探测,从而大大提高了物探成果解释精度。

三、物探技术在生产中的应用

1、无线电波坑道透视

无线电波坑道透视技术,应用比较早,效果最好。十多年的探测实践,积累了丰富的经验,对各综采工作面均进行了成功的探测。探测范围包括断层、隐伏断层、煤岩层破碎带(区)、褶区轴破碎带、煤层变薄带、陷落柱等,有效地指导了采掘生产,保障了安全。

2、高密度电法超前探测

为探测掘进前方含水构造及浅部小窑水情况在井下巷道中采用引进的一种物探方法。对巷道顶、底板含水层及侧向10～30m内含水构造及采空异常也进行了测定。边探边掘,先探后掘,在探测巷道前方、侧向及顶底板无异常时方能向前掘进。通过巷道掘进实际证实,高密度电法对含水构造及巷道围岩之富水性探测准确度高。

3、三维地震勘探

三维地震勘探是近年新兴的高新物探技术。为给采掘部门提供更准确、详细可靠的地质资料。经2900胶带及轨道下山两条巷道掘进验证,该三维地震勘探对区内DF32:断层的走向修改是准确可靠的,符合实际,而落差还有待揭露证实。

4、其他物探手段

近几年,随着开采技术的不断发展,地质部门相应地引进应用了一些新的物探技术于生产勘探中,取得了较好的地质探测效果。包括:红外线测温探测;三维三分量地震勘探和地面电法勘探方法等。

四、综合物探实际应用实例分析

1、综合物探技术解决地质异常体属性分析

利用高精度地震资料和测井资料与重新采集的高精度重磁电资料进行综合解释,确定异常体的岩性、物性特征。首先以地震资料建立地下构造格架,由钻井及测井资料对地震资料进行标定并提供物性参数;然后通过联台爱演方法确定异常俸的电阻率、密度和磁性.为异常体属性的确定提供重要证据,并达到综合评价有利勘探曰标的目的。

在此次综合解释中,采用异常剥离法确定了异常体的密度和磁化率.用约束讣摧法确定了异常体的电阻率,最后结果发现异常体无磁性,密度和电阻率接近礁体,因此推断异常体不是火成岩.而应当是含泥质成分各异的礁体。

2、三维地震和井地电法综合研究储层展布

井地电法是研究储层电阻率和所含流体性质的一种新型物探方法。通过在油藏上方和下方两次供电并求差,利用不同频率特征获得反映储层电阻率变化剖面,以及反映储层所含流体性质的激发极化相位剖面,进而判断储层含油性。

3、综合物探技术在工程勘察中的应用

物探技术在解决各种工程地质问题的勘察中,一定要视任务的要求、实际地质情况和物性条件,选择最佳的综合物探方法组合,以获取全面的工程地质信息。在解释地球物理数据时,要尽可能地结合地质和钻探资料。用已知推未知,物探探测地质异常体,钻探进行验证,可大大提高综合工程物探的地质效果。

五、总结

(1)任何物探技术都有其适应性。在实际探测中,要善于探索总结,找出最适合探测区域地质构造的物探方法尤为重要。

(2)物探资料的解释、分析是关键。这就要求技术人员要有丰富的经验,同时要科学运用构造发育规律和地质分析预测方法,综合分析,科学推测,去伪存真,以最大程度地准确解释判断地质现象,提高物探精度。

(3)每一种物探方法都有其局限性。因此,要多种物探方法相结合,综合探测,再辅以钻探和巷探,才能更准确地探清复杂构造。

摘要：本文从物探技术概述、分类以及综合物探技术基本原理出发,重点分析了物探技术在生产中的应用,并特重讲解了几个特殊实例。最后得出:物探综合技术在未来将会得到更多更广泛的应用。

关键词：综合物探,无线电波,三维地震勘探,工程勘探

参考文献

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石油物探新成果与实践 篇7

关键词：迭前,偏移,三维,四维,井间,多波,多分量

近年来, 受石油和天然气需求不断增长的影响, 国内外各大石油物探研发团队相继研制出属于自己的新技术, 并在现场实践中取得了明显的效果, 帮助石油公司获得了更加可观的石油和天然气地质储量。其中, 受业内普遍认可, 并在现场见到良好使用效果的新技术主要有:迭前深度偏移成像处理技术、三维可视化解释技术、四维地震勘探技术、3C-3D VSP技术、井间地震技术、多波多分量地震勘探技术等。

