一勘探技術(shù)難點(diǎn)

根據(jù)已有地質(zhì)資料分析并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，本勘探區(qū)的主要技術(shù)難點(diǎn)為：煤層埋藏深度變化大，需要設(shè)計(jì)不同的觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；成孔難度大，需要找到適用于本區(qū)不同巖性地表尤其在厚層石灰?guī)r出露區(qū)的成孔技術(shù)；激發(fā)條件變化較大，需要找出適用于本區(qū)不同巖性地層尤其在厚層石灰?guī)r出露條件下的激發(fā)方法［3］；靜校正難度大，解決大比高復(fù)雜地形條件下的靜校正問題；鉆孔稀少，時(shí)深轉(zhuǎn)換難度較大。

二技術(shù)對(duì)策

1觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

依據(jù)面元邊長(zhǎng)、最大炮檢距、線距、最大非縱距的理論計(jì)算公式，確定觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)：CDP網(wǎng)格為5m×10m、線距不大于57m、最淺目的層處最大炮檢距不大于370m，最深目的層處最大炮檢距不大于750m，最大非縱距不大于400m。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的情況，選擇了10線10炮制束狀觀測(cè)系統(tǒng)，觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)為：接收總道數(shù)淺部600道、深部1000道，道距10m，線距40m，覆蓋次數(shù)25次，最大非縱距350m，CDP網(wǎng)格為5m×10m，中點(diǎn)激發(fā)。

2成孔方法試驗(yàn)

一、我國(guó)采礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)采礦技術(shù)取得了顯著的進(jìn)步建國(guó)以來，我國(guó)的采礦技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，機(jī)械化設(shè)備得到了越來越多的使用，但是，我國(guó)當(dāng)前的礦井中全盤實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的仍是極少數(shù)，較低水平的采礦工藝極大的制約了我國(guó)采礦也的效率。面對(duì)這種形勢(shì)，我國(guó)已加大了對(duì)大孔穿爆設(shè)備、井巷鉆深機(jī)械、中深孔全液壓鑿巖機(jī)具、運(yùn)礦設(shè)備、連續(xù)采礦設(shè)備、振動(dòng)出礦設(shè)備的研究，以早日實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)備的高效化、自動(dòng)化和無軌化，采礦技術(shù)和勘探技術(shù)的的發(fā)展，還應(yīng)注意生態(tài)環(huán)，當(dāng)前，我國(guó)的采礦技術(shù)正在逐步朝著生態(tài)化的方向發(fā)展，環(huán)保材料與設(shè)備已正在研發(fā)并初步推行使用，社會(huì)資源的整合與配置也得到了一定程度的優(yōu)化，污染和能耗較為嚴(yán)重的技術(shù)與設(shè)備雖未能全部?jī)?yōu)化升級(jí)，但已有了較大的進(jìn)步。

在我國(guó)規(guī)范采礦業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，我國(guó)采礦單位、政府部門以及廣大群眾間已初步形成了行政、市場(chǎng)和社會(huì)機(jī)制，在采礦技術(shù)的發(fā)展與勘探技術(shù)的進(jìn)步中初步起到了一定的推動(dòng)作用，整個(gè)采礦業(yè)正朝著規(guī)范化的方向發(fā)展。在快速發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)的采礦業(yè)仍面臨著一定的問題，主要集中在以下幾個(gè)方面：隨著礦井開采深度的增加，礦井中的地質(zhì)條件也日益復(fù)雜，總體而言，我國(guó)當(dāng)前的礦井地質(zhì)保障技術(shù)還不夠完善和成熟，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的探測(cè)精度也沒有達(dá)到生產(chǎn)要求。

首先，影響礦井生產(chǎn)的小構(gòu)造問題沒有得到根本解決，高分辨率地震勘探技術(shù)作為當(dāng)前地址保障系統(tǒng)的主要技術(shù)，對(duì)落差在5米以內(nèi)的斷層的解釋精度較低，對(duì)于落差在3米以內(nèi)的斷層更是難以令人滿意，其他的井下探測(cè)手段大多因種種原因難以進(jìn)行精確定位探測(cè)。

其次，不少礦井企業(yè)在進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)時(shí)采用的探測(cè)手段較為單一，沒有深入分析和對(duì)比各種探測(cè)技術(shù)適應(yīng)的地質(zhì)條件，尚未形成綜合配套的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，缺乏對(duì)礦井地質(zhì)規(guī)律的深入分析和綜合評(píng)價(jià)，探測(cè)精度有待提高。

第三，探測(cè)儀器在結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性方面存在不少缺陷，部分關(guān)鍵一起主要依靠進(jìn)口，與我國(guó)復(fù)雜的礦井條件的適應(yīng)性還需繼續(xù)研究。最后，礦井地質(zhì)信息的綜合利用與管理水平較低，不少礦井企業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用僅限于文字處理、數(shù)據(jù)庫(kù)和圖件的繪制，缺乏對(duì)礦井地質(zhì)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理與綜合分析，在礦井開采條件預(yù)測(cè)與綜合評(píng)價(jià)方面存在明顯的不足，三維地震數(shù)據(jù)信息尚未得到有效利用，造成資源浪費(fèi)。

