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我国的勘探技术发展的较早,如今应经比较成熟,在煤矿的勘探方面尤其如此,其先进性主要体现在几个方面。第一,完善了煤矿综采成套装备。全国积极建设高产高效矿井,结合世界的先进技术,煤矿主要技术经济指标接近或达到了世界先进水平。第二,提高了煤田地质勘探的精度。以三维地震勘探技术为核心并结合其他的数字勘探技术,提高了井田的精细度,保障了大型矿井设计。半煤岩巷掘进机的研制成功,将巷道掘进施工的机械化水平提高到了一个新的层次。第三,提高了安全生产的技术水平。我国不断创新和推广煤矿安全生产技术,全国煤矿事故死亡人数和事故发生率等指标呈下降趋势。第四,将环保技术应用到煤矿生产中。为了加快煤矿资源的工业化和产业化,我国在煤矿资源综合加工利用方面取得了巨大的进展,煤矿的洁净燃烧技术以及其他煤化工技术达到了世界水平。
二地质勘探技术的种类
1地震勘探技术
地震勘探工作主要是通过探测地下各介质的密度和弹性的差异来实现的。在进行技术勘探时,首先探测人员要人工激发地震波,当地震波在向地下传播的过程中遇到介质弹性或密度等特性不同的煤岩层时,会朝着不同的方向进行反射或折射,这样勘探人员借助检波器来接收信号。通过对这种信号的观测、记录以及分析,技术人员可以判断出煤岩层的分布情况和煤层的性质,为之后的开采方案提供有利参考。地面地震勘测技术主要应用于煤田较浅区域的地质勘探,对于超过800m深度的范围,就需要引入矿井地震勘探技术。
2地质雷达勘探技术
采用此类方法对煤矿地质进行勘探的理论依据是不同的地下介质其电性参数不同,其中电性参数有电阴率等。地质雷达勘探技术利用高频电磁脉冲波来探测煤岩层的地质情况,可以清楚地显示一定范围中的岩石、水体等的分布状况,使人们在进行煤矿开采工作前就对煤田的地质情况分布有充分的了解,在开采方法确定时便可拥有相关的参考资料。
3高密度电阻率法
高密度电阻率法是新发展起来的一种地质勘探技术,它通过测试岩石介质的导电性,人为建立地下稳定的电流场。之后技术人员借助于观测和分析电流场的分布,来对煤田的地质情况加以了解和探测,以此达到地质勘探的目的。
4井下直流电法透视
当煤田区域的地下水资源出现异常情况时,主要采用这种方法实施勘探,将水资源异常的区域分布情况掌握清楚,此项技术可以将地下采煤区的导水构造连同整个水资源的分布进行准确探测,有利于煤矿在开采过程中避开水层,这对于提高开采的安全性和施工的安全性有重要的作用。
三地质勘探在煤矿生产中的作用
煤矿的安全生产离不开勘探技术,从计划开采的选址一直到煤炭资源衰竭都一直有煤炭勘探技术的参与。在煤炭开采中的高危事故也与勘探工作相关,因此煤矿地质勘探工作是十分重要的。
1预防煤矿水灾事故
煤矿中的水灾一直是开采中的普遍问题。其危害极大,当水涌入矿井时,不但会造成极大的人员伤害,重则还会造成塌陷事故,影响开采,直接导致煤矿报废。另外当水涌入矿井时还会给周围的环境造成伤害。煤矿的水灾防治需要地质勘探工作的参与。在煤矿的开采前可以进行周围水文资料的收集,通过分析掌握地层中的水量规律,在开采时时刻注意煤矿的雨量分布等因素,这样才能科学指导煤矿开采,有效避免水害。此外,对一些煤炭矿藏的特殊地点进行开采时,尤其是老塘,旧巷等一些水害高发地段,一定要先勘探,再开采。在勘探时遇到疑问一定要仔细勘探,务必将开采中可能导致涌水事故的原因进行最大可能的排除,这样可以有效降低水害,减少开采人员伤亡。
2预防设计不合理的安全隐患
煤矿的开采首先是要确定矿井的位置,这个位置不是随便定位的,它需要对周围的环境进行了解,找到最佳的位置,恰当的位置可以减少很多危害。在进行煤矿的整体开采方案设计时,寻找矿井位置的主要依据就是进行勘探后的结果。地质勘探可以确定地层的结构,矿藏走向,深度等,并对周围的各种导致危险的隐患进行深入理解,如瓦斯,水层等。根据这些勘探结果才能进行进一步的研究,科学得确定开采方案。因此煤矿地质勘探是进行开采时的必须步骤,勘探结果的准确,全面,具体对开采难度估计及降低开采事故发生有重大作用。
3预防煤矿瓦斯事故的发生
瓦斯在煤矿的开采中一直存在的大问题,很多事故发生都与其有关,其对采矿的威胁极大。瓦斯爆炸不仅威胁井内安全还会威胁井上周围环境,带来了极大的损害。瓦斯的分布可以利用地质勘探进行确定,针对其分布可提前预防。对矿藏周围的瓦斯情况要在开采建井之初就要进行勘探,了解含量多少,进行多次分段采样,从而对全区的瓦斯有一个清晰的认识,这些详细的资料对开采中的瓦斯预防非常重要,可极大降低瓦斯事故。
4预防煤矿顶板事故
油菜河水库位于贵州省安顺市龙宫风境区上游9km,距安顺市约13km,是安顺市唯一的一座中型水库,是一座集灌溉、发电、防洪、供水、养殖、旅游为一体的多功能综合利用的龙头水库。该水库是在强岩溶地带堵洞筑坝建库。水库正常高水位1290m,总库容5960×104m3,坝高41m,坝型为浆砌石单曲拱坝。发电引水隧洞洞轴线穿行于溶蚀洼地、峰丛洼地、峰林谷地之中,引水隧洞开挖至0+620时,掌子面突发涌泥现象,洞渣封堵施工面至桩号0+730m,在此过程中,施工方共计清理塌方淤泥1450m3以上,清理长度为100m(0+730~0+630桩号之间)。此后,掌子面再次突发涌泥现象,由于担心掌子面再次发生涌泥现象产生较大的人员伤亡,目前处于停工状态。经专家研究决定,初步采用改线方案。本次电磁波CT探测查明岩溶洼地新改线处岩溶发育情况。
2工程地球物理勘探技术应用
2.1基本原理钻孔电磁波CT技术基本原理借助于医学CT技术。医学CT技术是利用X射线扫描人体切面,经计算机处理显示人体病灶的精确图像。依据这一理论,当要研究两钻孔间岩体内构造时,在一钻孔内发射电磁波,而在另一钻孔内接收电磁波进行断面扫描,经地球物理反演计算,就可重建目标体的二维图像。井中电磁波CT层析资料的解释基础是基于不良地质体与其完整围岩吸收系数的差异,而破碎带、溶洞或溶蚀裂隙等都可以形成吸收系数差异较大的非均匀体,产生出局部高吸收系数异常,从形态和大小上易于识别。因此,跨孔电磁波透视在孔间可以较好地探测不良地质体,确定空间位置和形态。
2.2数据处理方法与技术资料处理是在微机上完成的,处理流程为:数据传输到计算机建立成像区域坐标系形成CT输入数据层析反演成像成图。1)CT输入数据的形成。对每对跨孔剖面的原始数据输入到微机,按建立的坐标系形成CT输入数据文件。这次野外采集工作中,以孔口高程最高的孔为坐标原点,X轴沿水平方向为孔间水平距离,建立坐标系形成CT输入数据。2)层析反演。CT输入数据直接送至EM-SYS层析成像软件处理流程中,进行电磁波层析反演,其计算过程如下:由电磁波理论知道,在各向同性均匀岩体中,当在一钻孔中发射电磁波,另一钻孔中接收电磁波时,若发射天线长度远小于两钻孔间距离,则接收到的电磁波场强为:E=E0fS(θS)fr(θS)R-1.exp(-∫Lβdl)(1)式中:E0是发射击天线初始辐射常数;E为相距R处接收到的电场强度;fS(θS)和fr(θS)分别是发射和接收天线的方向函数;θ为天线的辐射角度;L为射线路径;dl为积分元;β为介质的吸收系数。经变换:InA=In[E0fSfr(ER)-1]=∫Lβdl(2)对于式(2)中的投影函数A进行图像重建可求出目标函数β。具体算法即把图像划分成M个互不重叠的像元,以各像元内的重建结果组成数字图像:∑DijXj=Yi式中:Dij为第i条射线在第j个像元中的长度;Yi为第i条射线迭代计算值与实测值之差;Xj为要求的第j个像元中的衰减系数β。上述方程实际上是求解一个大型稀疏矩阵议程组。具体算法有:反投影法(BPT)、代数重建法(ART)、联立迭代重建法(SIRT)和正交变换投影法(LSQR)等等。本次反演方法为联立迭代重建法。3)层析成像成图。最终层析成果采用GoldenSurfer绘图软件,显示每对跨孔声波层析成像图。层析结果采用统一格式成图,在二维断面上,发射孔孔口位于区域左侧坐标原点,以孔口高程取代Z轴0点。水平方向X轴向右表示为跨孔水平距离。将层析反演输出数据输入至成图软件,形成二维区域网格化文件。然后再将网格文件送入成图程序,获得层析成像图。
3工程地质物理勘探技术应用成果
评析经上述数据处理,结合钻探、地质调绘成果得出本次物探解释成果,现将本次物探勘察成果分述如下:
1)ZK1-ZK2剖面:本剖面见4处电磁波高吸率异常,其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m,说明电磁波在穿透过程中急剧衰减,结合钻探分析,推断4处0.4~0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带,带内岩体完整性较差;推断2处大于0.6dB/m的异常区域为溶蚀裂隙发育带,带内岩体破碎,完整性差,局部形成小规模岩溶。由于异常主要集中在孔深25m以上,对隧道施工及安全运行影响较小。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
