矿区勘探（精选9篇）
矿区勘探 篇1
煤炭是我们国家的重要能源, 其生产活动在国家的经济建设中占据的位置非常的关键。目前, 我国的东部地区开展深采集。这类矿一般效率都比较高, 对于煤田的地质活动有着非常高的规定, 包括查明煤层中落差5m左右的断层、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空区的空间分布形态, 同时查明与水文地质条件与瓦斯突出条件密切相关的煤层顶、底板岩性。
现在, 在深采活动中, 使用的勘测措施是地球物理措施, 然后辅助一些别的措施, 借助电脑来开展综合化的管控活动。
通过分析目前的发展状态我们得知, 深采勘测工艺的前进趋势是当前的多项技术的高度融合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据, 查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统, 把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型, 实现地质资料的信息化、数字化和可视化, 能够确保高速的测评地质要素, 分析地质活动等。
因为煤矿会受到矿井的地质要素的干扰, 而且其有着很显著的变化性。所以会导致生产非常的紧张, 如果只是借助一项措施的话, 无法明确其中的具体状态, 使用综合措施, 将多种方法联系到一起使用, 对于表层使用的三维方法, 对于井下使用的多探巷措施, 然后搭配钻探等等的一些方法, 对于那些会干扰到生产的要素要积极地分析, 要认真的分析相关的资料信息, 获取优秀的地质状态, 进而确保矿井活动开展顺畅。
1 过去的勘测措施
1.1 措施
对于那些具有承压水干扰的区域来讲, 突水问题是多项要素全面融合的结局。对于突水来讲, 其关键的要素有如下的一些。第一, 缝隙水网的变化特征, 是导致突水的关键前提。第二, 隔水层的尺寸等, 是其干扰要素。第三, 由于采矿而导致的底板受到影响, 是其关键的诱发点。第四, 由于断裂而导致的问题, 是问题出现的重要点。第五, 因为水压以及矿压相互反应, 此时最容易导致问题。所以, 该项要素的勘测区域涵盖了缝隙网的变化特征以及上述的其他一些内容。
1.2 过去措施的不利之处
不论是哪一种措施, 如果其单独运行的话, 只是可以知道其中的一项突水问题, 比如使用过去的地面的钻探活动的话, 只是可以得知其中的一个区域的岩溶状态。针对综合区域的状态来讲, 其就无能无力了。除此之外, 突水是非常繁琐的活动, 无法用综合的规律来体现。换句话讲, 由于空间改变, 而且水文要素改变多种突水的要素在其发展的时候是不断变动的, 如断层导水型突水, 构造的突水机理起到了主导作用, 而底板破坏型突水, 采矿动压是突水的关键因素。所以, 为了避免突水现象, 就应该对这些要素开展综合化的测试, 进而积极的采取应对方法, 这样就可以防止不利现象发生。针对水文要素的探索, 使用单纯的措施是无法获取意义的。
2 结合综合方法开展勘查
2.1 采区地面地震勘探
在开展设计以前, 经由地震勘查措施, 分析采区的构造等特点, 明确煤层的状态, 对于那些干扰到其发展的区域开展测评, 而且指出水害的应对方法, 进而确保设计活动能够有效地开展。
而且这个时期的关键活动也是不断的分析采区区域中的构造, 结合采区的规定, 积极地开展好布局活动。目前使用较为优秀的措施有很多, 比如瞬变电磁等等。目前地面的物探措施非常便捷, 而且其功效也很好, 不过会受到地表要素的干扰。所以, 如果地表要素许可的话, 最好是使用三维高分辨率地震勘探技术。
2.2 微动测深勘查
微动是一种在时间域和空间域都极不规则的震动现象。根据波动理论, 微动记录既包含有体波也包含有面波。由于在大多数情况下, 微动的震源是在地表面或海底面, 在微动中的面波成分相对于体波成分来说占绝对优势, 微动测深勘查方法就是利用这一占绝对优势的面波来反演地下地质结构的方法。同时, 依据观测形式的不同微动测深探查主要分为一下几种形式: (1) 单点勘查; (2) 测线勘查。
2.3 井下钻探及综合物探
在放水试验对主要含水层的富水性达到宏观控制 (矿井、采区) 的基础上, 对富水区的每一工作面, 针对不同的条件, 采用各种物探手段, 探明局部导水构造、隔水层变薄带及局部富水带, 再用少量的钻探手段进一步验证, 有针对性的重点布置注浆改造、疏水降压等治水工程。
(1) 井下直流电法透视:以大的层次来看, 该项措施还是矿井中的直流措施。它的意义是为了分析活动区域之中的导水特征等等。很多区域的测试信息告知我们, 该项透视措施是分析地质不合理现象的最为关键的一项探测措施。 (2) TEM探测:瞬变电磁法 (简称TEM) , 它是利用大功率的发射装置向铺设在地面的矩形线圈 (或称发射框) 发送双极性大电流, 在电流开启和关断时, 由于电磁感应作用产生电压脉冲, 电压脉冲的衰减产生感应磁场 (即一次磁场) 。一次磁场随着时间的推移, 在地下介质中产生涡流。地下涡流的变化又生产二次磁场, 由于不同地质体其电性特征存在差异, 其二次场的衰减亦存在差异。因此, 通过研究二次场的衰减规律, 可达到推测、分析地下地质异常体的目的。TEM探测可以探测不同高程的相对富水区, 以便有针对性的采取防治水措施。 (3) 弹性波CT:即地震层析成相技术, 可以推测主要构造的发育情况, 但由于该项技术起步比较晚, 还有待于进一步完善提高。 (4) 瑞利波:利用瑞利波探测技术可以对掘进巷道前方的地质异常体, 特别是断裂构造进行超前探查, 预防突遇断层出水。此措施能够有助于分析前方的特征。
除此之外, 经由坑透等等的一些方法, 也能够得知地质等的不正常要素。通过分析如上的一些要素, 针对那些容易受到底板岩溶影响的区域, 在开展水文要素的分析的时候, 要结合多种措施的放水活动为关键的勘察方法, 将其当成是前提, 使用多项物探措施, 对于部分区域的地质问题认真的分析, 进而可以互相的补充, 能够体现出多种措施的作用, 获取非常优秀的成就。
3 结束语
通过分析当前的形势, 我们得知目前时期, 该项勘测工艺将会是多种方法的融合体。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据, 查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统, 把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型, 实现地质资料的信息化、数字化和可视化, 能够确保高速的测评地质要素, 分析地质活动等。
摘要：文章分析了煤炭在开发时期使用的几种勘察措施, 结合全面的措施能够得知其具体的地质模式, 进而便于后续的开发活动进行。
关键词：地质,勘探,煤矿
参考文献
[1]田茂虎, 马培智.埠村煤矿下组煤综合水文地质勘探方法[J].矿业安全与环保, 2006, 33 (2) :59-60, 63.[1]田茂虎, 马培智.埠村煤矿下组煤综合水文地质勘探方法[J].矿业安全与环保, 2006, 33 (2) :59-60, 63.
[2]赵艳斌.综合地质勘探方法在煤矿生产中的应用[J].煤矿现代化, 2008, 4:49-50.[2]赵艳斌.综合地质勘探方法在煤矿生产中的应用[J].煤矿现代化, 2008, 4:49-50.