1 迭前深度偏移成像处理技术

1.1 技术成果

叠前深度偏移成像处理使用的软件主要是PARADIM、PROMAX、OMEGA等地震处理软件。这些软件的原理基本上都是以克希霍夫方程为基础的, 基本上解决了小偏移孔径不能保证大幅度构造成像, 以及大偏移孔径存在同相轴交叉的技术难题, 同时, 对剖面的连续性, 对构造的轮廓, 对断层的形态, 以及在分辨率上均有显著的修正。

1.2 应用情况

2004年, 美国VERITAS公司和GDC公司, 先后在墨西哥湾地区的物探实践中使用了迭前深度偏移成像处理技术, 取得了明显的效果。

2 三维可视化解释技术

2.1 技术成果

三维可视化解释使用的软件主要是斯伦贝谢的IES、LANDMARK、CGG解释软件, 在技术上主要沿用了切片法, 包括由切片组成的栅状图及椅式切片等。

2.2 应用情况

目前斯伦贝谢公司的IESX解释软件基本上普遍应用在各个石油物探专业队伍的现场实践中。

3 四维地震勘探技术

3.1 技术成果

四维地震勘探技术能较好地应用于海上和陆上勘探实践中, 其灵敏度和应用能力得到了拓宽, 特别适宜于碳酸盐岩油气藏的勘探, 能清晰地识别油气藏的动态和剩余油的分布规律, 提高采收率, 使老油田的生命力大大延长。

3.2 应用情况

1999年开始, 在北海的Statfjord、Forties等油田进行四维地震勘探, 储层动态得到了清晰的监控。国内1993年在新疆油田进行了四维地震勘探, 油气藏的动态和剩余油的分布规律得到了有效识别。

4 3C-3D VSP技术

4.1 技术成果

3C-3D VSP技术, 既三维三分量垂直地震剖面井中地震技术, 是将VSP和3D地震采集技术相结合, 较好地发挥两者各自优势的一项集成技术。该项技术能够比较全面地反映地下岩石的弹性和岩性等信息, 有利于储层的精细解释, 对储层进行精细描述, 了解储层的物性和岩性。

4.2 应用情况

3C-3D VSP技术近几年来发展很快, 已经为国外许多公司用于储层描述和油气田开发。国内于2000年在新疆克拉玛依油田成功采集了第一块3C-3D VSP地震解释资料。

5 井间地震技术

5.1 技术成果

近年来, 井间地震勘探技术主要围绕现场实际, 得到了改进与完善。一是改进了井下震源和井下接收系统, 提高了实用性;二是在老油田尝试使用井间地震技术, 提高了老油田的采收率;三是在储层评估中利用井间地震资料, 解决了孔隙度和渗透率的分析。

5.2 应用情况

美国雪佛龙石油公司在加州的CYMRIC油田进行了井间地震测量, 试验结果表明次生裂缝沿垂向明显延伸, 开发方案得到了及时优化。国内的胜利、中原、辽河等油田相继进行了井间地震技术应用, 实验结果表明地震剖面的分辨率比常规三维剖面高许多倍。

6 多波多分量地震勘探技术

6.1 技术成果

多波多分量地震勘探技术是利用横波、纵波、转换波之间相互作用的变化规律进行勘探的方法。该技术直接补充了纵波勘探存在的缺陷, 同时抗干扰能力比较强等。应用比较广泛。

6.2 应用情况

1999年以来, 多波多分量地震勘探技术在国内外应用均获得了成功。在墨西哥湾使用该技术, 得到了清晰的盐丘成像结果。在北海Alba油田使用该技术, 清晰地识别出储层是含油砂岩的结果。我国近年来在海洋进行了多波多分量地震勘探技术研究与应用, 成功预测出复杂岩 (盐) 构造转换波的准确成像结果。