2)ZK2-ZK3剖面:本剖面见3处电磁波高吸率异常,其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m,说明电磁波在穿透过程中急剧衰减,结合钻探分析,推断2处0.4~0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带,带内岩体完整性较差;推断2处大于0.6dB/m的异常区域为溶蚀裂隙发育带,带内岩体破碎,完整性差,局部形成小规模岩溶。由于下部两异常在新改线隧道附近,对隧道施工及安全运行有一定影响,因此需采取相应的工程措施处理异常洞段。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
3)ZK4-ZK3剖面:本剖面见2处电磁波高吸率异常,其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m,说明电磁波在穿透过程中急剧衰减,结合钻探分析,推断2处0.4~0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带,带内岩体完整性较差;推断2处大于0.6dB/m的异常区域为溶蚀裂隙发育带,带内岩体破碎,完整性差,局部形成小规模岩溶。由于下部异常在新改线隧道附近,对隧道施工及安全运行有一定影响,因此需采取相应的工程措施处理异常洞段。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
4)ZK4-ZK5剖面:本剖面见4处电磁波高吸率异常,其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m,说明电磁波在穿透过程中急剧衰减,结合钻探分析,推断4处0.4~0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带,带内岩体完整性较差;本剖面未见大规模岩溶破碎带发育。由于下部异常在新改线隧道附近,对隧道施工及安全运行有一定影响,因此需采取相应的工程措施处理异常洞段。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
5)ZK5-ZK6剖面:本剖面见3处电磁波高吸率异常,其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m,说明电磁波在穿透过程中急剧衰减,结合钻探分析,推断3处0.4~0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带,带内岩体完整性较差;本剖面未见大规模岩溶破碎带发育。由于下部异常在新改线隧道附近,对隧道施工及安全运行有一定影响,因此需采取相应的工程措施处理异常洞段。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
4结语
1.石油勘探技术发展所面临的挑战
如今经济的飞速发展导致对石油资源的需求量逐渐增加,石油勘探业的发展在机遇中也面临了各种挑战,具体表现如下:
(1)石油资源有限所带来的挑战。石油作为不可再生资源,在世界范围内都占有非常重要的战略地位,而经济的发展又对石油的需求越来越大,已有的石油资源都难以满足经济发展的需求,石油勘探技术所带来的综合开采效率和石油勘探的质量决定了石油资源的利用,发展和采用新的勘探方法意义重大。
(2)石油行业的竞争所带来的挑战。低油价和行业内部的竞争给石油行业和石油勘探带来了很大的挑战,油气勘探项目的经济效益能否得到保障,取决于综合勘探技术的发展和勘探业的综合管理水平。
(3)勘探对象的日益复杂给勘探技术带来的挑战。勘探成熟度的提高给勘探技术的发展带来了挑战,我们通常所说的成熟度(即地质中的成熟度),通常是相对碎屑岩而言的,分为结构成熟度和成分成熟度两种,而勘探对象的复杂也对钻进、测井等勘探技术提出了新的要求。
2.石油勘探技术发展的现状
(1)测井技术的进步。油田勘探与开发过程中,测井是确定和评价油、气层的重要手段,也是解决一系列地质问题的重要手段。测井技术的优势在于,发现油气层并对油气层资源做出评价、精细分析、描述相关特征并进行管理等等,现代测井技术发展的主要趋势是,测井地质工程的应用能力不断提升,测井信息的采集工作逐步向网络化,成像化,频谱化等方向,在四大技术体系的带动下,向三维测量的方向上发展。
(2)钻进技术的进步。在钻进领域的不断进步和技术发展中,石油勘探技术的发展和进步也被其带动,膨胀管技术,单直径技术,以及微孔钻井技术的发展都大大推动了石油勘探的发展,虽然其中还有很多的技术难题亟待解决,但现代钻井技术发展趋势是向信息化、智能化方向发展、向多学科紧密结合、提高油井产量和油田采收率方向发展、向有效开采特殊油气藏方向发展已经非常明确。
二、展望未来的石油勘探技术发展
1.新的勘探技术和勘探方法应运而生将会是必然趋势石油资源作为不可再生资源,其特点决定了石油勘探技术将朝着精细化的方向上发展,对于新领域的探索要求更为先进的勘探技术作为保障,特别是对一些非常规的油气资源勘探更是如此,因此新技术和新方法的勘探要求将随着勘探领域的拓展而不断发展。
2.学科技术的交融应用将是石油勘探技术发展的关键自然技术,社会科学,特别是信息技术的发展促进了石油勘探技术的发展和进步,也让新的勘探技术和勘探方法应运而生,展望未来的石油勘探技术发展,学科间的发展和相互交融所带来的进步必然在石油勘探领域带来一场革命,信息化智能化的石油勘探发展将是一个发展趋势。
3.现有的勘探技术将会深化,细化,综合化石油资源的紧张将会让老油区的勘探工作再次成为焦点,更为精细化和更为深入,涉及更广的勘探,更为综合的研究和技术发展将成为趋势,充分开发利用遥感资料、地震资料、测井资料和钻井资料。
4.勘探目标将会出现转移我国的石油勘探开发多集中在浅层的开发,所以勘探技术的应用大多集中在浅层,传统的勘探认知对象局限在盖层甚至是上部盖层中,随着石油勘探要求的不断提高,由浅层勘探转向深层勘探必然会带来勘探技术上的革新,把勘探重点转向前中生界海相地层和变质基底以及早新生代海相残留盆地的油气资源的勘探,要求我们在勘探技术的认识上需要提升,同时打破传统勘探技术的认识,加大科技投入,适应新的勘探发展要求。
5.石油勘探将逐渐被天然气所取代石油作为不可再生资源,如果仅仅依靠这一种资源来发展必然会受到限制,而有人说二十一世纪是天然气的时代,天然气资源作为石油资源的替代品,一些非常规油气资源的勘探工作将会是未来几年的发展方向,许多新的勘探科技和方法将会应用到非常规石油资源领域。
三、总结
1.1岩性地层油气藏的现状及前景
近些年来,随着我国工业生产以及制造业的不断发展,对于油气资源的使用更加广泛,油气资源勘探和开采的程度也越来越高,而且作为不可再生资源的重要组成部分,油气资源的含量也在不断减少,发掘含量较高的油气资源储藏地的可能性也越来越小,但是对于我国岩性地层油气藏地质的勘探工作得到了进一步提升,其勘探储量也在不断提升。纵观我国近些年来陆上岩性地层油气藏勘探规模结果,不难发现,探明储量已经从上世纪90年代初期的20%左右迅速上升到目前的60%左右,这表明岩性地层油气藏在增储方面有着具有的潜力,而且我国资源勘探开采工作者对于岩性地层油气藏的勘探工作也取得了突破性的进展。仔细分析我国岩性地层油气藏地质蕴含资源量,不难发现,我国岩性地层油气藏勘探领域剩余的油气资源在我国总剩余油气资源中占有相当大的比例,在我国石油油气资源的勘探过程中占有很重要的地位。由于我国岩性地层油气藏蕴含资源较为丰富,而且蕴含资源量较大,因此其拥有较为广阔的发展前景,同时也需要更为先进的勘探技术和设备作为基础。
1.2地质特征
我国地质资源丰富,占地较广,但是岩性地层油气藏主要存在于斜坡、凹陷地带等复杂的地质构造位置,而且由于其形成时间以及生存环境的不同,其地质背景也有着很大的差异。岩性地层油气藏地质大体具有边界条件复杂、形态不规则、生存条件和环境较为复杂的特性,复杂的地质特点给勘探工作带来了较大的难度,此外,由于一些复杂油层的存在,导致改造难度较大,对于勘探和开采技术的要求也较高。因此,在新的历史发展形势下,的技术、设备支持是加强岩性地层油气藏勘探工作的关键所在。
2岩性地层油气藏勘探技术分析
岩性地质特点的多元化促使国家在进行油气资源的勘探和开采的过程中,需要不断提升和引进先进的勘探技术和设备,下面就对几种典型的岩性地层油气藏勘探技术进行简要分析。
2.1“三相”联合解释技术
“三相”联合解释技术是目前岩性地层油气藏勘探阶段的重要技术方法之一,所谓“三相”,即测井相、地震相以及沉积相,这三种相有着本质的不同,但同时在勘探的过程中又相互联系。对于测井相的分析,主要确定岩性地层油气藏目的层井处的沉积微相类型,便于后续工作的展开;地震相主要是研究勘探施工区域所在处地震相的变化特点;而沉积相是指勘探工作者通过一定的方式方法,对勘探区域的沉积类型进行记录和整合,并总结出其沉积相的变化方式和类型。“三相”联合解释技术是岩性地层油气藏地质理论研究以及确定平面位置选择的重要手段,对于全面剖析勘探区域地质有着非常重要的推动作用。