矿区勘探 篇2
1、张海生：200元20、韩永胜：100元
2、籍起江：200元21、3、黄相军：200元
4、关永强：200元
5、刘利民：200元
6、郭玉海：100元
7、周彬：100元
8、李延明：100元
9、席武的：100元
10、宋银顺：100元
11、李建军：100元
12、李双林：100元
13、李四妮：100元
14、张海军：100元
15、张秋红：100元
16、牛志友：100元
17、崔文泉：100元
18、曹殿荣：100元
矿区勘探 篇3
摘 要：本文论述了在煤炭资源的开发过程中所采用的几种地质勘探方法，采用综合的地质勘探方式可以有效的探查煤矿矿区的地质情况，为煤炭的后续开发提供依据。
关键词：矿区；地质勘探；煤炭开发
煤矿由于受矿井地质条件差、断层发育、煤厚变化大等地质因素的影响，造成生产接续紧张，单靠一种勘探手段很难摸清煤层赋存状况及构造发育规律，采用综合勘探方法，多种勘探手段结合并用，地面采用三维物探手段，井下先期施工多用途探巷，配合钻探及井下物探等手段，针对影响生产的地质因素开展各项专题研究，不断进行资料的动态综合分析，取得了较好的地质效果，为矿井的安全高效生产提供了有利的地质保障。
一、传统水文地质勘探
（一）方法
受岩溶承压水威胁的矿井，底板突水是各类因素综合作用的结果，突水机理主要包括：1.岩溶裂隙水网络的发育情况，是发生底板突水的物质基础；2.隔水层的厚度及岩性特征，是突水的制约因素；3.采矿活动造成底板的破坏，是底板突水的诱导因素；4.断裂构造及原生构造裂隙的发育程度，是导致底板突水的关键因素；5.水压与矿压的偶合作用也是导致底板突水的重要因素。
（二）传统方法的局限性
而任何一种单一的勘探方法，只能大致探明某一种突水因素，如：采用传统的地面钻探、抽水及注水试验，只能探明某一点的岩溶发育及富水情况，对于整个开采范围的富水规律难以有效的探明。另外，矿井突水是一个十分复杂的问题，不可能用一个统一的规律进行描述，也就是说，随着空间的变化，水文地质条件发生变化，各类突水因素在突水过程中的作用相互交替变化。
二、采用综合方式进行地质勘探
（一）采区地面地震勘探
采区设计前，通过采用地面地震勘探手段，查明采区构造形态和断层发育规律，查明煤层赋存状况及底板起伏形态，对影响开采的含水层富水性进行评价，并提出水害防治措施，为采区设计提供可靠的地质资料。
同时本阶段的主要工作也是进一步查明采区范围内的小构造，包括落差5m左右的断层、陷落柱和采空区的空间分布形态，根据采区衔接的要求，应提前布置实施。现已成熟的探测技术包括三维地震勘探、瞬变电磁法、矿井直流电法和钻探。地面物探方法较矿井物探方法施工简单，探测效率也高，但受到地表条件的限制。因此，在地表条件允许的前提下，三维高分辨率地震勘探技术是首选方法。
（二）微动测深勘查
微动是一种在时间域和空间域都极不规则的震动现象。根据波动理论，微动记录既包含有体波也包含有面波。由于在大多数情况下，微动的震源是在地表面或海底面，在微动中的面波成分相对于体波成分来说占绝对优势，微动测深勘查方法就是利用这一占绝对优势的面波来反演地下地质结构的方法。同时，依据观测形式的不同微动测深探查主要分为一下几种形式：
1. 单点勘查
2. 测线勘查
3. 平面探查
（三）井下钻探及综合物探
在放水试验对主要含水层的富水性达到宏观控制（矿井、采区）的基础上，对富水区的每一工作面，针对不同的条件，采用各种物探手段，探明局部导水构造、隔水层变薄带及局部富水带，再用少量的钻探手段进一步验证，有针对性的重点布置注浆改造、疏水降压等治水工程。
1.井下直流电法透视：从大的范畴来说，井下直流电法透视仍属于矿井直流电法。其目的是探测采煤工作面内部的导水构造、底板含水层的集中富水带。许多矿区的研究和试验证明，井下直流电法透视是探测水文地质异常区最为有效的物探方法之一。2. TEM探测：瞬变电磁法（简称TEM），它是利用大功率的发射装置向铺设在地面的矩形线圈（或称发射框）发送双极性大电流，在电流开启和关断时，由于电磁感应作用产生电压脉冲，电压脉冲的衰减产生感应磁场（即一次磁场）。一次磁场随着时间的推移，在地下介质中产生涡流。地下涡流的变化又生产二次磁场，由于不同地质体其电性特征存在差异，其二次场的衰减亦存在差异。因此，通过研究二次场的衰减规律，可达到推测、分析地下地质异常体的目的。TEM探测可以探测不同高程的相对富水区，以便有针对性的采取防治水措施。3.弹性波CT：即地震层析成相技术，可以推测主要构造的发育情况，但由于该项技术起步比较晚，还有待于进一步完善提高。4.瑞利波：利用瑞利波探测技术可以对掘进巷道前方的地质异常体，特别是断裂构造进行超前探查，预防突遇断层出水。该项技术对于探测前方构造效果较好。
三、结论
煤矿开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据，查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统，把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型，实现地质资料的信息化、数字化和可视化，为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。
参考文献：
[1]田茂虎，马培智.埠村煤矿下组煤综合水文地质勘探方法[J].矿业安全与环保，2006，33（2）：59-60，63.
[2]赵艳斌.综合地质勘探方法在煤矿生产中的应用[J].煤矿现代化，2008，4：49-50.
[3]卜昌森，张希诚.综合水文地质勘探在煤矿岩溶水害防治中的应用[J].煤炭科学技术，2001，29（3）：32-34.
[4]吴钦宝，陈同俊，陈凤云.中国东部煤矿深部开采中的地质勘探技术[J].地球物理学进展，2005，20（2）：370-373.