7 结论及认识

(1) 迭前深度偏移成像处理技术、三维可视化解释技术、3C-3D VSP技术、井间地震技术、四维地震勘探技术、多波多分量地震勘探技术等六项新技术是物探技术最新研究成果;

(2) 研究表明, 六项新技术能够有效地揭示岩、矿石的物理性质, 大幅度提高物探精准度;

(3) 现场应用证明, 六项新技术均取得了预期的效果;

(4) 六项新技术的出现, 解决了以往物探技术的瓶颈, 显著提升了物探技术整体水平, 具有广阔的前景。

参考文献

[1]路基孟主编.地震勘探原理[M].山东:东营, 石油大学出版社, 1993

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多种物探技术联合探测矿井水害 篇8

1 矿井水害防治主要物探技术

1.1 矿井直流电法勘探技术

矿井直流电法探测技术主要通过在井下巷道围岩中建立全空间条件下的稳定人工电流场,以岩土体等地质介质电性差异为前提,测量其电场的变化情况及规律,并算出视电阻率,从而达到探测巷道围岩导水及含水构造的目的。一般在层状空间中,在掘进巷道前方及工作面附近布置3个供电电极,供电后形成以各供电电极为中心的同心球壳状点电源场。根据球对称原理,通过探测一定间隔的M、N测量电极之间的电位差UMN,来达到探查井下全空间的地质信息的目的。现场施工时,根据场地地质条件,设计并布置好观测系统。一般3个供电电极位于工作面端头周围;2个测量电极M、N则位于供电电极后方,并向远离端头方向移动;无穷远极位于与该测线垂直的300 m处。测量时,当各供电电极依次供电时,测量电极分别获取3组对应的视电阻率数据。

1.2 网络并行电法勘探技术

网络并行电法探测技术是基于高密度电法测量原理,通过拟震式并行数据采集方式,完成基于三电极跨步跑极法的传统电法的各种测量任务,并在短时间内采集海量电压、电流数据,可实现一次供电并进行多电极并行采集,获取多个电极点的数据,极大提高野外勘探的效率。现场施工时,采用64道NPEI-DHZI-1型网络并行电法仪[5,6],其测量时所产生的信号主要是通过供电电极A、B向地下地质体供电,供电方式主要有AM法(单极子供电)与ABM法(偶极子供电)。当任意单电极或双电极供电时,其余63或62道电极均可同时进行扫描式数据采集,效率得到极大提高。

1.3 矿井瞬变电磁法勘探技术

瞬变电磁法,也称时间域电磁法,是以岩土体导电性、导磁性等物性参数差异为前提,利用不接地回线或接地线源(发射线圈)持续向地下发送一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间隙期间,再用线圈或接地电极(接收线圈)在延迟时间内观测由脉冲感应所产生的二次涡流场,在此基础上,研究该二次场的时空分布及变化规律,并获取不同深度的地电场特征,据此可判断含水异常体的情况。而矿井瞬变电磁法则是在全空间电磁场条件下的综合反映,区别于地面瞬变电磁法对所探测目标地质体的响应特征,所产生的“烟圈效应”[9]具有双向性的特征。在井下测试时,一般将发射线圈法线方向对准待测目标,在发射回线通以阶跃脉冲电流,并利用接收回线测量感应二次涡流场,就可了解所探测范围内介质电磁性垂向及横向的分布特征与规律,进而判定含水异常地质体的空间位置及形态。

2 应用实例分析

2.1 矿区水文地质概况

福建省某煤矿是一座较大型矿井,区内地层多被第四系(Q)残、坡积松散层和基岩风化带所覆盖。第四系下伏地层主要为不均匀弱—中等砂岩裂隙含水岩组的某组(P3cp)地层;其次为一套海陆过渡相含煤沉积建造的童子岩组(P2t)地层,分为一、二、三段,其中第二段为稳定的隔水岩组的海相泥岩段;第一段和第三段为不均匀弱—中等砂岩裂隙含水岩组,其下伏文笔山组(P2w)地层属泥岩和粉砂岩为主的隔水岩组,而栖霞组(P2q)地层埋藏较深,为厚层状亮晶、泥晶灰岩,岩溶发育程度较差,含岩溶裂隙水,富水性不均匀,属不均匀弱—中等岩溶裂隙含水岩组。为了获取受水害威胁较严重的闽西南地区探水效果及物探技术有效参数,选取该煤矿+40 m水平巷道进行矿井直流电法、网络并行电法和矿井瞬变电磁法3种物探技术的联合探测。