2.2地层学分析技术
岩性地层油气藏地质特点一般较为复杂,上下地层间的差异较大,为了能够对勘探区域地质进行全面的剖析和了解,地层学分析技术应运而生,它也逐步发展为现代地质勘探领域的重要研究手段之一。地层学分析技术的核心在于研究等时地层界面,并以此为出发点,逐步建立起整个勘探区域的地层构架,使得勘探工作者能够对岩性地层分布特点有深入的了解,同时这也是寻找岩性地层油气藏的重要前提,推动勘探工作的顺利开展。
2.3流体势分析技术
地层之间的相对移动或平移受到地下流体势分布的影响,因此在进行岩性地层油气藏的勘探过程中,需要对岩性地层流体势进行定性的分析。流体势分析技术的关键在于对岩性地层油气藏的各项物理参数进行测量和记录,并利用一定的方式方法,选择合适的图纸进行记载、分析,进而了解岩性地层油气藏在流体势场中的位置分布,判断其与流体移动之间的关系,得出油气藏分布的特点,为岩性地层油气藏的勘探工作提供有力的数据辅助。
3结语
石油资源是有限的、不可再生的,那么使用精准高效的石油地质勘探技术对石油储量、位置进行勘探就十分重要,油气后备资源储备不足、石油需求量大等国情推动了石油地质勘探技术的发展。目前石油地质勘探技术主要有物探、测井和钻井这三个方面。物探技术可以再需要勘探的地区人工的制造一个地震波,探测器接收到的反馈地震波携带该地区的相关信息,合理的分析这一信息后就可以确定被探测区是否有油气资源存在。传统的测井仪器是以数控测井相关仪器为主的,无论是在数据精度还是数据应用方面,这些仪器都有一定的局限性和缺陷,随着数字信息的采集设备和成像设备等在石油地质勘探测井中的应用,测井相关仪器可以直接进行成像并且传输更多的数据信息。钻井技术是石油地质勘探中的另一类核心技术,这一技术的实现成本较高,技术难度也比较大,但是这一技术的好坏直接关系到石油地质勘探开发成本的高低,根据这一技术的发展情况来看,钻进技术的关键一直是由国外相关企业主导的。
二、石油地质勘探技术的创新
1.物探技术的创新。物探技术在整个石油地质勘探技术中的地位时分重要,传统的物探技术也可以称为地震勘探技术包括三维地震技术、反射地震技术和数字地震技术,随着我国科技的发展,石油地质勘探技术在不断的创新。计算机技术被应用到物探技术上,地震勘探技术在数据采集、数据解释和处理等方面有了很大的进步,为了进一步的提高勘探技术降低生产成本,又研发了地震油藏描述和检测、三维可视化技术等,在未来将会有更为先进的石油地质勘探技术被研发并投入使用。
2.测井技术的创新。随着计算机技术的提高,石油地质勘探技术也将逐渐增多,主要是把计算机技术应用到测井工作中,比如数据采集、数据处理等方面,使测井技术由数据转型变为成像型。利用这一技术会让测井技术的传输速度变得快捷,能够提高探测深度和采样率,目前核磁共振技术、套管技术和随钻技术等测井创新技术得到了广泛的应用,其中应用最为广泛的就是核磁共振技术,这是由于这种技术具有较高的测量精度和速度。
3.钻井技术的创新。在石油地质勘探技术中,钻井技术的费用占整个费用的一半以上,那么,降低钻井费用就成为降低总成本的关键。传统的钻井技术是欠平衡钻井技术,有能够减轻对地层的损坏,提高钻井的速度,还能够有效地避免遗漏和卡钻,但是传统的钻井技术应用的设备较多,技术也比较复杂,在防腐和安全做的也并不完善。目前在石油勘探技术中钻井中较为先进的技术有很多,比如深井钻井技术、多分支钻井技术和三维钻井技术等,其中多分支钻井技术应用比较广泛,他的优越性主要显示在开发油气藏和建设油气藏的过程中。这些新技术的应用不但提高了钻井效率,还大大的降低了钻井成本,更好的推动了我国石油产业的健康发展。
三、创新性石油地质勘探技术发展的意义
近年来全球的石油资源日益枯竭,但是能源又影响着全球经济的发展,那么创新性石油地质勘探技术发展的研究具有重大意义。创新性研究重要的就是科技的引入,这对于石油地质勘探技术的质量以及水平的提高和国家能源安全的保护以及经济社会健康的发展有重要意义。并且随着社会经济的不断发展,传统的石油地质勘探技术的弊端已经逐渐的显露,并且传统的石油地质勘探技术在投资经费方面,最大限度的开采石油等方面都有一定的缺陷,对于石油地质勘探技术的创新也就成为时展所必须的,但是需要注意的是,创新性的石油地质勘探技术应该要建立在可持续发展观的基础上,这样才能够有效地将不可再生能源石油进行可持续的开采使用,所以创新性石油地质勘探技术发展是石油开采所必须的。
四、结语
地震勘探技术以岩石的弹性差异为物理基础。当在地面施加的人工地震波在地下传播时,会遇到各种性质不一致的岩层分界面,进而发生折射与反射等物理运动,这时在地表的检波器会接收到各种与地震波经过的地下岩层性质有关的地震波信号,根据对这些地震波的分析判断,可以推测出各岩层的形态与性质。由此可见,地震勘探技术的勘探程度相对于其他地球物理勘探技术有着明显优势。煤田地震勘探技术是一种应用较为广泛的煤田地质勘探方法,这种技术已经逐步应用到煤田地质勘探的各个阶段,对于煤田地质勘探工作具有重要意义。
2煤田地震勘探技术发展现状
现如今,煤田地震勘探技术发展十分迅速,主要以数字化为主要标志。煤田地质勘探工作中充分利用二维和三维地震勘探技术,可以有效解决例如煤层埋藏深度、煤层起伏变化情况、断层分布情况以及可能危及矿井正常生产的地质灾害等煤田地质勘探工作。近些年来,由于物探技术水平的大幅提高,煤田地震勘探技术也在不断改进和发展。特别是随着计算机技术以及电子技术取得飞速发展,煤田地震勘探技术已经发展到如今的三维甚至四维、多分量程度,为我国煤田地质勘探工作做出了卓越贡献。随着科学技术的发展,煤田地震勘探相关技术也有了质的飞跃,其中主要体现在地震相解释以及分析技术、波阻抗反演技术、三维可视化技术、神经网络数字化处理技术等,这些理论和技术都在一定程度上为煤田地震勘探技术的发展奠定了坚实基础。煤田地震勘探技术的一个重要部分就是后期数据处理,发展了许多诸如Geocluster,Seimic等著名软件系统,以适应煤田地震勘探后期数据处理工作。总而言之,由于科学技术的发展以及相关学科的不断深入研究,煤田地震勘探技术水平也在逐步提高。
3煤田地震勘探技术的应用
近年来,随着煤田地震勘探技术的发展,煤田地质勘探已经逐步走向地质复杂地区,特别是对于采区三维地震勘探技术的不断发展,使得井田地震勘探工作取得巨大成就。煤田地震勘探技术的应用主要集中在以下几个方面。
3.1查明煤层的形态应用煤田地震勘探技术可以有效探明目的层的具体形态,依据实施地震勘探工作区域地形及地质条件复杂程度,勘探精度可以达到85%~95%,能够清楚查明幅度高于5m的小型褶曲,勘探深度误差可以达到2%之内。
3.2勘探煤层中小断层结构煤田地震勘探技术的主要工作还是查明煤系地层复杂地质构造,三维地震勘探技术主要应用面积观测方法,利用这种技术可以真实反映剖面各个断层的变化及走向,并且在确定断层走向与断层落差精度方面取得了突破性进展。
3.3划定陷落柱与采空区范围地震勘探陷落柱的主要原理是:当地震反射波经过陷落柱时,反射波由高速层面进入低速层面,使得反射时间发生延迟,从而较为准确判断陷落柱位置与塌陷深度。由于地震勘探技术发展程度还不够完善,所以煤田地震勘探技术划定陷落柱范围主要集中在落差25m以上的陷落柱,精确度可以达到80%以上。采空区范围的确定对于煤田地质勘探工作具有重要意义,只有准确划定采空区范围才能保证煤矿开采的安全顺利进行。采空区物理环境十分复杂,因此形成的波阻抗相差不大,还可以形成煤层反射波阻,因而在时间剖面上很难被工程技术人员识别。准确划定采空区位置仍将是煤田地震勘探技术需要继续探索研究的内容。
3.4判断煤层厚度变化及煤层所含煤矸石特性在判断煤层厚度变化时,需要根据特定数量钻孔的已知煤厚准确标定比例系数,由此便可以依据煤田地震勘探资料定量判断煤层厚度。在判断煤层厚度变化的众多煤田地震勘探技术中,谱矩法计算方法可以得到较为准确的结果,误差较小。煤层中矸石带相对于煤层而言是一个高速层,能够与煤层形成差异较为明显的波阻抗,更容易被识别,但是却不能被分辨出来。
4煤田地震勘探技术对矿井建设和生产的实际意义
煤田地震勘探技术提高了煤田地质勘探精确度,为建设高产高效矿井奠定了坚实基础,对于指导矿井安全生产和优化矿井设计具有重大现实意义,通过判断各种地质构造位置及范围可以为矿井建设施工提供指导意见,从而有效减少矿井建设的盲目性。煤田地震勘探技术可以准确查明主采煤层厚度变化情况、准确划定采空区范围、判断地质构造类型及其性质、确定奥灰水顶界面位置,因此,煤田地震勘探技术可对矿井建设中可能遇到的水害等复杂问题做出有效预测。
5煤田地震勘探技术发展趋势
据预测,直到2050年,我国煤炭占一次能源的比重还将达到半数左右,因此,我国长期依赖煤炭作为主要能源的情况不会发生太大变化,为了我国煤炭能够稳定供应,煤炭工业势必走向可持续发展之路。随着煤田地震勘探技术的不断发展,煤炭开采企业对于物探工作提出了更高要求,在一定程度上促进了我国煤田地震勘探技术的推广与应用。今后,我国煤田地震勘探技术发展趋势主要有以下几点。