浅析淮南矿区矿井地质勘探方法 篇4
关键词：地质勘探,物探,煤炭资源,保障
淮南煤田自上个世纪20年代以来, 很多单位和地质工作者先后采取各种手段做过各种地质勘探工作, 基本探明了矿区的大型地质构造赋存状态, 尤其是对本地区的岩溶陷落柱、岩浆岩侵入体、灰岩含水性等进行了重点探测、深入分析。通过各种手段对矿区内的地质状况进行综合勘探, 并形成了一整套符合本地区的地质勘探体系, 主要分为钻井工程、地面三维地震、井巷工程、井下综合物探4个方面, 综合运用这些工作方法, 实现了矿区地质条件的精细化控制, 为未来资源开采的合理性、稳定性提供了保障。
1 淮南矿区概况
淮南煤田地处华北地台南端, 其南与杨子板块邻接, 地质条件复杂。淮南矿区东起新城口长丰断层, 西至颍上陈桥断层, 北起上窑明龙山断层, 南至谢桥古沟向斜、阜凤断层下夹片断层和八公山弧形构造, 东西走向长70km, 南北宽25km。淮南矿区由淮河南岸的老区和淮河北岸的潘谢新区组成, 老区各矿分布在淮南复向斜构造的南翼八公山区向南凸出的淮南弧形构造带内, 断裂构造较多, 煤层倾角一般大于20°, 潘谢新区主要井田位于淮南复向斜构造内的陈桥背斜、潘集背斜南翼, 煤层倾角平缓 (一般小于15°) , 构造简单。见下图。
淮南矿区地质条件的复杂性导致地质勘探工作的困难, 决定了该地区地质勘探工作需要长期的、不断地进行下去, 并且根据新的地质现象, 动态的更新该地区的区域地质构造赋存状况。
2 矿井综合勘探方法
2.1 钻井工程
钻井工程主要是指地面的采区地质条件勘察、井下钻探工作。地面的钻井工程统指矿区地面精查勘探工作, 是矿井开采地质条件勘探的重要手段, 也是一种较为精准的勘探方法。淮南矿区先后施工了上千个地面钻孔, 并根据勘探成果划分出可采煤层15层、各煤层的可采区域以及矿井大型断层的赋存状况;依据钻孔技术查清淮南矿区的基本水文赋存状况、水位标高变化以及水文动态补给情况。
井下钻探工程主要是指在矿井内施工的各类钻孔, 该类型钻孔有的是专门用于地质条件探测的探测孔, 也有瓦斯抽排孔、顶底板岩性探测孔以及各类水文孔等。充分利用各类钻孔对井下煤岩层的揭露情况, 分析、推断出井下地质赋存条件。针对井下钻孔的类型, 矿井地质部门建立专门的钻孔地质资料收集、整理、反馈程序, 对各类钻孔探明的地质现象动态更新, 实现井下钻孔勘探方法的效果最大化。这一工作方法解决了钻孔资料的低效性、单一性、重复性。
2.2 地面三维地震
仅仅通过传统的钻井工程这一种勘探手段很难摸清煤层赋存状况及构造发育规律。进入21世纪, 随着科学技术的发展以及计算机技术的进步, 用于油矿藏的地面三维地震勘探被充分应用到煤矿综合勘探工作中。
淮南矿区地势平坦, 基岩面以上为厚层状的第四季沉积层, 是三维地震施工的有利条件, 因此在矿区范围内矿井的新采区实现三维高分辨地震勘探技术, 进一步查明采区构造形态和断层发育规律, 包括落差5m左右的断层, 查明煤层赋存状况及底板起伏形态, 对影响开采的含水层富水性进行评价, 并提出水害防治措施, 为采区设计提供可靠的地质资料。
三维地震勘探的应用在淮南矿区采用逐点反演、构造验证的方法, 对每个施工地点的三维地质资料均进行解释, 对三维地震资料显示有异常的范围进行圈定, 待生产揭露后进行地震资料对比验证, 将各种验证结果总结为矿区三维地震资料解释的标准, 并为后续的三维地震勘探进行推广。
2.3 巷道工程
巷道工程是传统的矿井地质勘探方法, 即是通过对井下已施工地点的地质条件进行调查, 根据调查结果分析、整理出矿井地质构造赋存状况, 是矿井地质条件推断的最有效的手段, 但施工成本高, 覆盖范围小, 在勘探工作中存在局限性。
2.4 井下综合物探
井下物探是随着科学技术的进步发展起来的新型矿井地质勘探方法, 并且逐渐的受到人们的重视, 成为目前矿井地质精细勘探的重要手段。淮南矿区受矿井地质灾害影响严重, 矿井水文、地质构造类型多样复杂, 因此各矿井主要采用适宜本地区的几种物探手段, 对矿井的地质勘探趋于“日常化、随时化”, 用物探手段完成地质勘探任务, 并结合地质资料进行分析, 根据勘探结果提前采取相应措施, 掩护采、掘面的安全施工。
1) 无线电波坑道透视 (即坑透) :无线电磁波坑道透视技术 (简称坑透) 是煤矿回采工作面构造探测的主要手段, 该方法是利用煤岩体对电磁波吸收的物理差异性, 将探测异常段在回采工作面中圈出, 称为异常区, 是目前较为成熟的物探方法之一。经过不断的试验与改进, 探索适合本地区各煤层的探测方法, 目前在淮南矿区可以探测成功的的工作面最大面宽度为260m, 最薄煤厚为0.9m, 准确率达到85%以上, 成为井下地质勘探最为有效的手段。
2) T E M探测:瞬变电磁法 (简称TEM) , 它是利用井下低阻体对电磁感应场的衰减产生抗衰减性地下涡流型的二次磁场, 以及不同地质体二次场的衰减差异性, 研究二次场的衰减规律, 可达到推测、分析地下地质异常体的目的。TEM探测可以探测不同高程的相对富水区, 以便有针对性的采取防治水措施。
3) 地质雷达:探地雷达 (Ground Penetrating Radar, 简称GPR, 又称地质雷达) 探测法是近几年在我国矿井下开展的物探新技术, 其原理是发射定向脉冲式高频电磁波, 依靠目标体和周围介质之间的电性参数差异, 造成高频电磁波发生反射回波, 通过对仪器接收的反射回波分析来区分不同的介质和目标体。目前在淮南矿区主要应用于煤巷掘进地质构造超前探测工作, 具有轻便、快捷的特点, 但其探测精准度仍需进一步加强。
4) 直流电法:矿井直流电法目的是探测采、掘工作面内部及顶、底板的导水构造、富水带等。许多矿井的试验证明, 井下直流电法透视是探测水文地质异常区最为有效的物探方法之一。
另外, 通过MSP、槽波等手段, 经试验也可以在本地区探测地质及水文地质异常区。综上所述,
3 结论
总体来说, 淮南矿区的地质勘探方法本着“传统与物探新方法相结合、勘探与实际揭露结果相互对比、地质条件根据勘探结果动态更新”的原则, 对新时期的地质勘探方法优化统筹合理选用, 并对适合本地区的地质勘探方法系统化、规模化, 并采用成功的经验推广开来。
1) 目前采用上述地质勘探原则的矿井, 地质条件基本查清, 5m以上的断层80%被控制, 3m以下断层的控制程度也日益精准;陷落柱的规模及延伸范围被确认, 并由勘探结果留设安全煤柱, 提高了回采率;无煤带、可采区域的范围大部分被圈定, 对于未查明区域继续开展地质勘查工作;矿井老空水、A组煤底板灰岩水、新地层水、砂岩裂隙水的探测根据“一矿一策、一面一策”的要求开展探测活动, 以物探与钻探为主, 配合采用各种勘探方法, 近年来未发生因地质勘探不清造成的异常涌水事故。
2) 积极探索物探新方法、新手段, 形成了一整套符合本地区地质勘探方法, 当然对于水文地质条件的探查、地质异常的勘探, 应以传统的地质调查作为主要探查手段, 以此为基础, 采用多种物探及钻探手段, 对局部的地质条件进一步查明, 达到相互补充、相互验证, 充分体现多种勘探方法的综合效应, 可取得十分显著的技术效果。
参考文献
[1]卜昌森, 张希诚.综合水文地质勘探在煤矿岩溶水害防治中的应用[J].煤炭科学技术, 2001, 29 (3) :32-34.
[2]吴钦宝, 陈同俊, 陈凤云.中国东部煤矿深部开采中的地质勘探技术[J].地球物理学进展, 2005, 20 (2) :370-373.
[3]王家兵.深层岩溶供水水文地质勘探方法的探讨[J], 煤田地址与勘探, 1994, 22 (3) :32-35.