一煤礦地質(zhì)勘探技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)的勘探技術(shù)發(fā)展的較早，如今應(yīng)經(jīng)比較成熟，在煤礦的勘探方面尤其如此，其先進(jìn)性主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面。第一，完善了煤礦綜采成套裝備。全國(guó)積極建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，結(jié)合世界的先進(jìn)技術(shù)，煤礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)接近或達(dá)到了世界先進(jìn)水平。第二，提高了煤田地質(zhì)勘探的精度。以三維地震勘探技術(shù)為核心并結(jié)合其他的數(shù)字勘探技術(shù)，提高了井田的精細(xì)度，保障了大型礦井設(shè)計(jì)。半煤巖巷掘進(jìn)機(jī)的研制成功，將巷道掘進(jìn)施工的機(jī)械化水平提高到了一個(gè)新的層次。第三，提高了安全生產(chǎn)的技術(shù)水平。我國(guó)不斷創(chuàng)新和推廣煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)，全國(guó)煤礦事故死亡人數(shù)和事故發(fā)生率等指標(biāo)呈下降趨勢(shì)。第四，將環(huán)保技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中。為了加快煤礦資源的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)在煤礦資源綜合加工利用方面取得了巨大的進(jìn)展，煤礦的潔凈燃燒技術(shù)以及其他煤化工技術(shù)達(dá)到了世界水平。

二地質(zhì)勘探技術(shù)的種類

1地震勘探技術(shù)

地震勘探工作主要是通過探測(cè)地下各介質(zhì)的密度和彈性的差異來實(shí)現(xiàn)的。在進(jìn)行技術(shù)勘探時(shí)，首先探測(cè)人員要人工激發(fā)地震波，當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ谙虻叵聜鞑サ倪^程中遇到介質(zhì)彈性或密度等特性不同的煤巖層時(shí)，會(huì)朝著不同的方向進(jìn)行反射或折射，這樣勘探人員借助檢波器來接收信號(hào)。通過對(duì)這種信號(hào)的觀測(cè)、記錄以及分析，技術(shù)人員可以判斷出煤巖層的分布情況和煤層的性質(zhì)，為之后的開采方案提供有利參考。地面地震勘測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于煤田較淺區(qū)域的地質(zhì)勘探，對(duì)于超過800m深度的范圍，就需要引入礦井地震勘探技術(shù)。

2地質(zhì)雷達(dá)勘探技術(shù)

1工程概況

油菜河水庫(kù)位于貴州省安順市龍宮風(fēng)境區(qū)上游9km，距安順市約13km，是安順市唯一的一座中型水庫(kù)，是一座集灌溉、發(fā)電、防洪、供水、養(yǎng)殖、旅游為一體的多功能綜合利用的龍頭水庫(kù)。該水庫(kù)是在強(qiáng)巖溶地帶堵洞筑壩建庫(kù)。水庫(kù)正常高水位1290m，總庫(kù)容5960×104m3，壩高41m，壩型為漿砌石單曲拱壩。發(fā)電引水隧洞洞軸線穿行于溶蝕洼地、峰叢洼地、峰林谷地之中，引水隧洞開挖至0+620時(shí)，掌子面突發(fā)涌泥現(xiàn)象，洞渣封堵施工面至樁號(hào)0+730m，在此過程中，施工方共計(jì)清理塌方淤泥1450m3以上，清理長(zhǎng)度為100m(0+730～0+630樁號(hào)之間)。此后，掌子面再次突發(fā)涌泥現(xiàn)象，由于擔(dān)心掌子面再次發(fā)生涌泥現(xiàn)象產(chǎn)生較大的人員傷亡，目前處于停工狀態(tài)。經(jīng)專家研究決定，初步采用改線方案。本次電磁波CT探測(cè)查明巖溶洼地新改線處巖溶發(fā)育情況。

2工程地球物理勘探技術(shù)應(yīng)用

2.1基本原理鉆孔電磁波CT技術(shù)基本原理借助于醫(yī)學(xué)CT技術(shù)。醫(yī)學(xué)CT技術(shù)是利用X射線掃描人體切面，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理顯示人體病灶的精確圖像。依據(jù)這一理論，當(dāng)要研究?jī)摄@孔間巖體內(nèi)構(gòu)造時(shí)，在一鉆孔內(nèi)發(fā)射電磁波，而在另一鉆孔內(nèi)接收電磁波進(jìn)行斷面掃描，經(jīng)地球物理反演計(jì)算，就可重建目標(biāo)體的二維圖像。井中電磁波CT層析資料的解釋基礎(chǔ)是基于不良地質(zhì)體與其完整圍巖吸收系數(shù)的差異，而破碎帶、溶洞或溶蝕裂隙等都可以形成吸收系數(shù)差異較大的非均勻體，產(chǎn)生出局部高吸收系數(shù)異常，從形態(tài)和大小上易于識(shí)別。因此，跨孔電磁波透視在孔間可以較好地探測(cè)不良地質(zhì)體，確定空間位置和形態(tài)。