5.1煤田地震勘探设备逐步走向数字化地震勘探技术发展了将近半个世纪,地震勘探设备由最初的光点仪发展到之后的模拟仪,最终发展到现在的数字地震仪。随着计算机技术以及电子元件的不断发展,煤田地震勘探设备数字化程度将会不断加强。今后,我国煤田地震勘探设备及相关数据处理软件将会向着高数字化方向继续前行。
5.2对于煤田地震勘探技术的资金投入将会大幅增加只有进行切实可行的高精度、多分量地震勘探工作,才能在煤田地震勘探方面取得突破性进展,而进行这项工作的前提就是具有先进的仪器设备。拥有了先进的仪器,我们还需要加强对于煤田地震勘探技术相关人才的培养工作,这些都将需要我们加强经济投入,而这对于矿井甚至我国物探工作来说所带来的利益却是不可估量的,可以说这是一项一本万利的工程。
5.3强化煤田地震勘探工作中岩性分析解释的工作目前的煤田地震勘探工作大多还是停留在定性基础上,而这远不能满足我国煤矿开采的要求,在今后的煤田地震勘探工作中,我们要努力提高勘探精度,从定性逐步向定量发展,精确判断煤层特点与性质各种地质情况等。只有这样才能为我国矿井建设提出准确可靠的指导性意见。
6结语
高精度地震勘探技术
1地震采集技术
1)散射成像数值模拟技术
地震成像技术一直是基于有效波的反射能量,即反射波法地震勘探。在断层十分发育、地层破碎、高陡直立界面等复杂地质现象情况下,地表接收不到有效的地震反射,对地下复杂地震体无法成像,在这种情况下反射波法是不适应的[6]。因此需要利用新的成像方法———散射波成像[7-11]。在没能接收到反射波的情况下,仍有波的能量传回到地面,依然观测到波动的存在,这种波动是由入射波与非均匀介质相互作用而产生的散射波,它含有地下介质不均匀性的信息。不同尺度和不同组成的非均匀性会引起不同形式的地震波散射,可以从这些散射现象来反推这些非均匀性的分布和性质,即基于散射波来成像。在地层破碎、高陡、岩脉等复杂地质条件下,可利用散射波场的波动方程正演模拟技术进行三观测系统的论证和设计。在泌阳凹陷南部陡坡带高精度三维中,在波动方程正演基础上进行基于散射成像理论的数值模拟(反演)来描述边界断裂带的波场传播规律,进行道间距、炮检距、覆盖次数等采集参数的论证,实现了用散射波成像技术解决复杂的地质问题(图2)。
2)高精度激发技术
复杂地表区的地震激发主要任务是减少干扰波能量、增大有效波能量,形成具有反映地下地质体能力的有效波波场(如:较宽的频带、较高的主频和信噪比)。泌阳凹陷表层有基岩出露区、河流和农田,勘探难度较大,采用了岩石出露区钻井技术和河滩河床区钻井技术。(1)岩石出露区钻井技术岩石出露区或者薄层风化覆盖区,若使用高能炸药在一定深度下使震源药柱处在风化层之下的高速岩石中激发,能够获得较好的激发效果,但是在有风化层覆盖的激发点,使用的几种钻机往往是能打坚硬岩石的打不了风化层,能打风化层的又打不了坚硬岩石,给打井造成困难。通过对QPY-30型钻机的技术改进,使其打穿风化层后,再打入坚硬岩石2m以上,解决了这一困难,保证了好的激发效果。(2)河滩河床区钻井技术河流区表层为疏松的粗砂夹杂砾石层,在高速层顶界面以下激发,能量强、能有效增加下传能量、减弱激发产生的各类干扰。但河滩区钻机到位及钻井成孔困难,激发药柱很难下到高速层顶界面以下,若采用浅井组合激发效果差。我们开展了钻井成孔工艺研究,通过对固沙剂与泥浆粉进行不同配方的试验,最终选用混合型固沙剂作为钻井泥浆,提高了固井性能。并采用新型材料的专用钻头进行钻探,保证了激发药柱下到了高速层顶界面以下3~5m;在砾石的区域使用配备套筒的冲击钻机,通过“冲击套筒—取出套筒中砾石—下药”等环节,使激发药柱下到了高速层顶界面以下3~5m。钻井新技术的应用,使单炮记录品质有了保证。
2地震资料处理技术
通过攻关形成了高陡构造地区三维地震叠前深度偏移处理技术的方法,取得了较好的效果。
1)静校正方法深化研究
泌阳南部陡坡带近地表突出的特点在于,山不高(高差不到200m),但南北速度横向变化大,高达2000m/s之多,这给替换速度的选取带来很大的困难;断陷区断层与水平层接触关系混乱,该部位资料信噪比很低;断层发育,倾角达45°,断面波发育,成像混乱,此处的剩余静校正有很大的时变性;工区北部沉积环境相对平稳,用常规的折射静校正即能达到勘探的要求,关键是与山地的对接形成了很大的差别[12]。针对这些特点,首先采用初至波层析反演方法反演近地表速度,精确地描绘近地表速度的纵、横向变化规律;然后依据初至波层析反演结果,用波动方程延拓基准面校正消除由于近地表高速造成的非地表一致性静校正误差;最后进行多次剩余静校正迭代消除剩余静校正的时变误差,实现复杂地表条件下准确的静校正处理。波场延拓处理方法是按地震波在近地表的真实传播路径使波场准确归位,该方法充分考虑了波在近地表非垂直传播的实际情况,既可实现曲射线的变时差校正,提高剖面质量,又可使校正后的波场满足所在位置的波动特征,为叠前波动方程偏移奠定良好的基础(图3)。波动方程延拓的步骤包括了数据由地表下延至中间基准面,然后再上延至最终基准面的过程。然而,这个过程并不仅限于两个基准面,可以包括更多的基准面,这取决于近地表的复杂程度。当然,基准面过多会增加计算成本和时间,但可以提高计算精度。图4为L30线采用不同静校正方法的L30线叠加剖面,比较而言采用波动方程延拓基准面静校正方法效果较好,南部大断层附近信噪比明显得到提高。
2)叠前偏移成像处理技术
针对凹陷南部陡坡带边界大断裂的存在,基岩速度较高,而凹陷内部断裂下降盘的沉积岩速度相对较低,存在速度的横向变化的特点,采用了在取得较好的叠前时间偏移成像及较准确的均方根速度的基础上,进行层速度模型构建及克希霍夫叠前深度偏移处理方法,收到较好的效果。(1)Kirchhoff叠前深度偏移Kirchhoff叠前深度偏移被认为是一种高效实用的叠前深度偏移方法,积分法具有高偏移角度、无频散、占用资源少和实现效率高的特点。它能适应变化的观测系统和起伏的地表,优化的射线追踪法和改进的有限差分法能够在速度场变化的情况下快速准确地计算绕射波旅行时,从而使积分法能够适应复杂的构造现象。近年来,解决真振幅偏移问题就是偏移地震数据得到真正的振幅和相位信息,从而为岩性解释服务。由于积分法具有许多优点,因此研究克希霍夫型保幅叠前深度偏移具有很高的理论价值和实用价值。(2)速度-深度模型建立方法克希霍夫积分法叠前深度偏移的关键是速度模型的建立。在泌阳凹陷南部陡坡带叠前深度偏移处理中,应用了速度-深度模型建立方法。为了获取高精度的速度-深度模型,采取了以下处理步骤:①借助叠前时间偏移的准确均方根速度建立深度域初始速度模型,得到长波长速度场;②利用叠前深度偏移的速度对模型细化。③利用网格层析成像技术进一步微调短波长速度场,得到高精度速度模型。传统深度域速度模型的建立,一般基于沿层速度分析,即首先在时间偏移数据体上解释层位,然后通过各种不同的方法求取目标层的层速度,最终得到大套层的速度模型。利用垂向速度分析得到时间速度对,通过样条插值和反演,产生速度模型。这种建立模型的方法充分考虑了构造信息,如构造倾角和方位角;最终得到的模型是有限差分网格化模型,是一个连续介质模型而不是大套地层模型[13-16]。经过以上的速度分析后,可能还有一些局部速度误差需要微调。利用网格层析成像技术,即根据剩余速度,全局修正速度模型。层析成像修正速度后,一些短波长的速度误差得以调整。(3)陡坡带高精度三维处理效果高精度三维处理后的剖面(图5)边界主控断裂面反射清晰,归位准确,信噪比、分辨率整体上有明显提高,尤其是深层系资料有了明显改观,波组特征明显,为南部陡坡带的深层勘探提供了可靠的地震资料。
3地震解释技术
1)三维可视化解释技术
三维地震数据可视化就是将每个数据样点转换成一个体元,即带有近似的面元空间和采样间隔的三维像素。每一个体元都有一个与三维数据体相对应的值,这样每一个地震道都被转换成一个体元柱状体。每个数据体都可通过调整颜色和透明度等参数,突出显示目标地质体,并在同一窗口一次完成锁定层位、体元追踪等可视化解释工作。三维可视化地震解释技术通过对地震数据应用不同透明度在三维空间地下的地震反射率做直接评估,立体可视化假定地下界面的反射率是地下界面的三维模型,实际上,它是三维空间中的构造、地层及振幅综合特性的反映,无论做三维的区域分析,还是特定目标体评价,都可以通过调整“透明度”来实现。因此对三维地震资料沿层振幅可视化,可以确定断层的空间展布及断层的组合形式,使断层的解释更合理(图6)。
2)利用地震属性预测储层
三维地震资料包含了丰富的地震信息,这些地震信息在不同程度上反映了地质储层的各种物性特征[17]。利用地震数据通过不同的计算手段提取各种不同地震信息,并通过单项地震信息或多项地震信息的综合分析,从不同角度对地震资料进行细致的解释和推断,以揭示有利储层的空间展布、地层岩性变化以及含油气性,同时据此还可推断由断层或裂缝引起的原始地震剖面上不易被发现的地质异常现象及油气分布情况[18-22]。根据泌阳凹陷南部陡坡带扇三角洲储层沉积特点,结合地震相反射特征和沟扇对应地质理论,应用三维可视化解释技术确定储层在三维空间的展布范围、地震属性参数判识砂砾岩体的发育规模[23]。