矿区勘探 篇5
1 灰岩含水层、隔水层的划分
水文地质调查勘探的基本任务就是查明矿区水文地质条件及矿床充水因素, 并预测矿坑涌水量。不仅如此, 同时还要查明矿区的工程地质条件, 岩体质量, 边坡稳定性, 围岩岩体质量及其稳定性。最重要的是还要预测出地下水文地质未来的走向, 即可能发生的地下水文地质问题。专业的报告中还应预测因矿主对矿床的开发可能导致的环境地质问题并对此提出防治的措施。
1.1 隔水层划分的必要性
1.1.1 地质勘探阶段必须查清含水量, 才能正确地进行水文地质计算
水文地质计算程序按解析解及数值解可分为求参数和下推涌水量两部分, 即先把钻孔抽水量和揭露的含水层厚度、水位等值代入有关方程式, 计算渗透系数K (求参数) ;然后用所求得的K和采矿各个开采中段所揭露的含水层厚度及水位值等代入有关方程或公式, 计算各开采中段的矿坑涌水量。因此, 必须在矿区勘探期间查清含水层厚度, 才能正确地进行水文地质计算。
1.1.2 查清含水层在剖面上的变化规律是防、治水工程设计的前提矿
区水文地质勘探后的防、治水工作, 目前采用的主要方法是“堵”、“排”两种。由于以往水文地质报告提供的灰岩含水性都是“上强下弱”的笼统概念, 因而防、治水工程设置的标高无法准确地确定, 只能盲目随采矿井巷布置。无论是水文地质勘探还是矿山治水工作, 都迫切需要查清厚层灰岩的含水性在垂直方向上的变化规律, 这与公认的需要在平面上查清边界条件的问题同样重要。只有这样才能把所研究的地质体认识得更全面, 为矿床的合理开发提供可靠依据。
1.2 灰岩含水层厚度变化规律性
因长期认为厚层灰岩不能划分出含水层和相对隔水层, 把灰岩全厚都认为是含水层的概念越来越与事实不符。实际上在厚层灰岩中能够分出含水层和相对隔水层, 并具有非常重要的意义。
2 存在的问题及措施
2.1 灰岩含水性在垂直方向上的变化的勘探问题
为了解灰岩含水性在垂直方向上的变化, 有人曾做了简易水文、抽水试验、电测井等大量的工作, 但效果始终不理想。其主要原因是所采用的方法有限, 如岩心描述和岩溶裂隙统计资料, 只提供岩心柱状图及岩溶裂隙发育强弱的定性概念;这些资料都是根据钻孔中获取的岩心描述的, 而一些取不上岩心的地段, 往往是地层岩溶裂隙发育强烈之处, 却在描述中被忽略;钻探过程中可能记录了掉钻的起止深度, 但得不到完整的资料;岩溶裂隙的统计方法不科学等。所以很多矿区的统计结果不理想, 很难作为划分含水层的依据。
2.2 钻孔水位和冲洗液消耗量, 只是表示钻进深度以上的一个综合成果
钻孔水位和冲洗液消耗量, 只是表示钻进深度以上的一个综合成果, 为混合水位和消耗量, 并不能分别表示钻孔内不同深度各段的水位和冲洗液消耗量。所以, 问题的关键在于简易水文工作不是分层进行的, 没能随钻孔延伸把已经打穿的地层逐段封闭起来分别进行研究。因此长期以来用钻孔简易资料来分析灰岩含水性的变化, 只能停留在“上强下弱”的定性概念上。
2.3 电测井资料仅能反映含水层和隔水层的大致变化规律
电测井资料仅能反映含水层和隔水层的大致变化规律, 因为电测曲线在灰岩含水层的底板附近多呈斜线状过渡形式, 不易判断其底板界限, 用此划分含水层和隔水层非常困难。
2.4 分段压水试验
分段压水试验是水文地质勘探的一项常规内容, 分段压水试验一般用在较为坚硬的岩土层中, 其试验的目的是为了获得岩土层某段的透水性参数。在分段压水试验中要用高压方式对钻孔进行注水, 然后根据岩体的吸收水量数值经过计算就可以获得水文地质勘探的地下对象的岩土体裂隙的发育情形, 裂隙发育得越好透水性就会越好, 吸收的水量也就会越大。
由于分段压水试验的方法可以通过使用止水装置对地下钻孔进行分段分隔, 因此, 可以很好的探知在垂直方向上地下的岩土裂隙与岩土透水性的具体参数情况。并据此可以划分出含水层与相对隔水层。钻孔自上而下地分段进行压水试验, 压水段的下端就是钻进过程中的孔底位置, 上端是止水塞位置。压水段上、下端之间的试验段长度, 可在钻进过程中根据岩溶裂隙的发育程度灵活选定, 段长一般5~15m。止水可用“三爪止水器”实现同径止水, 这就为在钻孔中逐段或对某一段单独进行压水试验提供了可能。根据压水试验的压力、注入量可求得单位进水量。综合分析大量钻孔的分段压水试验资料, 可划分厚层灰岩的含水层和隔水层, 确定其在空间的分布规律。采用井下流速仪也是解决该问题的一个好办法。在钻孔定量抽水条件下, 采用测定孔内不同深度的水流速度和孔壁照相等方法, 可确定含水层厚度。
3 提高矿区水文地质勘探的建议
3.1 加强矿区水文地质工作的管理, 重视各种水文地质资料的搜集和整理, 确保各种水文地质资料的真实可靠。
3.2 按规范的要求, 对复杂矿区的勘探应有足够的简易水文观测工作量, 以获取更多更全面的水文地质资料, 减少专门水文地质工作量。
3.3 为矿区的建设或开采的平稳有序进行, 应加强矿区水文地质的技术力量同时提高其综合分析及应用资料的能力。
3.4 加强水力学的计算理论探讨, 把非稳定流和有限元等理论应用到
生产实践中, 对试验结果多一种验证手段, 积累经验选择更接近实际的数据。
摘要：矿难的频繁出现使得矿区安全成为管理者们高度重视的问题。绝大多数矿难都是透水事故造成的。究其原因就是建矿之初没有调查矿区水文地质条件或者没有对矿区的水文地质条件容易出现的隐患加以防范。本文通过对矿区的水文地质勘探存在的问题进行探讨并有针对性的提出笔者对于解决该问题的一些看法。
关键词：矿区,水文地质,勘探,问题,建议
参考文献
[1]马晓宏, 赵岩, 仵梅.黄陵矿区开发对水源地影响分析[J].西部探矿工程, 2009, 11.[1]马晓宏, 赵岩, 仵梅.黄陵矿区开发对水源地影响分析[J].西部探矿工程, 2009, 11.