2.2 直流电法探测实例

2.2.1 探测布置

在该矿+40 m水平大巷距离工作面端头15 m处,采用传统三电位电极系布置A1、A2、A3共3个供电电极,极距1 m,在其后方布设2 m极距的测量电极M、N,并将无穷远极布置在280 m外,测量电极背离端头方向循环移动,即供电电极A1、A2、A3依次发射,M、N电极轮流跑极。在现场进行数据采集的同时完成原始数据的预处理,进而在室内通过仪器配套软件进行解编成图。

2.2.2 结果分析

本次直流电法所测数据经相应的软件处理后得到如图1所示的电阻率断面图,显示存在3处低阻异常体。

结合已有的水文地质报告资料,初步分析如下:

1)1号异常体,位于6~9 m内,低阻现象较明显,电阻率值约为75Ω·m,富水性较强;

2)2号异常体,位于27~29 m内,低阻现象不太明显,电阻率值约为95Ω·m,富水性较弱;

3)3号异常体,位于36 m左右,低阻现象明显,电阻率值约为75Ω·m,富水性强。

因此,对1号、3号含水低阻异常体应予以重点防范,对2号异常体应在采掘过程中进行实时动态监测。

2.3 网络并行电法探测实例

2.3.1 探测布置

根据实际掘进巷道周边地形地质情况,在该矿+40 m水平大巷掘进工作面及其后方布置测线,现场测线布置以巷道端头位置为1号电极点,以2.5 m电极距向端头后方布置,共布置32个电极,测线总长为77.5 m,无穷远极布置在300 m处。

2.3.2 结果分析

本次网络并行电法超前探测所采集数据经WBD3.0软件解编处理成图后,显示探测端头前方100 m内存在2处低阻体,分别为1号异常体和2号异常体(见图2)。

结合矿区水文地质资料,初步认为:

1)1号异常体,位于端头前方0~20 m内,视电阻率小于35Ω·m,若非岩性变化,则岩层相对富水,为主要防患区域;

2)2号异常体,位于端头前方33~40 m内,视电阻率小于35Ω·m,若非岩性变化,则岩层相对富水,为重点防患对象。

因此,建议+40 m水平巷道掘进过程中应加强地质编录,为后续探测提供解释精度,并对1号、2号低阻异常体区域进行钻探验证。

2.4 矿井瞬变电磁法探测实例

2.4.1 探测布置

本次现场探测沿该矿+40 m巷道掘进工作面端头方向,在距端头35.5 m处布置矿井瞬变电磁法勘探观测系统(见图3),共完成3个方向(+30°、0°、-30°)的探测,且各个探测方向从左向右共布置11个测点,共完成33个物理点的探测工作量,整体探测方向呈3个扇形分布。

2.4.2 结果分析与解释

超前探测视电阻率等值线拟断面图(横坐标:测点坐标;纵坐标:沿探测方向距离)见图4。

根据图4并结合相关的水文地质资料,可确定端头前方顶板30°、水平顺层及底板30°探测方向的视电阻率等电性变化情况,分述如下:

1)端头顶板30°方向上电阻率较高,反映此方向上富水性弱(图4(a))。

2)端头水平顺层方向存在1处相对低阻异常,但根据视电阻率曲线变化规律及探测现场干扰情况,判断此异常为后方金属体影响所致(图4(b))。

3)端头底板30°方向,与前两者视电阻率曲线变化相似,中部相对低阻异常为后方干扰所致(图4(c))。

4)端头前方20~80 m及顶板上下各30~50 m内总体富水性较强。

2.5 各种探测结果比较及验证

直流电法探测结果确定了+40 m水平巷道可能存在的含水异常体的大致范围,为下一步网络并行电法探测指明了探测重点与方向,而矿井瞬变电磁法则可进一步验证其准确性。直流电法结果(见图1)中的2号和3号异常体分别与网络并行电法结果(见图2)中的1号和2号异常体相吻合,低阻现象较明显,其视电阻率值一般介于35~95Ω·m内,富水性相对较强,但图2中的1号异常体也应予以实时动态监测。矿井瞬变电磁法探测结果(见图4)显示端头前方20~80 m内总体富水性较强,再次验证在该范围内存在含水异常体,应引起重视,同时,顶板上下各30~50 m内应进行钻探验证。

经后期掘进跟踪发现:向前掘进5 m之后,矿方进行探放水验证,掘进工作面前方5 m内含少量局部的裂隙水,并无大的水体存在;当掘进到端头前方30 m处时,顶板开始出现淋水现象,且工作面渗水,矿方进行了钻孔验证,水量在9.6 m3/h左右,属于强富水性;在采掘过程中立即采取疏排水措施后,再向前掘进8 m,水量逐渐减小至无水压状况,与先前探测结果较为吻合。

3 结语

1)由于水文地质条件的复杂性,物探技术本身存在适用条件的局限性及解释的多解性,依靠单一方法往往难以取得良好的地质效果,应该采用多种物探技术进行联合测试并相互补充验证,才能取得较高的探测精度。

2)与传统直流电法单次、单点供电只采集一个数据相比,网络并行电法作为一种全空间、全电场观测技术,可实现单次布极同时获取海量拟震式数据,效率大大提高,且其有效探测距离较直流电法更大、分辨率更高、误差更小、精度更高、可靠性更强。

3)矿井瞬变电磁法对低阻含水异常地质体响应灵敏,亦具有较强穿透高阻层(体)的能力,且具有分辨率高、勘探体积效应小及测量精度高等优点。

参考文献

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物探船市场需求与技术趋势分析 篇9

摘 要：本文在深入分析物探船市场、技术发展现状的基础上，通过类推预测法、回归分析法等定性定量方法预测物探船的未来市场需求；并提出了物探船的技术发展趋势。

关键词：物探船；市场需求；技术发展

一、发展现状

1.市场现状。据统计，目前全世界物探船保有量为163艘，处于活跃状态的为134艘，由53家船东持有。物探船船东主要集中在欧洲，其中挪威是物探船配套设备和建造船厂最集中的国家，也是运营物探船最多的国家。欧洲之外拥有较多物探船的国家是美国、中国和阿联酋。但是对于大型深水物探船来说，仍然被PGS，WESTEN GECO，CGG-VERITAS，FUGRO GEOTEAM等欧洲公司所拥有，上述公司占据了世界海洋三维物探市场80%以上的份额。

从建造角度来说，目前全球有77家船厂拥有物探船的建造业绩，主要集中在挪威（52艘）、中国（12艘）、俄罗斯（12艘）。长期以来物探船建造船厂主要集中在欧洲，这种格局至今仍未发生根本性变化。其原因除了物探船船东和核心配套设备企业都集中在欧洲外，更主要的原因是物探船建造对船厂的硬件设施要求并不高，欧洲船厂的现有设施足以满足物探船的建造。由于船体本身在物探船的总价中比重较小，欧洲船厂高昂的人力成本劣势在物探船建造方面所占比重基本可以忽略。因此物探船的建造并未像油船、散货船、集装箱船和LNG船等船型一样向中日韩三国转移。

虽然物探船的建造仍以欧洲船厂为主，但是近年来订单已开始向阿联酋、印度、新加坡和中国船厂转移。值得一提的是，由于物探船建造由船东主导，所以建造厂的分布具有跟随船东的特性。阿联酋、新加坡和中国的船厂建造的多是本国船东订造的物探船，如阿联酋Drydocks World的物探船订单便是来自阿联酋新兴的物探船船东Polarcus，上海船厂船舶有限公司的订单也来自于中海油服和中石化。