勘探效果
在泌阳凹陷陡坡带中段栗园地区,通过三维地震资料高精度采集,CDP面元20m×20m,利用地震测井和VSP测井资料开展高精度三维资料处理与解释,资料质量得到明显改善,落实了边界断裂带构造特征,为精细落实构造、岩性圈闭奠定了基础。利用叠前深度偏移剖面(图7)和时间切片(图8)解释,认为栗园地区构造背景为由NE-SW向的边界断裂向深凹陷倾没的鼻状构造,构造长约3km,宽约3km,面积约9km2。构造发育史分析发现:该构造是由南部边界断裂在廖庄组末期发生反转而形成的,构造形成时间较晚,且仅在浅层发育。由于边界断裂长期的断陷活动对深层油气藏的破坏,造成深层油气沿断层向上运移,在浅层圈闭中形成一定规模的浅层次生油气藏。储层预测及沉积体系研究表明,该区发育一中小型砂砾岩体,呈NW向下倾展布。砂体中浅层系呈舌状体展布,深层系呈扇型体展布。综合分析认为该区砂体与构造具有良好配置,是油气聚集的有利场所,2008年在该鼻状构造钻探B304、B315等井,相继钻遇大套油层,新增探明石油地质储量800多万吨,取得了良好的勘探效果。
1.1高密度采集技术常规三维地震勘探的道密度远远小于高密度三维地震勘探采集的道密度,仅仅只有后者的1/10-1/4。小面元、高覆盖次数是高密度三维地震采集技术的核心思想,高密度三维地震采集技术具有均匀炮检距道集、高覆盖次数、宽方位角、小空间采样间隔等优点。通过大量工程技术人员的室内布点模拟论证、实地放样、踏勘,结果表明:空间分辨率能够被高密度空间采样技术所提高,也能够对观测系统进行优化。5m×5m高密度资料能够使得纵向分辨率和横向分辨率得以大幅度提高,信噪比更高,能够更清晰地反映构造特征,也能够提高资料成像效果,还有利于小断层、小陷落柱等地质异常的识别。
1.2层析反演静校正技术目前,地震勘探的主要地区是中西部地区。中西部地区的近地表信噪较低,情况多变复杂,这样一来,就使得地震勘探效果会受到静校正问题的严重影响。层析静校正反演不会被近地表结构纵横向变化而影响,它主要是利用路径反演介质速度结构及地震初至波射线的走时,属于一种典型的非线性模拟反演技术。速度模型基于实际初至时间与正演初至时间的误差来进行修正,通过一系列反复的迭代,最终取得所需要的精度值,所以,复杂地表的山地地区特别适用层析反演静校正技术,层析反演静校正技术主要具有四个优点:第一,对长波长静校正问题能够较好地解决,地下构造特点能够被更真实地反映,低幅构造能够被更有效地辨别;第二,近地表速度模型可以通过层析反演来进行建立,这样一来,能够有效地避免界面不明显而出现的静校正误差;第三,更复杂的速度场能够被高度密采集单元划分来进行描述;第四,能够避免出现追踪单一折射层的问题,也能够使得初至信息的利用率大幅度增加。
1.3叠前时间偏移技术有些地质情况较为复杂,存在着横向变化剧烈、共中心点严重散射、地下构造复杂等问题,地下构造由于严重的叠后偏移而不可以正确成像,自激自收的零炮检距剖面不完全等于水平叠加的结果。叠前时间偏移的保幅性和构造成像效果较好,特别适用于横向变化不大、但纵向发生大变化的地区,可以有效地达到多数探区对地震资料的要求精度。叠前时间偏移法所得到的结果能够使得构造成图的精度大幅度提高,资料处理的核心是地震偏移成像技术。从目前来看,叠前偏移成像处理技术的优点主要有三点:第一,在AVO分析和叠前波阻抗反演中可以直接应用偏移道集,岩性预测的精度也能够得到较大程度的提高;第二,能够使得RMS速度场和最终构造成图的精度得到较大幅度的提高;第三。能够有效地解决原共中心点道集大倾角反射点散射问题。这同时也是解决复杂断块地震精确成像、陡倾角构造地震精确成像的核心技术。
2结语
首先,随着计算机技术的创新发展和更新换代,一些大型的石油勘探软件逐步升级,给石油勘探工作带来了很大的便利;其次,石油的勘探主要是在人工放炮之后,通过相应接收器来对地震波进行数据分析和处理,进而判断出地层中是否有油气的存储。所以这就为计算机的应用带来了需求,通过不断完善预测技术和数据分析技术,明确地层中石油的存储,提高石油勘探的预测精确度,进而节约石油勘探的人力物力,提高经济效益;再次,在石油勘探之前,有一个重要的环节就是模拟勘探。通过计算机技术的应用,利用模拟软件对油气藏进行研究和分析,为石油勘探实际工作提供重要的依据;最后,运用计算机的建模技术,石油勘探开发时,可以准确的模拟油气藏的地理模型,给石油开采做好充分的准备工作。
二、计算机技术在石油勘探中的具体应用
2.1盆地模拟技术
随着十二五规划的深入推进,我国石油勘探模拟技术逐步完善,开始集气体扩散技术、断层活动性以及油气水三部分为一体的油气运动模拟方法,逐步形成了盆地模拟技术。盆地模拟技术逐步改变了传统的油气二维模拟技术,开始采用三维立体模拟技术,这样就能够更好地做到油气水三相运行,更加清楚、明了的掌握油气水的运行情况,为更加准备的进行油气勘探奠定了重要的基础,同时也为勘探技术部署决策提供了不可或缺的依据。
2.2数据库技术
数据库技术作为一项理论比较完善和成熟的数据管理技术,在当前的应用中越来越广泛。在石油勘探领域,数据库技术在信息系统的构建中起到信息系统开发和数据的展示、数据的存储以及数据分析的作用,能够更好地实现动态性、准确性存储大量数据的作用,并且能够提供数据共享和数据处理服务。就目前来看,石油勘探开发所涉及的地质、构造、勘探、钻井等专业的信息系统都要数据库支持才能正常工作。国际通用的勘探数据库和企业自建的数据库都能给石油勘探开发提供宝贵的信息资源和庞大的勘探数据。但由于目前很多数据库系统还处于初级阶段,石油勘探开发人员只能下载数据进行加工和推理,不能从根本掌握数据中隐藏的知识。通过计算机技术的快速发展和创新,数据库技术也日益完善,数据存储和数据分析也更加准确,进而为石油地下勘探提供了重要的技术依据。
2.3可视化技术
可视化技术指的是通过计算机技术,把繁琐的、复杂的数据进行技术处理,然后转化为可视的图形,给人一种真实的感受,让人们通过“身临其境”的感觉感受到隐藏的东西。石油的勘探主要是在人工放炮之后,通过相应接收器来对地震波进行数据分析和处理,进而判断出地层中是否有油气的存储。利用三维可视化技术真实直观地感受地层的沉积、构造以及岩性,让石油勘探工作人员更加准确的了解地质状况。在具体的勘探过程中中,可以采用用于地震波数据分析的Landmark、Geofram等软件,用于油藏数据模拟的VIP等可视性软件,进而为石油勘探工作的准确、有序奠定重要的前提基础。
三、结束语
1.根据企业业务发展战略,创新技术管理体系,确保资源优化配置
目前,石油企业的开发技术创新体系一般包括三个环节,分别是技术创新规划、技术创新管理和控制、科学技术实施,其中每个环节都可以使用层次管理模式负责。技术创新规划由石油企业决策层负责,决策层通常为一个科技委员会,其由科技发展骨干、业务拓展骨干等组成,以便能够准确把握企业的发展方向,审批企业科技发展方向。技术创新的具体管理和控制工作交由具体的部门负责完成,以便能够更好的监控企业科技创新的执行情况,通常,科技创新机构分为两个层次,总部层面设置综合研究机构,按照业务发展创立技术研发中心,开展重大的技术攻关,研究超前发展技术;科学技术实施通常由石油勘探一线人员进行负责,派驻科学技术知道实施人员,辅助新的技术进行开展。
2.充分整合利用外部技术资源,节约技术开发成本
石油开发企业拥有自主知识产权固然重要,但是所有的石油勘探技术如果均有企业负责研发,需要承担高昂的科技创新成本,因此,为了能够有效的充分掌控石油企业勘探开发技术,需要充分的整合资源,利用技术合作、技术外包、技术联盟、技术收购等措施,将一些研发周期长,风险较高,耗资巨大的技术研发项目交由三方公司做,或者直接从国外先进的石油企业勘探开发企业购买,快速的掌握垄断技术,提高企业的市场竞争能力。
二、石油勘探开发技术管理模式
1.总部管理技术模式
总部管理技术模式是指科研机构及开发的技术均有石油企业勘探开发总部负责,实施直接管理制度,这些科研机构与其他的业务发展分公司处于并列地位,业务分公司不再独立设置技术研发机构,比如著名的PetroBras公司,其科技创新研发均有企业的科技副总裁和科研机构负责。
2.业务部管理技术模式
业务部管理技术模式通常将科研机构设置在各个事业部内,由业务分公司进行管理,各个业务部直接根据石油企业发展状况,直接从碰到的企业管理过程中进行分析,创新企业发展过程中遇到的技术难题,实施科技攻关。
3.混合管理技术模式