矿区勘探 篇6
( 1) 矿区水文地质勘探内容。矿区的自然地理环境, 主要包括矿区内的水文气象特征、地形地貌等等内容。水文气象特征通常为矿区包含矿区内气象数据资料, 包括温度变化、降水量、湿度变化等等。地形地貌通常是指矿区区域内水系分布、地面高程、地形特点等等数据; 矿区地质及地下水位, 矿区地质是采矿区域内地质构造、地层岩性、基底处构造状况、新生层运动构造等等情况。对于矿区地下水勘探内容主要有矿区内地下水位变化特点、地下水补给及排出状况、地下水位峰值、径流及地表水与地下水之间的关系。矿区开采的质量和效率与地下水位动态变化有着直接的影响, 所以, 对于矿区地下水位勘探是矿区水文地质勘探工作的关键; 勘探地下水对矿区影响, 研究勘探地下水相关数据会对矿区工程产生很大的影响。例如: 地下水位变化对于矿区区域饮用水影响; 地下水位变化对于基础持力层影响; 地下水位变化还可能带来地面沉降、坍塌等等地质灾害。
( 2) 矿区水文地质勘探任务。在系统全面研究矿区全区剖面及钻孔上岩石隔水性既透水性的前提下, 展开全区隔水层和含水层的编号、划分以及描述; 明确主要含水层组的层位、数目、厚度、埋藏深度、构造、岩性、产状、空隙率、地下水位, 以及透水性、富水性、水质等等在水平及垂直方向的分布及变化规律; 逐步查明水文地质边界形态; 在矿井充水含水层使强岩溶化的石灰岩地区需要查明矿区内部径流带位置以及径流量和矿区外围近水楼, 为截流、注浆提供工程设计资料; 为了精确的预算出煤矿井筒、初期开采地段涌水量, 需要正确的建构出数学模型及地质模型; 在岩性鉴定、野外调查以及井巷编录等等工作的基础上, 结合岩石的物理、化学、力学实验数据, 正确的开展煤层岩石稳定性的评定; 在供水勘探及水源调查的前提下, 提出煤矿区域供水水源地、水质、水量等等资料, 在污染地段, 需要展开针对性的环境取样、研究, 提出水质防护处理的建议和意见。
2 矿区水文地质勘探存在的问题
( 1) 对于水文地质勘探工作缺乏足够重视。部分企业在开发矿区的过程中, 更加注重于经济效益, 忽视了安全性能, 对水文地质勘探工作缺乏应有的重视。水文地质勘探工作需要投入一定的人力、物力、财力, 但是有的企业为了缩减成本, 盲目性的减小勘探投入, 致使勘探工作得到的数据不精确。此外, 在矿区开发过程中经常性的会出现矿床破坏的问题, 为后续矿床的开发埋下安全隐患, 所以, 只有对水文地质勘探工作足够重视, 确保勘探参数的准确和及时, 才可以最大程度的降低矿区安全事故发生的概率, 减小地质开采的难度, 提高矿区开采效率。
( 2) 针对野外地质勘探工作较简单。矿区野外地质勘探工作的疏忽, 极易导致勘探结果的不精确, 对矿区状况的科学评价产生消极的影响。大多数企业对野外地质勘探工作缺乏足够的重视, 投资力度也不大, 野外地质勘探的仪器设备较为陈旧, 致使野外水文地质勘探往往被限制在商业勘探范围, 不能够系统全面的获得矿区水文地质的状况, 对矿区找水的准确性和及时性产生影响, 同时还影响地质含量检测数据的准确性。
( 3) 矿区水文地质勘探技术落后。虽然现阶段国内矿产资源开发行业有着较快的发展速度, 但是矿区水文地质勘探技术却没有得到相应水平的发展。主要是因为矿产企业尚未意识到水文地质勘探的必要性, 此外, 矿区发展的速度不能跟上矿区开采的速度, 导致地质勘探技术缓慢的发展。由此可见, 水文地质勘探技术落后于矿产行业的飞速发展严重的不协调。
( 4) 新型问题不断出现。矿产行业飞速的发展致使矿区开采的难度不断的加大, 对矿区水文地质勘探提出了更为苛刻的要求。矿区开采深度加大和地质条件的复杂性, 给水文地质勘探工作带来一定难度, 例如勘探工作量增大、给排水难度的加大, 此外, 水文地质勘探还存在一系列尚未解决的问题。
3 提高水文地质勘探工作质量的措施
( 1) 建立健全水文地质勘探管理体系。为了强化矿区生产及地下水管理, 政府部门规范了水文地质勘探的技术要求, 并且还颁布一系列矿产资源行业标准。颁布的标准均为在各项地质调查、矿区水文的前提下, 通过各种化学勘探法、物理勘探法、钻探及测试法等等方法展开综合分析之后制定的预测矿区开采各种给水、排水状况带来的环境地质问题。提出一系列的防治建议及治理手段。所以, 需要严格依据相关部门的要求, 建立健全水文地质勘探管理制度, 提高水文地质勘探工作质量和效率。
( 2) 重视开阔水文勘探范围。地下水对于矿区整个开发的过程会产生巨大影响, 所以, 为了达到预防地下水破坏矿床的目的, 就需要深入研究地下水的源头、补给及范围, 不可以仅仅勘探矿区周围区域, 对于水文地质单元边界、规模评估等等工作需要有着足够的重视。在水文地质勘探工作中需要找准重点, 开阔水位地质勘探区域, 有针对性、有计划、有目标的进行水位地质勘探工作, 明确充水原因, 得出地下水变化的规律, 而且对于分析结果需要及时的记录, 为防水治水提供一定的理论支持。
( 3) 注重人才队伍建设。人才为勘探部门活动既工作的主体, 勘探工作人员的职业道德、文化水平、技术水平、业务能力、管理能力、决策能力、组织能力等等会对矿区水文地质勘探工作的质量和效率产生影响, 人才队伍整体的素养为决定勘探工作质量的重要因素之一。所以水文地质勘探部门需要注重人才专业技能培养, 打造高素质、高水平、高专业的水文地质勘探队伍, 从战略发展视角意识到人才队伍的必要性。
( 4) 综合运用多种勘探方法。矿床在开采过程中经常性的会遇到矿床结构、矿井水状况复杂等等问题。处理上述问题能够通过电法勘探与地址勘探相互结合的方法, 把上述两种方法结合使用得到的数据再和钻匡资料参数相结合, 进而对矿区目标构造层有着更加详细、全面。系统的分析, 还可以得到构造层的立体图像。通过分析研究这些数据及图像, 在结合地震勘探的结果, 最后便可以分析出矿区内构造的压盖隔水层和导水层的厚度, 进一步提升勘探数据结构的准确度。为了达到对矿产资源更好开发以及降低开发风险的目的, 需要对矿区及矿井有着深入的了解, 特别是工作面及开采区域的水文地质条件, 同时, 还需要以物理勘探法为先导、通过先进计算机软件和技术、依托地理信息处理系统, 建立健全勘探区域多元信息采集与符合系统, 提升灾害源探测精度与能力。
4 结束语
对于矿区区域水位地质情况展开全面系统的探究式勘探矿区工程地质工作的核心工作之一。如果矿区内出现水文地质问题, 会对矿区开采造成消极的影响。但是在实际开采工程中, 经常性的会忽视水文地质勘查, 因此需要注重矿区水位地质工作的分析研究, 使得企业决策者意识到水文地质勘探的重要性, 以期促使矿区工程健康、安全以及可持续的发展。
参考文献
[1]任成广, 马宏岩, 李晓东等.矿区水文地质勘探的技术要求[J].硅谷, 2014 (23) :206-206, 222.
[2]魏海亮, 许卓朋.浅谈矿区水文地质勘探存在的问题及对策[J].山东煤炭科技, 2013 (5) :98-99.