中国完成过物探船建造或改装的船厂有4家，包括大连辽南船厂、上海船厂、上海求新造船厂、金陵船厂。近年来只有上船船厂为中海油服建造过1艘、改装过2艘物探船。

2.船型发展。全球具备设计与开发大型物探船能力的国家为数不多，船型开发主要由挪威SKIPSTEKNISK、VIK-SANDVIK、ULSTEIN等设计公司主导。日本2008年拥有的唯一一艘大型深水物探船“资源号”，是政府花费232亿日元向挪威购买的二手船。韩国建造过一条14缆物探船，其设计来自Rolls-Royce。

自1991年世界上出现第一条三维物探船后，到1999年的短短8年时间，物探船拖带电缆数已迅速从3缆发展到20缆。2008年5月挪威Aker Langsten船厂建造完成1艘22缆Ramform S系列全球第三代物探船。2013年5月，三菱重工旗下长崎船厂为挪威PGS公司建造的“Ramform Titan号”24缆物探船交付，该船造型十分奇特，成等腰三角形，可携带6000吨燃油，电缆上传感器能收集12平方公里内的相关数据，几乎相当于1500个足球场的面积。该船也是目前世界上最为先进的深水物探船。

二、市场需求预测

从近期市场发展趋势来看，全球约58艘物探船（约占总数的43%）船龄超过20年，27艘物探船（约占总数的20%）船龄超过30年，根据船舶平均寿命在30年左右推算，未来几年将会有部分物探船退出市场。此外，尽管受到油气公司资本支出大幅削减的影响，物探船日费率下降且订单也随之出现了锐减，但是一些高技术和高附加值船舶仍然受到市场青睐。

从战略角度来说，随着物探行业的利润在不断减少，未来装备制造业务和物探服务业务的协同效应将更明显，各大国外服务公司为抢占技术制高点，遏制其他竞争对手的发展，纷纷实施技术差异化发展战略，通常仅提供技术服务，不外售勘探装备及相关数据采集和处理技术。考虑到我国开发南海深水油气田的迫切需要。以及促进我国海洋物探产业可持续发展的需求，我国应从战略上高度重视物探船及相关物探技术的自主设计及建造。

三、技术发展趋势

1.深海长距离、多缆大面积地震勘探作业能力。随着各大石油公司将开发海洋油气资源特别是深海油气资源作为未来的重要战略举措，海上油气勘探区域逐步向深海发展。需要新一代物探船的续航力、自持能力、抗风浪能力进一步提高，具备高效的深海长距离、多缆大面积地震勘探作业能力。

2.3D、4D地震成像。较早的物探船都只提供2D地震成像，而近些年3D物探船已经占领市场成交主力。未来随着深海勘探的难度增加和油气开采成本不断攀升，将导致石油公司对物探技术和物探精准度提出更高的要求，4D地震成像物探船将是未来物探船的技术主流。

3.海底地震采集技术。海底地震技术有着海上拖缆地震无法比拟的功用和优势，主要缺点是成本高，生产周期长。但是，随着材料、电子电路、光纤通讯等领域的进步和发展，海底地震采集技术取得了突飞猛进的发展；此外，海底地震采集技术易于进行4D油藏监测。海底地震采集技术的未来市场应用前景非常广阔。

参考文献：

[1]付学辉，李铭。大型深水物探船关键技术研究[C]。第十七届中国科协年会—中国海洋工程装备技术论坛论文集，2015.

[2]黄立业，李莎，史筱飞。物探船全球专利竞争态势分析[J]，船海 工程，2016（2）：41～49.