混合管理技术模式在总部设置直接的科研创新管理机构,同时分领域和专业设置科研创新机构,也即是总部设置一个直属的研发中心,可以专门从事科技攻关,研发一些较为前言的勘探开发技术,总部科研机构提供技术支持,分公司业务部实施技术实践,同时设置一些简单的科研中心,负责日常科研攻关工作。对于石油勘探开发企业来讲,总部管理模式、业务部管理模式和混合管理模式均存在不同的有点和弊端,比如总部管理模式便于实现石油勘探开发科研技术进行统一管理和规划,凸显一个整体企业的科研优势,但是总部管理模式对于市场及业务的需求反应迟缓,不能够及时的了解企业的业务需求;业务部管理模式能够实时的结合市场发展和业务攻关关键技术,响应的速度较快,但是会导致企业的科技资源过度分散,很难针对重大的科技攻关项目进行专项支持;混合管理模式可以将技术创新与业务发展实施紧密结合,实现了企业科研机构研发的统一规划,实现分级管理,但是协调起来流程比较复杂,操作过程也比较繁琐。目前,石油企业实施勘探开发技术管理过程中,可以结合企业发展的具体情况,根据企业的发展战略和市场竞争情况,选择一种适合企业的技术管理模式,既能够实时的保证企业实现科技攻关,保证企业拥有核心技术,有助于业务拓展。
三、结束语
双壁空气反循环钻井技术在石油的勘探中应用最为广泛,双壁空气反循环钻井工艺的主要理论是通过采用双壁钻具,把压缩的空气经过钻杆环隙使之到达孔底,由内管的通道可以把碎屑吹到地表,然后达到成孔。当钻孔到达相应预设的深度后,同时经过钻杆的内管将炸药送到孔底,随后取出钻杆。空气反循环钻井技术的反循环特殊性,在钻井的实施中,使钻孔孔壁与钻杆间没有岩屑上返,因此在一些复杂的地层中,就没有突发停钻以及加接钻杆造成相应埋钻的事故。这些特性解决了由于地层坍塌无法施工深孔和放置炸药的问题。这种新的技术工艺取得了很大的突破,空气反循环钻井技术的研究呈现为一种新的施工方法,对其研究研发提出相应的要求和目的:开发施工的效率要高,石油钻井的成孔要快,并且还要能处理普通钻井方法在复杂地层无法成深孔以及难放置炸药的相应问题。当前,双管空气反循环钻井成孔施工技术在沙漠,滩海地层中石油物探爆破孔有很高的钻井效能,不仅可以钻出更深的钻孔,其深度可以达到40m。较之前正循环钻井成孔的方法,可以更深层地处理沙漠地层和小口径等复杂地层进行钻井成孔的问题,在深度及钻井效率上取得更大的进步。这种新的工艺技术不仅满足了钻井成孔的深度要求,也可以完成之前普通钻井方法不能解决钻井深孔和放置炸药的难题,从而达到采集的数据更为精准,也能减少很多因钻孔和炸药问题产生的相应费用。当前我国西部大开发,诸如西气东输,国家石油战略储备的相应制度完善和相关大型油气勘探工程的开展,石油物探爆破的技术要求更高,相关复杂地层和地址数据资料的准确性更高。双管空气反循环钻井成孔技术可以相应的处理好这些问题,在发展战略中具有更大的前景优势,从而发挥出更大的作用。
2.不耦合装药爆破技术
国内外,勘探石油的方法主要应用爆破地震的相应手段,探勘主要地震效应在岩石介质中的应用问题。爆破地震其影响因素主要有:爆破方式、地质条件,采用炸药等;耦合装药和不耦合装药是应用在炮孔装药中的主要两种,一般来说,耦合装药是指药包与炮眼孔壁接触,不留间隙的装药方式。不耦合装药是指药包表面与炮眼孔壁之间保留一定间隙的装药方式,间隙通常是空气,当然也能采用沙土、石粉或水等。由于采用介质的不同,可以形成多种不耦合的形式,空气不耦合装药和水不耦合装药较为常用。不耦合装药爆破过程中,爆轰波和产生的气体产物经过药卷和炮孔空隙中的介质作用于炮孔孔壁,由于不耦合介质的不同,其相应的性能也不同,传递的爆炸的能量和相应的方式就会不一样,复杂程度也不一样,造成穿透孔壁岩石压力就大不相同了。
3.水不耦合装药与空气不耦合装药对比
空气不耦合装药指通过炸药爆炸,形成爆轰后,产生的气体在炮孔中膨胀,进而对径向间隙里面的空气压缩,形成冲击波,冲击波撞击孔壁。由于空气的可压缩性非常大,对爆生气体膨胀的阻尼作用基本可以不用考虑。设想爆炸产生的气体膨胀胀满炮孔,在这个膨胀过程中,密度减小体积会加大,它的音速也相应降低,从而导致它的波阻抗产生变化。在进行水不耦合炸药爆破时,由于受到爆轰波以及爆炸产生的气体的冲击影响,从而在水介质中形成冲击波,形成的冲击波传播过程中,遇到孔壁会进行反射和投射,对孔壁有一定的压力。较之空气不耦合装药,由于水具有的不可压缩性、较高密度和很大的流动粘度,会导致在水中爆轰的产物进行膨胀的速度慢,传到岩石时,爆破具有更多的能量,能量分布的更加均匀,损失最小;在水中,爆轰波能够有更高的作用强度和更长的作用时间;水不耦合装药不仅能较好的对空气冲击波、爆破飞石、震动,有毒气体产生进行控制,也能对爆破的粉尘有一定的减少作用。其次,较之耦合炸药,水不耦合装药可以更大程度减小对孔壁岩面的初始冲击压力。较之空气重爆炸,有很大相似之处,在水中产生的面波径向传播,通过孔壁透射和反射的作用可以在水中形成一个向心冲击波,这样在炮孔内进行多次,可以使水中的压力幅值到达一个平衡。当炮孔孔壁的初始冲击压力p一定时,水不耦合装药的耦合系数要大的多,又因炮孔直径相同,到达的初始冲击压力时,水不耦合装药系数需要的直径会小很多,因此更能体现水相对空气能具备更好的传能作用;当进行轴向装药,不耦合系数相同时,水不耦合系数和空气不耦合系数进行比较,进行爆破时对孔壁产生的初始压力要大,水不耦合产生孔壁压力随不耦合系数的变化的规律影响要小;故进行水压炮孔爆破更有效的减少炸药量,减少产生的噪声、震动以及粉尘的危害,与此同时,在水介质中,爆炸能量会有更高的利用率,其应力强度会更高,作用更加均匀,时间更长。通过上面的研究分析表明:不管在水不耦合装药,还是在空气不耦合装药中,都显示伴随装药不耦合系数的不断增加,对孔壁产生的初始压力会降低,并空气不耦合装药时,对孔壁的产生的压力速度降低的更加迅速,这同时也说明,水不耦合装药能更加有效的提升爆炸能量的利用,对岩石的破坏作用更显著。
4.结论
煤矿地质的勘探工作,就是为了要探明地质体、矿体的形态、深度、结构、储量等情况的工程技术,称之为煤矿地质勘探技术。煤矿勘探工作,通常以坑探工程和钻探工程为主要程序,地球化学勘探和地球物理勘探为辅助程序。工作深入到煤矿地质勘探、矿山矿井地质以及煤岩层定性的考究,甚至在水资源的勘探、煤层气考评等方面。我国作为第一产煤大国,煤矿地质勘探技术的不断应用和改进,为我国煤矿事业的发展和利用做出了巨大的贡献。
2煤矿地质勘探技术现状
我国的勘探技术发展的较早,如今应经比较成熟,在煤矿的勘探方面尤其如此,其先进性主要体现在几个方面。第一,完善了煤矿综采成套装备。全国积极建设高产高效矿井,结合世界的先进技术,煤矿主要技术经济指标接近或达到了世界先进水平。第二,提高了煤田地质勘探的精度。以三维地震勘探技术为核心并结合其他的数字勘探技术,提高了井田的精细度,保障了大型矿井设计。半煤岩巷掘进机的研制成功,将巷道掘进施工的机械化水平提高到了一个新的层次。第三,提高了安全生产的技术水平。我国不断创新和推广煤矿安全生产技术,全国煤矿事故死亡人数和事故发生率等指标呈下降趋势。第四,将环保技术应用到煤矿生产中。为了加快煤矿资源的工业化和产业化,我国在煤矿资源综合加工利用方面取得了巨大的进展,煤矿的洁净燃烧技术以及其他煤化工技术达到了世界水平。
3地质勘探技术的种类
3.1地震勘探技术。地震勘探工作主要是通过探测地下各介质的密度和弹性的差异来实现的。在进行技术勘探时,首先探测人员要人工激发地震波,当地震波在向地下传播的过程中遇到介质弹性或密度等特性不同的煤岩层时,会朝着不同的方向进行反射或折射,这样勘探人员借助检波器来接收信号。通过对这种信号的观测、记录以及分析,技术人员可以判断出煤岩层的分布情况和煤层的性质,为之后的开采方案提供有利参考。地面地震勘测技术主要应用于煤田较浅区域的地质勘探,对于超过800m深度的范围,就需要引入矿井地震勘探技术。
3.2地质雷达勘探技术。采用此类方法对煤矿地质进行勘探的理论依据是不同的地下介质其电性参数不同,其中电性参数有电阴率等。地质雷达勘探技术利用高频电磁脉冲波来探测煤岩层的地质情况,可以清楚地显示一定范围中的岩石、水体等的分布状况,使人们在进行煤矿开采工作前就对煤田的地质情况分布有充分的了解,在开采方法确定时便可拥有相关的参考资料。
3.3高密度电阻率法。高密度电阻率法是新发展起来的一种地质勘探技术,它通过测试岩石介质的导电性,人为建立地下稳定的电流场。之后技术人员借助于观测和分析电流场的分布,来对煤田的地质情况加以了解和探测,以此达到地质勘探的目的。
3.4井下直流电法透视。当煤田区域的地下水资源出现异常情况时,主要采用这种方法实施勘探,将水资源异常的区域分布情况掌握清楚,此项技术可以将地下采煤区的导水构造连同整个水资源的分布进行准确探测,有利于煤矿在开采过程中避开水层,这对于提高开采的安全性和施工的安全性有重要的作用。
4地质勘探在煤矿生产中的作用
煤矿的安全生产离不开勘探技术,从计划开采的选址一直到煤炭资源衰竭都一直有煤炭勘探技术的参与。在煤炭开采中的高危事故也与勘探工作相关,因此煤矿地质勘探工作是十分重要的。
4.1预防煤矿水灾事故。煤矿中的水灾一直是开采中的普遍问题。其危害极大,当水涌入矿井时,不但会造成极大的人员伤害,重则还会造成塌陷事故,影响开采,直接导致煤矿报废。另外当水涌入矿井时还会给周围的环境造成伤害。煤矿的水灾防治需要地质勘探工作的参与。在煤矿的开采前可以进行周围水文资料的收集,通过分析掌握地层中的水量规律,在开采时时刻注意煤矿的雨量分布等因素,这样才能科学指导煤矿开采,有效避免水害。此外,对一些煤炭矿藏的特殊地点进行开采时,尤其是老塘,旧巷等一些水害高发地段,一定要先勘探,再开采。在勘探时遇到疑问一定要仔细勘探,务必将开采中可能导致涌水事故的原因进行最大可能的排除,这样可以有效降低水害,减少开采人员伤亡。