矿区勘探 篇7
1 激发极化法简介
1.1 激发极化法原理[1]
激发极化是指发生在地质介质中,通过施加外部电流激发而引起介质内部出现电荷分离,产生一个附加的“过电位”的一种物理化学现象。该现象可以通过图1的装置来观察。
经由供电极AB向地下供入直流电流I,充电几分钟后,关断开关K同时观察测量电极MN间的电位差及其随时间的变化。如果地下介质是均匀非极化的,并且保持供电电流不变,那么在MN间测到的电位差ΔV1将如图2中的水平虚线所示,也不会随时间变化。如果地下存在可极化的介质,比如像图1那样的金属矿体,则供入的电流流过矿体时,矿体将产生电化学反应而被“极化”成原电池。在断电后将产生电流,俗称“二次电流”。二次电流在空间也要产生电场,在MN间形成电位差,称为二次电位差。ΔV2是随时间变化的,记为ΔV2(t)。供电时在MN间所测到的电位差ΔV(t)是一次电位差ΔV1和二次电位差ΔV2(t)之和,俗称总场电位差,它的涵义是供电电场与极化电场二者在MN间产生的总电位差。则极化率可以表示为undefined或充电率undefined。区别在于ηs求的是t1-t2多次采样的叠加,而m求的是衰减电压ΔV2(toffi)在时间t1-t2(ms)的积分。
1.2 时频激电的等效性
根据傅里叶理论,对任何满足傅里叶积分定理的函数f(t)在它连续点处有:
和
函数称为傅里叶变换对,ω为角频率。因此对于研究某一激发极化过程来说,时间域激电与频率域激电二者是等效的。
1.3 激发极化法的特点
(1) 能够应用于浸染型矿体的探测研究,当矿体的上部或周围有矿化(或其他导电矿物矿化)的浸染晕存在时,可以发现规模较小或埋藏较深的矿体。
(2) 测量数据受地形和其他因素(如浮土加厚、找金属矿时含水断裂带的存在等)的影响较小。
(3) 对具电子导电性的岩矿都能有一定的极化异常反映。常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其他分散的金属矿化,同样可产生激电异常。
(4) 宜在地质条件比较简单,勘察对象与围岩和其他地质体之间具有较明显的极化效应差异的地区;地质条件比较复杂,但用综合物化探方法、地质方法能够大致区分异常的性质或能减少异常多解性的地区。
(5) 不宜在地形切割剧烈、河网发育、低电阻覆盖层厚度大的地区,无法避免或消除较大工业游散电流干扰的地区。
2 装置参数选择
激发极化法常用装置有中间梯度法、联合剖面、对称四极测深和偶极—偶极、近场源装置、地下供电装置等装置[2]。
从各种装置的特点和预期达到的快速野外作业,结合矿区的地质条件、勘察任务和预期的地质效果,在普查找矿中主要采用纵向中梯。横向中梯主要用于解决某些专门问题,如在普遍矿化背景上,划分良导电富集带和确定矿化体走向长度等。
中间梯度装置特点,敷设一次供电电极(AB),可在测线中部2AB/3、旁线AB/5范围内多台仪器同时进行观测,且异常形态简单,易于解释。对于大极距电磁耦合干扰可通过选择合适的延时来有效降低。通过实验低阻板状体其主要的曲线反应形态如图3。
3 矿与非矿的区分
电性差异是进行电法勘探的基础,区分矿化异常与非矿化异常是激电工作的重点。通过标本采集及测试[3],我们获取常见岩矿石的极化率η见表1。通过表1和实际工作经验可知,激发极化法在金属矿勘探中经常会遇到非矿化的高ηs异常,主要由石墨化页岩、含碳石灰岩、矽卡岩引起。因此需要研究岩矿石的频谱非线性效应[1],引入时间常数τ。通过频谱理论计算可以分为τ等于50 s和2 000 s两类频谱曲线,τ=50 s代表易溶性的硫化物,τ=2 000 s代表难溶石墨等碳质矿物。通过实验模拟,结论是硫化物相位曲线在中频段的呈“锯齿”状非线性现象明显,而石墨等碳质矿物的非线性效应主要出现在低频段,对于中高频段呈线性关系如图4。同时相位非线性幅值随电流J的增大而相关增加。并且振幅也有同样的规律,因此频谱振幅相位的非线性关系能有效地区分金属硫化物与石墨等碳质岩石的异常。同样所有电子导电矿物的性质都具有激电非线性效应。与此同时应当做好岩、矿石电性测定的工作,采用多种装置不同电极距做补充观测做细野外工作。
4 应用实例
有限差分法[4]正演计算,在实际工作过程中,借助WEM2.5(电法勘探工作站)软件的正反演功能[5],采用最优化选择与等效性对比分析法,在矿区实际勘查中取得了较为满意的地质效果。如图5首先设立模型基本参量与背景值,勾勒地下矿化体的假定形状,通过网格剖分、正演运算,然后修改模型形态与物性参数逐步逼近拟合。若干次可以获得较为满意的正演拟合曲线。然后根据勾勒的形状,可以直观的反应矿化体倾向,为最终的定性解释奠定基础。
4.1 永福荔枝岭铁矿激发极化应用
永福荔枝岭铁矿区,面积约2.47 km2。该矿区位于闽西南拗陷与闽东火山断陷带交接处,政和—大埔北东向断裂带上,拱桥—适中北北东向褶断带东南侧。区域出露地层以古生界、中生界为主,主要有寒武系、泥盆系、二叠系、三叠系、侏罗系地层。区内岩浆岩发育,褶皱、断裂发育,地质构造复杂。区内有铁矿出露,且品位较好,另外还见一处开采铁矿的老采场,但开采规模不大。为进一步掌握矿产分布状况,在矿区布设3条激电剖面。以30 m×10 m的网度控制测量三条测线激电异常。电极装置采用中间梯度方法测量,AB电极距为450 m,MN电极距为10 m,供电电压为直流860 V,供电电流1 A,测量周期8 s,延时200 ms,迭加次数为2次。
测量数据经软件处理,生成各测线极化率和视电阻率综合剖面图见图6。从剖面图上我们可以看到各条测线上的极化率异常反映,具有明显的高极化率低电阻率特征,集中在10、20测点附近。见图5即为1线正演拟合的结果,根据视极化率异常等值线与视电阻率等值线划分出2条物探推断的异常带L1、L2如图7。均为高极化低视电阻率特征,但在L1则视电阻率显示有大片的低阻区域,比较不好定性解释。为此在原激电的测线方向布设了3条磁力剖面。同时在2线上开展频谱激电工作。磁力勘测的测线布置大体上与激电测量的测线布置相当,但两条边测线均外移约10 m,测量范围比较宽一些。根据磁力勘测数据,在L2走向上有较弱的负磁力异常见图8,同时根据频谱激电的结果基本确定L2为矿化异常,L1为构造异常,矿化背景场[6]较高为4%,可能由碳质泥岩引起。从三条测线上的异常反映情况,结合前期地质工作的认识,反映该区具有一定的开发利用价值。矿区内总体磁力异常值较小,磁力异常变化范围与激电异常范围基本吻合,反映为低磁性铁矿。
4.2 白沙某银多金属矿区激发极化应用