作者简介：徐晓丽（1987—），女，硕士，工程师，研究方向：海洋工程装备产业发展技术和战略研究。

刘健奕（1988-），男，硕士，工程师，研究方向：海洋工程装备产业发展技术和战略研究。

赵宇欣（1990—），男，硕士，助理工程师，研究方向：海洋工程装备配套设备和系统，船舶与海洋工程标准规范研究。

工程物探仪器新型震源的设计 篇10

地震反射波法勘探的过程可以简述如下[1]:震源激发的震源函数X(t)经大地滤波因子H(t)作用,得到原始地震记录Y(t),即Y(t)=X(t)*H(t),相关记录Z(t)是震源函数X(t)与原始地震记录Y(t)进行互相关,即Z(t)=X(t)*Y(t)=X(t)*[X(t)*H(t)]=[X(t)*X(t)]*H(t),基于相关记录的地震勘探,其震源函数的自相关特性成为决定地震勘探效果的重要因素。传统震源都是基于单脉冲回波探测方式展开工作的,基于这种思想研制的震源存在两个缺陷[2]:1)有效探测距离比较小,尽管增大发射脉冲宽度能够增大发射功率,在一定程度上增大有效探测距离,但是宽发射脉冲又会降低探测分辨力。2)窄脉冲可以获得较高的探测分辨力,但探测距离较大时,窄脉冲的能量随着传播距离的增加严重衰减,从而大大降低探测深度和精度。工程物探仪器新型震源向地下发射的不是脉冲波,而是持续时间很长,频率和振幅都可控制的震荡波,且没有破坏力。研究新型震源的出发点在于提高物探仪器的勘探效果,把对震源函数扫描技术的研究放在突出震源相关函数波形的主峰、压制副峰、减小相关波形余振的上面[1]。冲击函数δ(t)是最理想的自相关函数,但因为纯随机的白噪声在有限长时间内是无法实现的,故而,研究自相关函数接近于冲击函数的伪随机扫描信号显得格外重要[3]。

本文利用直接数字合成(DDS)技术,采用专用集成芯片AD9851作为扫描信号产生模块,由ATmega128作为控制器来完成新型震源的设计。设计结果显示,从震源负载2 3 K H z的谐振频率出发,产生经P S K调制的伪随机扫描信号,其波形稳定无失真,达到了设计的初衷。

2 DDS技术原理[4,5,6,7]

频率合成技术是将一个(或多个)基准频率变换成另一个(或多个)合乎质量要求的所需频率的技术。1971年3月美国学者J.Tierncy,C.M.Rader和B.Gold首次提出了直接数字频率合成(DDS——Direct Digital Synthesis)技术。这是一种从相位概念出发直接合成所需要的波形的新的全数字频率合成技术。同传统的频率合成技术相比,DDS技术具有极高的频率分辨率、极快的变频速度,变频相位连续、相位噪声低,易于功能扩展和全数字化便于集成,容易实现对输出信号的多种调制等优点,满足了现代电子系统的许多要求,因此得到了迅速的发展。

2.1 DDS工作原理

一个单频正弦信号可表示为:

为了分析简化起见,令U=1,θ0=0,这将不会影响对频率的研究。即

对(2)的信号进行采样,采样周期为cT(即采样频率为fc),则可得到离散的波形序列:

相应的离散相位序列为:

式中:

是连续两次采样之间的增量。根据采样定理:

只要由(3)得到的离散序列便可唯一的恢复出(2)的模拟信号。从(2)可知,相位函数的斜率决定了信号的频率;从(5)可知,决定相位函数斜率的是两次采样之间的相位增量∆θ。因此,只要控制这个相位增量,就可以控制合成信号的频率。现将整个周期的相位2π分成M份,每一份为σ=2π/M,若每次的相位增量选择为σ的K倍,即可得到信号的频率:

相应的模拟信号为:

式中K和M都是正整数,根据采样定理的要求,K的最大值应小于M的1/2。

综上所述,在采样频率一定的情况下,可以通过控制两次采样之间的相位增量(不得大于π)来控制所得离散序列的频率,经保持、滤波之后便可唯一的恢复出此频率的模拟信号。

2.2 DDS基本结构

DDS实质是以基准频率源(系统时钟)对相位进行等间隔的采样。由下图1见,DDS由相位累加器、波形存储器(ROM)、数模转换器(DAC)、低通滤波器(LPF)和参考时钟五部分组成。在每一个时钟周期,N位相位累加器与其反馈值进行累加,将其结果的高L位作为查询表的地址,由该地址从R O M中读出相应的幅度值送到DAC,再由D A C将幅度值转换成为阶梯模拟波形,最后由具有内插作用的L P F将阶梯模拟波形平滑为连续的正弦波形作为输出。