4.2预防设计不合理的安全隐患。煤矿的开采首先是要确定矿井的位置,这个位置不是随便定位的,它需要对周围的环境进行了解,找到最佳的位置,恰当的位置可以减少很多危害。在进行煤矿的整体开采方案设计时,寻找矿井位置的主要依据就是进行勘探后的结果。地质勘探可以确定地层的结构,矿藏走向,深度等,并对周围的各种导致危险的隐患进行深入理解,如瓦斯,水层等。根据这些勘探结果才能进行进一步的研究,科学得确定开采方案。因此煤矿地质勘探是进行开采时的必须步骤,勘探结果的准确,全面,具体对开采难度估计及降低开采事故发生有重大作用。
4.3预防煤矿瓦斯事故的发生。瓦斯在煤矿的开采中一直存在的大问题,很多事故发生都与其有关,其对采矿的威胁极大。瓦斯爆炸不仅威胁井内安全还会威胁井上周围环境,带来了极大的损害。瓦斯的分布可以利用地质勘探进行确定,针对其分布可提前预防。对矿藏周围的瓦斯情况要在开采建井之初就要进行勘探,了解含量多少,进行多次分段采样,从而对全区的瓦斯有一个清晰的认识,这些详细的资料对开采中的瓦斯预防非常重要,可极大降低瓦斯事故。
关键词:毕业实习指导;创新能力;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)38-0218-03
“勘查技术与工程”专业属于培养应用类人才的专业,随着国家经济建设的发展,国家的资源勘查、环境监测和工程建设等领域获得了较快的发展,“勘查技术与工程”专业的应用领域也得到空前的拓展,毕业生分配去向为全国各地的资源、能源、环境、工程建设、质量检测、仪器制造等多种行业和部门。各行各业的工作环境和背景差异很大。毕业生如何能适应这样广泛的领域,毕业后能够尽快承担工作任务,是毕业实习期间需要解决的问题。为了培养出适合用人单位需求的合格毕业生,桂林理工大学在课程体系、教学内容等方面进行了探索和改革,研究培养高质量人才的思路和方法,其中毕业实习安排和毕业论文指导是其中的重要内容之一。“勘查技术与工程”专业的毕业实习时间为16周,实习内容主要为:野外实习、完成毕业论文和毕业答辩。两者的有机结合,对毕业实习效果至关重要。
一、野外实习
野外实习是“勘查技术与工程”专业学生毕业实习期间的重要实践部分。学生参加野外实习的形式有多种:参加学校实习基地单位的科研或生产项目;参加教师的科研工作;或到学生即将就业的单位参加科研或生产工作。这些实际的科研或生产活动让学生近距离接触工作现状,了解勘探行业发展情况。在实习期间检验学生掌握知识的情况、培养自己处理问题的能力。
在这一阶段,教师需要根据实习项目对毕业生进行指导。在出去实习之前,要求毕业生做实习准备。例如,资源勘查类的科研或生产项目,要求学生了解矿床、成矿理论及所需的地球物理方法原理等内容;工程、水文或环境勘查类的项目,要求学生研究岩土层的地球物理特征及该精度地球物理方法原理等内容;而工程质量检测方面,则需要了解质量检测规范及应用地球物理检测方法原理等。在野外实习结束之后,要求学生作实结,从野外工作施工技术、资料解释、成果展示及报告编写等方面总结实习过程。
二、毕业论文
毕业论文是本科教学工作的最后环节。指导“勘查技术与工程”专业毕业论文的主要环节有毕业论文选题、论文编写等。
1.毕业论文选题。选题是做好毕业论文的关键环节,也是学生走向工作岗位前的综合训练。因此,指导学生毕业论文题目的选择是教师的重要工作之一。“勘查技术与工程”专业培养应用型高级人才,毕业论文的选题应结合科研和生产单位的需求。毕业论文选题的时间安排在四年级的生产教学之后,学生已经基本掌握了地球物理各方法的理论、野外工作方法和资料解释。有了各自的专业兴趣和对各专业课教师的了解。因此选题是选择专业方向和专业教师,在选题中注意以下几个方面。①让学生自己选择毕业论文方向。我们将毕业论文的选择权交给学生。尊重学生的意愿和兴趣,先了解学生的个人兴趣,以后从事工作的意向以及个人能力。②选题结合实际科研或生产项目。参加野外毕业实习的同学,根据在科研或勘查单位参加的科研和生产实际工作选题。这些结合实际的选题符合科研或勘查单位的需求,具有实用性。使学生所学的专业知识与科研、生产实际需求紧密结合起来,并且能够在毕业后最短时间内达到工作单位所需的能力要求。这样学以致用的论文题目,相当于一次实际工作练习。③专业教师的选择。学生选择好论文方向后,为了能够顺利地完成毕业论文,并得到良好的相关方面的锻炼,选择教师是很重要的一环。因为每个教师都有自己擅长的一面,比如有些教师擅长工程勘查、有些老师擅长资源勘探、有些教师擅长能源勘探、有些教师理论研究等。学生应该根据自己的选题方向,选择相应的教师,以便得到最佳指导。④教师在论文选题过程中的指导作用。学生选题只是选择了论文研究的方向,其中的细节需要教师进一步完善。确认学生适合的那种题目是应用型还是研究型。对于有明确目的的学生,例如毕业后从事地质找矿工作的学生、已经考取研究生的学生、有一定的计算机编程能力的学生、对某种地球物理方法有特殊兴趣的学生,针对不同的学生确定不同特点的毕业论文题目。主要的选题原则有以下几方面:一是从科研项目中选题。对于今后继续深造,具有较高的计算机编程水平和对地球物理方法有兴趣的学生,引导他们参加教师的科研项目,或到有关的科研单位参加研究工作,使他们尽快了解专业发展的新水平、新动向,参与到科研工作中,学习科学研究的系统方法,提高科研能力。学生在科研工作中,会巩固专业知识,了解自身的能力。二是从工程项目中选题。对于已经确定了就业单位,准备进入地球物理勘查实践的同学,选题可以来自勘查单位的工程项目。通过这些联系实际勘查项目的题目,学生对勘查单位的设备、勘探领域、资料解释方法有全面深入的了解。同时也认识到勘查单位对人才的要求,通过做毕业论文可以有目的提高学生自身的综合能力。在上述论文选题的指导思想下,近几年,桂林理工大学勘查技术与工程(物探方向)专业的毕业论文题目呈现多样化(如表1所示)。从表中可以看出,选择实践型题目的人数在近四年中是最多的,约占64.8%,选择结合型题目的人数约占18.1%,选择理论型题目的人数约占17.1%。这一比例符合我校勘查技术与工程(物探方向)培养高级应用型人才的培养目标,同时,也满足了一部分同学想要继续深入研究的愿望。
2.教师在论文编写过程中的指导作用。“勘查技术与工程”专业需要具有综合素质和先进技术的人才,毕业论文写作期间,要注重培养学生收集信息、应用英语、计算机编程和解释软件使用等能力。①查阅文献的指导。论文题目选定之后,学生需要了解相关地球物理方法的发展、研究现状及应用情况。在查阅科技文献过程中,教师对相关方向的现状及学生存在的疑问进行讲解和指导。②计算机应用的指导。在“勘查技术与工程”专业毕业论文撰写过程中,教师要安排一定的计算机编程和学习使用最新地球物理资料解释软件的工作量。将这部分内容和毕业论文有机地结合起来。对于计算机基础好、能力强的学生,鼓励他们独立编程,激发他们的创新精神。对于计算机能力弱的学生,则重点学习现有软件的使用方法和技巧。指导学生灵活运用广泛应用的办公软件对资料进行简单处理,比如运用Grapher、Surfer、Excel等的电子表格计算视电阻率等一些简单的处理。③地球物理资料解释和绘图技术的指导。在“勘查技术与工程”专业毕业论文撰写过程中,资料解释和绘制成果图示是论文的核心内容。指导教师要对这部分进行重点指导。指导学生写出明确的解释依据、解释思路、解释结果,并绘制出规范、符合要求并美观的图件。规范的插图和附图是“勘查技术与工程”专业毕业论文的重要组成部分,在论文写作过程中,教师要指导学生学习必要的专业绘图软件,能够熟练地掌握绘图技巧,做出能为毕业论文提供有效证据和支撑的图件。④论文写作的指导。在毕业论文的撰写过程中,指导教师要将资料解释部分作为论文的重点部分。不仅要有解释思路、解释依据,解释理论和解释结果的讨论,还要有规范的写作格式、规范用语、规范地引用图件,以明确各部分的逻辑关系。在论文的写作过程中,提高学生的科技写作能力。
三、毕业答辩
毕业答辩是学生从事工作后项目汇报的一个预演。因此,准备答辩的过程实际上也是学生工作能力的一种培养。由于很多学生第一次准备类似的演说,在准备过程中,难免会胡子眉毛一把抓,得不到要领。因此,教师有必要指导学生设计和组织答辩演讲稿,清晰地表达研究内容,恰到好处地使用辅助器具,灵活地应对提问等。
从目前用人单位反馈的信息来看,近几年我校勘查技术与工程(物探方向)专业的毕业生,绝大多数受到单位的重用,经过一年的实习期以后,基本上可以独立主持生产项目,成为单位的骨干。由此可以说明,有目的、有意识的毕业实习指导,会使学生的知识积累出现一个飞跃,为从事相关地球物理勘探的工作做好准备。
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[4]曹丽文,朴春德.地质工程专业毕业设计(论文)的教学实践与思考[J].中国地质教育,2009,4:118-121.