该区采用中间梯度,AB=900 m、MN=20 m;联剖AO=BO=200 m,MN=20 m。图9为该矿区异常带主测线物探地质综合剖面,ηs曲线宽缓圆滑,表明引起异常的极化体埋藏较深(后续工作显示该区矿体氧化带深达50 m);25-42号点ηs曲线平缓上升,58-62号点较快下降,正确地反应了矿体产状倾向西南。联剖在矿体上出现视电阻率的正交点和视极化率的反交点,也表明了矿体的低阻、高极化性质。图中还给出了正负极化法的Δηs曲线(中梯装置正向供电和反向供电测得的视极化率之差Δηs=ηundefined-η-s),它在零值线附近来回“跳动”,无明显的非线性异常,表明矿体是侵染状的。该异常范围经后续钻探工作得到了证实。
5 结论
直流激发极化法中间梯度装置,基于围岩与矿(化)体在激发极化物性特征上存在的明显差异,可获得较好的矿(化)体的异常反映信息,对金属矿产的勘测具有工作效率高,异常反映明显,抗干扰能力较强,资料解释比较简捷的优点。如果配合采用其他物探方法对圈定的激电异常进行多参数方法验证,有利于更准确地解释矿(化)体的分布形态,可取得更好的物探解释地质效果。
参考文献
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[2]刘国兴.电法勘探原理与方法.北京:地质出版社.2005:115—122
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[4]李金铭.地电场与电法勘探.北京:地质出版社.2005:116—119
[5]中国地质科学院物化探研究所.WEM 2.5电法勘探工作站系统.北京:中国地质科学院物化探研究所.2005:116—118
矿区勘探 篇8
1 地震超前探测方法
1.1 地震超前探测原理
地震超前探测是利用反射地震波法,通过布置在巷道侧帮的小药量炸药震源激发产生地震波,地震波在煤岩体中以球面波形式传播,当遇到煤岩体波阻抗差异界面(例如断层、岩石破碎带和陷落柱等异常)时,一部分地震信号反射回来,一部分信号折射进入前方煤岩体中,反射的地震信号被三分量地震检波器接收[2,3],如图1所示。
在矿井地震超前探测数据采集时,三分量检波器接收来自于前方、侧帮和后方的地震信号。其中前方反射信号是超前探测的有效信号,而直达波及侧帮和后方等的反射信号均为干扰信号。掘进工作面前方反射界面的反射波时距曲线公式为:
式中:α为波阻抗反射界面与巷道轴线的夹角;L为接收点到反射界面与巷道轴线交点处距离;v为煤岩体波速;x为炮检距。
各接收点到掘进工作面前方的反射界面之间地震波的传播距离随着炮检距增加而减小,而反射界面到激发点,反射波传播的距离都是基本相等的,故从近炮检点到远炮检点,地震波旅行时随着炮检距增加而减小。而直达波和后方反射波的斜率正好与前方反射波相反,炮检距越小则所接收到的信号越早[4]。
1.2 超前探测资料处理解释
地震偏移成像是地震资料处理的核心[5]。偏移成像的方法较多,但矿井地震资料通常采用叠前深度克希霍夫偏移方法进行处理。叠前深度克希霍夫偏移最重要的参数是偏移孔径[6,7],偏移孔径即偏移所需要的波场范围值,偏移孔径过小会影响偏移成像的精度,而过大的偏移孔径会增加计算时间,还会在积分过程中引入干扰,降低信噪比。
首先利用速度分析的结论进行射线追踪计算,求得每个成像点的时间和路径,再利用如下公式计算地震资料最佳孔径深度偏移,即:
式中:I(x,y,z)为积分偏移的结果;u为地震波记录值;w为权函数,用于修正上行波振幅值;e为单位向量,用于将三分量检波器的位置映射到笛卡尔坐标系中;A为取第一菲涅尔带为偏移孔径;Fc为权函数用于给偏移孔径约束边界镶边。
矿井地震解释利用纵横波的偏移成果,主要解释纵波资料,参考横波资料。其偏移剖面中颜色越黑代表振幅越强,振幅异常区域即表明该处存在波阻抗异常,煤矿中引起波阻抗异常的主要有如下几种地质异常体:采空区、陷落柱、断层和煤层破碎带,这4种异常体在地震剖面上的振幅由强到弱大致顺序为采空区、陷落柱、断层破碎带、煤层裂隙带,其中陷落柱和断层破碎带容易在横向上形成较大范围的异常,波场特性比较相似。
根据理论分析和实际解释经验可知,矿井地震解释应遵循几点原则:
1)认识矿井及已揭露巷道的地质情况,有助于对地质异常的定性解释;
2)由于产生转换横波需要一定的地质条件,转换横波资料不如纵波资料丰富,因此解释时应以纵波信息为主;
3)由于液体介质中切变模量为0,因此水中没有横波。根据速度剖面可直接计算纵横波速度比和泊松比,纵横波速度比的大幅度上升或泊松比的突然增大通常表示有含积水体存在。
2 导水构造探测
峰峰矿区某矿182311工作面位于三采区南翼,韦武神岗背斜西翼,东为182309工作面,西为182313工作面,南至SF53断层,北至三采区胶带上山,三采区胶带机巷、轨道巷及回风巷已形成系统,东侧182307工作面正在向前掘进,182303工作面正在进行回采,无其他采掘情况。煤层走向变化较大,NW83°~NW48°~NE25°,倾角8°~24°,倾向SE。煤层比较稳定,结构比较简单,煤层不含夹矸,煤层厚3.60~4.40 m。直接顶为砂页岩,厚4.05 m,灰黑色、性脆、致密、节理发育;直接底为粉砂岩,厚8.40 m,灰黑色,含有大量植物化石及石英砂岩,顶部有黄铁矿薄膜;老顶为中粒砂岩,厚24.84 m,灰白色,厚层状,具波状层理;老底为细粒砂岩,厚2.70 m,灰黑色,薄层状,具波状层理。
现场探测时在巷道侧帮布置1个炮孔和多个接收孔,接收孔间距为1.5 m,离底板高度1 m。由于受现场干扰因素影响,第2、4、5、21道数据质量较差,舍弃,其余数据可用。
探测结果以探测时的掘进工作面为0 m位置,成果图中横坐标表示超前探测距离。由图2偏移剖面可知,在24 m和49 m附近存在2处明显波阻抗异常区(黑色的区域),虽然影响范围较小,但同相轴连续且振幅较强,可能为小断层界面。其余零星分布的波阻抗异常同相轴不连续,很难判断为界面,推断可能为煤层各向异性或处理过程中噪音的影响。
根据同相轴的连续性和振幅异常属性提取纵波偏移剖面中的异常界面,如图3所示。图3中提取了9个异常界面,其中3个异常界面集中在49 m异常区域附近,其余均为孤立分布。
图4是由速度剖面直接计算的纵横波速度比和泊松比曲线,显然在45~49 m附近出现了纵横波速度比陡然上升和泊松比大幅增加的情况,据此能够作为对该异常区富含水的辅助判断。
通过对地质异常区钻探验证,在182311回风巷探测正前方50 m处见一导水异常。对导水异常区进行预治理和底板注浆加固后,掘进揭露为落差0.8 m的小断层,附近煤层底板岩层松软破碎且附近煤层底板出现渗水等水文地质异常现象。
3 结语
1)在峰峰矿区复杂地质条件下,采用地震勘探法成功超前探测了掘进工作面前方的小断层,并对其导水性进行了预测预报,取得了较好的地质效果,为矿井的高效安全掘进提供了实用的地质保障手段。
2)先物探预报水文地质异常,后钻探对巷道底板含水层富水地段及构造导水地段进行验证和注浆改造加固处理,是治理水文地质异常区,消除突水隐患的技术基础。