D D S的基本结构如图1所示:

D D S电路可以看成是一个由系统时钟和频率控制字决定的数字分频器,相位累加器相当于模值可变的计数器,由频率控制字决定该计数器的模值。在下一个时钟脉冲开始时相位累加器以相位增量进行累加,设置的相位增量越大,累加器循环一周就越快,从而输出的频率就越高。

3 系统设计

3.1 电路设计

系统中采用了DDS芯片AD9851,设计了DDS芯片周边电路组成了AD9851模块[8],该模块电路原理图如下图2所示:

AD9851频率控制字、相位调节字以及其他功能控制字可以采用并行或串行方式异步加载到芯片内部。并行加载模式有连续5个8位字节构成,其中第一个8位字节包括5位相位调节字、1位6*REFCLK倍频器控制、1位电源休眠使能和一位加载模式选择;其余4个字节表示3 2位的频率控制字。本文单片机选用的是ATmega128,它是Atmel公司开发的全新一代高速8位单片机,支持在线编程,非常方便[9]。系统中AD9851工作于并行模式,其与单片机的连接示意图如图3所示:

3.2 软件设计

一个正弦信号由振幅、频率、初相唯一确定,经过引证,文中使用二进制伪随机序列(m序列)作为新型震源的震源函数,考虑到目前大多震源负载的窄带特性以及在地球物理勘探中强衰弱问题,不宜采用FSK和ASK调制,故采用相位调制(PSK)。

由于m序列的二元性,文中规定用“0”相位代替数字信号0,“π”相位代替数字信号1。文中震源负载谐振频率为23KHz,通过单片机对AD9851的40位控制字进行写值操作,可以控制AD9851输出23KHz的标准正弦波并且设定正弦波的初始相位。设正弦波周期为T,结合单片机的定时功能,设置单片机定时器定时时间为T‘(T‘略小于T,因为单片机程序执行需要一定时间),在输出一个完整的“0”相位正弦波形时,定时中断跳转输出一个“π”相位的正弦波,如此下去,由“0”相位和“π”组成的m序列伪随机码就据此生成了。

产生该m序列的软件设计流程如图4所示:

4 技术实现

根据上述原理,设计的新型震源扫描信号发生器。其载波频率为23KHz,输出的P S K调制信号波形如图5所示:

图5(a)是由正弦信号代表的m序列0,1,0,0,1,1……,图5(b)是5(a)波形在改变周期标度下的局部展宽,从上图可以看出,设计结果完全符合设计预期,达到了设计目的。

5 结束语

DDS技术是一种全新的频率合成技术,它代表了频率合成技术数字化发展的新方向,m序列只有两种电平值,可以按完全确定的规律产生并具有周期性,便于信号序列的产生和相关运算,这使得m序列能有效地应用于相关技术之中,新型震源的设计选择m序列作为扫描序列也是有鉴于此。利用AD9851设计的伪随机扫描信号新型震源,产生的伪随机码信号可靠性高,完全适用于物探仪器的研制之中。

与将伪码信号和载波分别设计再调制的常规方法不同,本文作者将伪随机序列和载波结合起来考虑,在单片机的控制下直接生成了可供使用的已调伪随机扫描信号,避免另外设计产生载波的电路,这样,既改善了输出信号受外界工作元件的影响,同时又简化了系统硬件结构,提高了系统的集成度和稳定性。震源作为系统工作的源头,除震源函数外,震源负载的性能也影响着工程物探仪器的勘查效果。对能适应伪码形态特性的震源负载进行研究也将是一个全新的课题。

摘要：简述了基于伪随机二进制序列(m序列)的新型震源的设计原理,避免单独设计载波电路,将伪随机码调制信号和载波信号结合起来考虑,利用单片机,结合DDS技术,直接生成了经PSK(相移键控)调制的伪随机扫描信号,基于该原理的伪随机扩频扫描技术在不久的将来将广泛应用于工程物探仪器中。

关键词：单片机,直接数字频率合成(DDS),工程物探,伪随机码,震源

参考文献

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