选题是做好毕业论文的关键环节,也是学生走向工作岗位前的综合训练。因此,指导学生毕业论文题目的选择是教师的重要工作之一。“勘查技术与工程”专业培养应用型高级人才,毕业论文的选题应结合科研和生产单位的需求。毕业论文选题的时间安排在四年级的生产教学之后,学生已经基本掌握了地球物理各方法的理论、野外工作方法和资料解释。有了各自的专业兴趣和对各专业课教师的了解。因此选题是选择专业方向和专业教师,在选题中注意以下几个方面。①让学生自己选择毕业论文方向。我们将毕业论文的选择权交给学生。尊重学生的意愿和兴趣,先了解学生的个人兴趣,以后从事工作的意向以及个人能力。②选题结合实际科研或生产项目。参加野外毕业实习的同学,根据在科研或勘查单位参加的科研和生产实际工作选题。这些结合实际的选题符合科研或勘查单位的需求,具有实用性。使学生所学的专业知识与科研、生产实际需求紧密结合起来,并且能够在毕业后最短时间内达到工作单位所需的能力要求。这样学以致用的论文题目,相当于一次实际工作练习。③专业教师的选择。学生选择好论文方向后,为了能够顺利地完成毕业论文,并得到良好的相关方面的锻炼,选择教师是很重要的一环。因为每个教师都有自己擅长的一面,比如有些教师擅长工程勘查、有些老师擅长资源勘探、有些教师擅长能源勘探、有些教师理论研究等。学生应该根据自己的选题方向,选择相应的教师,以便得到最佳指导。④教师在论文选题过程中的指导作用。学生选题只是选择了论文研究的方向,其中的细节需要教师进一步完善。确认学生适合的那种题目是应用型还是研究型。对于有明确目的的学生,例如毕业后从事地质找矿工作的学生、已经考取研究生的学生、有一定的计算机编程能力的学生、对某种地球物理方法有特殊兴趣的学生,针对不同的学生确定不同特点的毕业论文题目。主要的选题原则有以下几方面:一是从科研项目中选题。对于今后继续深造,具有较高的计算机编程水平和对地球物理方法有兴趣的学生,引导他们参加教师的科研项目,或到有关的科研单位参加研究工作,使他们尽快了解专业发展的新水平、新动向,参与到科研工作中,学习科学研究的系统方法,提高科研能力。学生在科研工作中,会巩固专业知识,了解自身的能力。二是从工程项目中选题。对于已经确定了就业单位,准备进入地球物理勘查实践的同学,选题可以来自勘查单位的工程项目。通过这些联系实际勘查项目的题目,学生对勘查单位的设备、勘探领域、资料解释方法有全面深入的了解。同时也认识到勘查单位对人才的要求,通过做毕业论文可以有目的提高学生自身的综合能力。在上述论文选题的指导思想下,近几年,桂林理工大学勘查技术与工程(物探方向)专业的毕业论文题目呈现多样化(如表1所示)。从表中可以看出,选择实践型题目的人数在近四年中是最多的,约占64.8%,选择结合型题目的人数约占18.1%,选择理论型题目的人数约占17.1%。这一比例符合我校勘查技术与工程(物探方向)培养高级应用型人才的培养目标,同时,也满足了一部分同学想要继续深入研究的愿望。
二、教师在论文编写过程中的指导作用
“勘查技术与工程”专业需要具有综合素质和先进技术的人才,毕业论文写作期间,要注重培养学生收集信息、应用英语、计算机编程和解释软件使用等能力。①查阅文献的指导。论文题目选定之后,学生需要了解相关地球物理方法的发展、研究现状及应用情况。在查阅科技文献过程中,教师对相关方向的现状及学生存在的疑问进行讲解和指导。②计算机应用的指导。在“勘查技术与工程”专业毕业论文撰写过程中,教师要安排一定的计算机编程和学习使用最新地球物理资料解释软件的工作量。将这部分内容和毕业论文有机地结合起来。对于计算机基础好、能力强的学生,鼓励他们独立编程,激发他们的创新精神。对于计算机能力弱的学生,则重点学习现有软件的使用方法和技巧。指导学生灵活运用广泛应用的办公软件对资料进行简单处理,比如运用Grapher、Surfer、Excel等的电子表格计算视电阻率等一些简单的处理。③地球物理资料解释和绘图技术的指导。在“勘查技术与工程”专业毕业论文撰写过程中,资料解释和绘制成果图示是论文的核心内容。指导教师要对这部分进行重点指导。指导学生写出明确的解释依据、解释思路、解释结果,并绘制出规范、符合要求并美观的图件。规范的插图和附图是“勘查技术与工程”专业毕业论文的重要组成部分,在论文写作过程中,教师要指导学生学习必要的专业绘图软件,能够熟练地掌握绘图技巧,做出能为毕业论文提供有效证据和支撑的图件。④论文写作的指导。在毕业论文的撰写过程中,指导教师要将资料解释部分作为论文的重点部分。不仅要有解释思路、解释依据,解释理论和解释结果的讨论,还要有规范的写作格式、规范用语、规范地引用图件,以明确各部分的逻辑关系。在论文的写作过程中,提高学生的科技写作能力。
三、毕业答辩
[关键词]地质矿产勘探 问题 措施
[中图分类号] P624 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-3-145-1
1引言
地质勘探是一门自然学科,随着经济的发展,消耗的地质矿产资源量越来越大,浅层的地质矿产资源已经被开采殆尽,地质矿产勘探实施过程中的问题越来越突出,影响了地质矿产的开采。论文将分析当前地质矿产勘探中的应用技术和存在的问题,并提出想过的应对措施,为相关的研究提供一定的参考。
2常见的几种地质矿产勘探技术
(1)测井勘探技术:测井勘探技术常被应用到煤层的定性、定深、定厚,对地质矿产进行炭灰水、水量、泥沙进行分析,并分析其力学性质。这种技术所采取的探测方式根据声、电、核等一系列的物理参数进行测井,运用水文测井,地质矿产气测井的技术进行勘探,此类技术对煤炭资源的测量精度可以达到10cm,对非煤系的探测精度可以达到20cm。
(2)运用重磁电、地质雷达等技术进行地质勘探:重磁电、地质雷达等技术广泛应用于煤炭、石油和地下水的地质勘探,主要是采用高精度的重力和磁法进行勘探,也可以采用直流电法和瞬变电磁法进行勘探,应用的领域包含一些地质构造,如断裂、褶曲、陷落柱、沉积盆地等,对一些特定的构造和地质体进行圈定,比如含水裂隙带、岩溶的发育带等。
(3)高分辨地震的勘探技术:高分辨地震勘测技术对于二维、三维的矿产资源的分叉和合并区、岩浆岩、断层落差等进行圈定和查明,从而进一步划分地矿层的发育带等。高分辨地震的勘探技术可以掌握详尽的地质构造,在地质矿产的勘探中比较常用,发挥着重要的影响。
3地质矿产勘探中存在的问题
在地质矿产勘探的过程中,由于勘探技术、地质环境等因素的影响,存在比较多的问题,影响了实际的地质矿产勘探的效率,存在的问题主要有以下几个方面:
(1)在地质勘探开采过程中会对地质环境造成很大的破坏,发生地质灾害和环境污染等问题,产生诸如水资源污染、土地沙漠化以及其他的破坏性的地质灾害。某些地质勘探过程所带来的影响虽然不会十分显著,但随着时间的推移,消极影响会逐渐的累积,对于我国地质矿产勘探事业有很大的限制作用,影响地质矿产勘探质量的提升。
(2)地质勘探的生态破坏预测不足:当地质矿产勘探之后,会造成一系列的地质危害,导致地区的生态平衡破坏。因而需要对地质勘探后的生态破坏进行预测评估,以免带来潜在的风险,但是当前地质勘探后的生态破坏预测的手段不足,相关的理论知识也不充分,造成相关的工作不到位,难以将勘探后的灾害降低到最小。
(3)开采后的治理工作不足:由于对矿产资源进行大量的开采,浅层的地质资源逐渐枯竭,需要向深层的地层进行勘探分析,但是开采越来越深,地下水文地质的复杂程度加大,在进行深地层的矿产勘探时常发生突水的事故,加大了勘探的难度,并且治理的难度也相应的增加。如何进行开采后的治理工作,成为了研究的难点,尤其是研发出一种可以预测突水的技术十分必要,但目前的技术存在很大的限制,工作的效率不高。
(4)基础性地质工作推进的速度慢:在某省的区域调查中,除了要针对整体的工作进行调整之外,还要加强整体的探矿工程,保障矿产资源开采的基础上进行综合控制,但由于条件有限,有些地区在基础性地质的工作推进时存在不足,速度慢,建设的质量不高,限制了矿产勘探效率的提高。
(5)深部找矿技术有待进一步的提升:许多企业为了追求初期的效益,往往在前部开采时有很大的随意性,造成一定程度的浪费,而涉及到深部的地质矿产勘探,将会面临更大的难度。深部找矿的技术存在一定的局限性,其技术手段有待进一步的提升。
(6)综合研究薄弱:地质矿产资源勘探是一项系统性的工程,需要科学的理论基础作为依靠,在我国的开采矿产资源中,综合性的研究工作比较缺乏,影响了整体的矿产资源勘探。
4地质矿产勘探相关的应对措施
4.1研发新的勘探技术
当前地质矿产的勘探技术比较薄弱,因而需要加强相关技术的研发,提高地质矿产勘探的质量,例如井下勘探技术、遥感技术、水平钻进技术、动态地质勘探技术等,也可以结合几种不同的技术,如遥感技术为例,主要是结合了卫星定位与计算机技术,对矿区的资源和环境进行有效的勘测,是一种半智能、半自动的地质勘探系统。
4.2加快煤矿开采与天然气一体化的步伐
加快煤矿的开采与天然气开采一体化除了可以提高资源的利用率,还能对环境进行保护,二者一体化的发展需要从理论上进行研究,需要天然气开采与煤炭开采密切配合,对于一些天然气富集的矿区进行深入的研究,总结相应的规律,并进一步的创新,生产出与之适应的设备,起到提高开采率,减少污染的目的。
4.3加强信息的传播
信息技术的发展推动了各行各业的发展,新技术的发展可以提升地质矿产勘探的效率,如引入的并行分布式处理、人工智能、神经网络、大容量存储、多媒体工作站等技术,在分析处理一些数据时更加高效准确,探测的自动化程度也更高,可以有效的控制勘探的质量。
5结束语
我国的经济发展对地质矿产的依赖越来越大,提升地质矿产资源的开采效率,需要地质矿产勘探技术的不断进步,论文研究其中存在的不足,并分析相关的应对措施,为提升整体工作效率做出一定贡献。
参考文献
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