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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
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
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