参考文献
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矿区勘探 篇9
关键词：煤矿矿区,地质勘探,煤炭资源,开发
煤炭是我国的重要资源。煤炭生产已经成为国民经济中重要的组成部分, 在我国东部, 许多老矿区的开采深度一般在地下800m以下, 新建矿井的覆盖层厚度能够达到600m, 开采深度在地下1000m。所以, 我国的东部矿井已经进入了深度开采阶段, 深度开采的矿井一般都是高产高效矿井, 同时对煤田的地质工作也提出了更高的要求, 其中包括要查明煤层中落差5m的断层、幅度为5m的褶曲以及采空区的空间分布情况, 另外, 相关人员还要查明水文地质条件与瓦斯等有密切关系的煤层顶和底板岩性。
1 煤矿矿区开采的现状
目前, 矿井深部开采的地质勘查技术还是以物理方法为主, 配以其他相关的基础手段, 依托计算机技术来实现地质工作的动态管理, 这些是目前煤矿地质勘探的特点。其中的工作模式可以分成三类, 第一类是井田范围中可采煤层的条件评价, 第二类是采矿区地质条件的勘察, 第三类是综采工作面地质条件的勘察。
从现在的发展来看, 物理方法、基础地质勘查和手段以及地理信息系统技术的三者有机结合是煤矿深度开采地质勘查技术的发展方向。我们可以利用三维地震、矿井物探以及井巷工程等多方面的数据信息, 查明采矿区内断层的分布、煤层的地下深度以及厚度等信息。我们可以把地理信息系统作为一个平台, 将其建立成矿井的多元信息集成系统, 再将三维地震、矿井物探以及井巷工程等多方面的信息进行综合分析, 然后建立起预测和评价模型, 从而实现地质资料的信息化和数字化, 这些都可以作为评价地质条件、生产地质工作等动态管理的依据, 为突发性的地质灾害制定应对策略提供科学的技术支持。
煤矿因为受到矿井地质条件不理想、断层发育以及煤层厚度发生变化等因素的影响, 给生产带来持续紧张, 如果仅靠一种勘察手段很难会摸清煤层的存储情况以及构造的发育规律, 所以要采用综合勘探方法, 结合不同特点的勘探手段, 地面上使用三维物探的方法, 井下的先期施工采用多用途掘巷, 同时结合钻探和井下物探的手段, 对于那些对生产造成影响的地质因素, 再进行相关题研究探讨, 对资料进行综合分析, 为矿井高效高质量的生产提供强有力的技术保障。
合理的选择好勘探对象, 把井下巷道充分利用好, 同时要以大流量、沉降大的井下放水试验为主, 把钻探与物探相结合, 运用多种方法进行验证, 在相互补充的前提下综合水文地质勘探方法, 检查清楚井水水文地质条件, 及时解除水害威胁。
2 传统的水文地质勘查
2. 1 传统水文地质勘查的方法
一些矿井会受到岩溶承压水的威胁, 各类因素的综合作用会引发底板突水, 其中突水的原理有: 第一, 底板突水的物质基础是岩溶性裂隙网络; 第二, 突水的制约性因素是隔水层的厚度以及其岩性特征; 第三, 底板会因为采矿活动遭到破坏, 这是底板突水的诱导因素; 第四, 底板突水的关键因素是断裂构造和原生构造裂隙的发育情况。从整体上看, 岩溶性裂隙网络以及隔水层的厚度等都是水文地质条件的勘探范围。
2. 2 传统水文地质勘查方法的局限性
我们如果只是采用一种方法来进行勘探的话, 那只能探明一种导致突水的因素, 比如说我们只采用传统的地面钻探和抽水, 那我们只能知道这一点的岩溶发育和富水情况, 对整个开采过程没有一个完整的了解。此外, 矿井突水问题是一个相当复杂的过程, 我们不能用一个统一的规律来该现象进行描述, 因为, 随着空间条件的变化, 水文地质条件也会跟着变化, 所以, 要防止出现底板出水的情况, 就需要对歌会总突水的原因进行全面的检查, 再有针对性地进行综合治理, 只有做到这些, 才能保证有效防止水害事故的发生, 对水文地质条件采用单一的探勘方法是不能够满足生产要求的。
3 采用综合性方法进行地质勘查
3. 1 采矿区地面的地震勘察
在设计采矿区之前, 可以通过采用地面震动的勘探方法来查明采矿区的构造形态以及断层的发育情况, 同时, 还可以查明煤层的储存情况以及底板的起伏情况, 评价一些影响开采的含水层, 然后提出相应的出水防治措施, 为采矿区的设计工作提供科学可靠的地质资料。
在这个阶段中, 主要工作是查明矿区范围内的小构造, 其中包括落差有5m左右的断层。陷落柱以及采空区的空间分布形态, 再根据采矿区的要求提前做好布置。地面的物探方法跟矿井物探方法相比显得更加简单, 而且探测的效率也更高, 但是有时会受到地表条件的限制, 所以, 如果条件允许的话, 要尽可能地选择三维高分辨的地震勘探技术。
3. 2 微动测深勘察
微动在时间和空间上都是没有规则的震动。根据相关理论依据, 微动记录会包含体波以及面波两种。但是在大多数情况下, 微动的震动源在地表或者海底面。我们根据观测形式的不同, 可以把微动测深勘察分为几种形式: 第一种, 单点勘察。单点勘察方法是由两个半径不一样的同心圆组成埋在圆心和圆周内接上正三角形顶上各设置一套微动观察仪, 这种方法勘察深度与台阵的大小成正比关系, 我们可以根据勘察深度的要求, 可以采用3 个或者更多不同半径的同心圆组成观测台阵; 第二种, 测线勘察。在煤田勘察这种面积比较大的区域, 单点勘察是不能满足生产需求, 采用测线勘察, 在测区中按照一定的距离布置好测线, 这样可以实现二维的动测勘察, 反馈出地质结构, 结合钻孔和其他地质资料, 进一步探究比较异常的地址意义; 第三种, 平面勘察。在矿区或者是其他精度要更精准的勘探, 如果测量仪器数量足够的话, 我们可以采用平面观测的方式, 从而勘察出异常情况。
3. 3 井下钻探以及综合物探
在放水试验对主要含水层的富水性达到宏观控制基础上, 针对不同的条件, 采用不同的物探手段, 有针对性的重点布置工作, 及时采取相应的解决措施。
另外, 采用坑透、脉冲干扰发等试验手段, 可以探测出地质以及水文地质异常的区域。综上所述, 那些受底板岩溶水害威胁的矿区, 我们要及时进行专业的水文地质条件勘察, 把各种常规的放水试验作为主要的探测手段。同时以此为基础, 采用其他多种物探以及钻探手段, 对局部有异常情况的区域进一步勘察, 从而达到相互补充, 充分体现出勘察手段综合的效应。
4 结束语
地理方法、基础地质勘查以及地理信息系统技术三者的有机结合是未来煤矿开采的勘探技术的发展方向, 将三者利用好, 实现地质资料的信息化、数字化, 为矿区的开采工作提供快速评价, 为生产动态管理提供可靠的技术支持。
参考文献
[1]田茂虎.综合地质勘探方法在煤矿生产中的应用[J].矿业安全与环保, 2013, 21 (7) :117-119.
[2]张希诚.综合水文地质勘探岩溶水害防治中的应用[J].煤炭科学技术, 2012, 28 (8) :110-112.