2.2數(shù)據(jù)處理方法與技術(shù)資料處理是在微機(jī)上完成的，處理流程為:數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)建立成像區(qū)域坐標(biāo)系形成CT輸入數(shù)據(jù)層析反演成像成圖。1)CT輸入數(shù)據(jù)的形成。對(duì)每對(duì)跨孔剖面的原始數(shù)據(jù)輸入到微機(jī)，按建立的坐標(biāo)系形成CT輸入數(shù)據(jù)文件。這次野外采集工作中，以孔口高程最高的孔為坐標(biāo)原點(diǎn)，X軸沿水平方向?yàn)榭组g水平距離，建立坐標(biāo)系形成CT輸入數(shù)據(jù)。2)層析反演。CT輸入數(shù)據(jù)直接送至EM－SYS層析成像軟件處理流程中，進(jìn)行電磁波層析反演，其計(jì)算過程如下:由電磁波理論知道，在各向同性均勻巖體中，當(dāng)在一鉆孔中發(fā)射電磁波，另一鉆孔中接收電磁波時(shí)，若發(fā)射天線長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于兩鉆孔間距離，則接收到的電磁波場(chǎng)強(qiáng)為:E=E0fS(θS)fr(θS)R－1.exp(－∫Lβdl)(1)式中:E0是發(fā)射擊天線初始輻射常數(shù);E為相距R處接收到的電場(chǎng)強(qiáng)度;fS(θS)和fr(θS)分別是發(fā)射和接收天線的方向函數(shù);θ為天線的輻射角度;L為射線路徑;dl為積分元;β為介質(zhì)的吸收系數(shù)。經(jīng)變換:InA=In［E0fSfr(ER)－1］=∫Lβdl(2)對(duì)于式(2)中的投影函數(shù)A進(jìn)行圖像重建可求出目標(biāo)函數(shù)β。具體算法即把圖像劃分成M個(gè)互不重疊的像元，以各像元內(nèi)的重建結(jié)果組成數(shù)字圖像:∑DijXj=Yi式中:Dij為第i條射線在第j個(gè)像元中的長(zhǎng)度;Yi為第i條射線迭代計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之差;Xj為要求的第j個(gè)像元中的衰減系數(shù)β。上述方程實(shí)際上是求解一個(gè)大型稀疏矩陣議程組。具體算法有:反投影法(BPT)、代數(shù)重建法(ART)、聯(lián)立迭代重建法(SIRT)和正交變換投影法(LSQR)等等。本次反演方法為聯(lián)立迭代重建法。3)層析成像成圖。最終層析成果采用GoldenSurfer繪圖軟件，顯示每對(duì)跨孔聲波層析成像圖。層析結(jié)果采用統(tǒng)一格式成圖，在二維斷面上，發(fā)射孔孔口位于區(qū)域左側(cè)坐標(biāo)原點(diǎn)，以孔口高程取代Z軸0點(diǎn)。水平方向X軸向右表示為跨孔水平距離。將層析反演輸出數(shù)據(jù)輸入至成圖軟件，形成二維區(qū)域網(wǎng)格化文件。然后再將網(wǎng)格文件送入成圖程序，獲得層析成像圖。

3工程地質(zhì)物理勘探技術(shù)應(yīng)用成果

一、石油勘探技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及所面臨的挑戰(zhàn)

1.石油勘探技術(shù)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)

如今經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展導(dǎo)致對(duì)石油資源的需求量逐漸增加，石油勘探業(yè)的發(fā)展在機(jī)遇中也面臨了各種挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)如下：

（1)石油資源有限所帶來的挑戰(zhàn)。石油作為不可再生資源，在世界范圍內(nèi)都占有非常重要的戰(zhàn)略地位，而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展又對(duì)石油的需求越來越大，已有的石油資源都難以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，石油勘探技術(shù)所帶來的綜合開采效率和石油勘探的質(zhì)量決定了石油資源的利用，發(fā)展和采用新的勘探方法意義重大。

(2)石油行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)所帶來的挑戰(zhàn)。低油價(jià)和行業(yè)內(nèi)部的競(jìng)爭(zhēng)給石油行業(yè)和石油勘探帶來了很大的挑戰(zhàn)，油氣勘探項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益能否得到保障，取決于綜合勘探技術(shù)的發(fā)展和勘探業(yè)的綜合管理水平。

(3)勘探對(duì)象的日益復(fù)雜給勘探技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)?？碧匠墒於鹊奶岣呓o勘探技術(shù)的發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)，我們通常所說的成熟度（即地質(zhì)中的成熟度），通常是相對(duì)碎屑巖而言的，分為結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度兩種，而勘探對(duì)象的復(fù)雜也對(duì)鉆進(jìn)、測(cè)井等勘探技術(shù)提出了新的要求。