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浅谈煤田地质勘探前沿发展趋势摘要:本文根据中国煤炭生产方针、煤田地质特点及世界先进技术发展现状,讨论了中国煤田地质勘探前沿问题,从提高勘探精度,开展动态地质研究等方面加以论述。并且展望了煤田地质勘探技术发展的趋势。关键词:地质勘探勘探技术发展趋势0引言20世纪,煤炭在世界能源中占主要地位,进入21世纪,煤炭在世界一次能源中仍将占主要地位,在我国尤其如此。在我国,1500m左右的煤炭总资源量约4万亿吨,已探明保有储量达1万亿吨。而石油、天然气,由于资源赋存条件与勘探、开发困难等原因,一个时期内难于大幅度增产。但是,随着开放与市场经济发展,煤炭要有竟争力才能在市场上站住脚,经济、安全、高效采煤就成为煤炭工业发展的关键。因此,世界上所有采煤国家都需要继续开展煤田地质勘探工作,而且,煤田勘探技术要迅速发展才能满足生产要求。1我国煤田地质勘探前沿问题从我国煤田地质特点及世界先进技术的发展现状来看,我们可以看出,近年来我国煤田地质勘探前沿问题可概括为以下几个方面。1从完善矿井水防治与保水采煤研究方面来看我国东部一些矿井,随着采深增大,突水事故经常出现,突水量也日益增大。由于这些煤田水文地质条件特别复杂,加之采深不断增大,浅部矿井水治理获得的一些认识往往不适应深部矿井水动力条件。因此,我国煤矿水害防治技术的发展趋势是:深入研究矿区深部岩溶水形成与运移特征,深部矿井底板岩溶水突出机理,开发突水预测预报技术;开发适应现代机械化开采的采掘区无水险水害防治技术。2从开展动态地质研究方面来看常见的岩煤突出、瓦斯突出、冲击地压、突水、井筒破裂等井下灾害,实际上是一种动力地质现象。这些现象均与岩体应力场有关。主要起因于岩煤采掘后,原有自然条件下各种地质因素之间的平衡遭受破坏,岩体应力再分配,从而引发或诱发出这类灾害性地质现象。通过研究这些现象形成的地质机理,事先测定出采掘阶段岩体应力随时空的动态变化,就有可能预测上述动力地质现象是否会形成,确定并采取消除或减弱这些灾害的措施。3从加强环境地质勘查与灾害地质防治方面来看由于矿区在天然条件下以及因开发而使地质体系遭受破坏,从而可能形成一系列环境问题,如耕地破坏、水源污染、沙化,粉尘、一氧化碳、二氧化硫造成的大气污染等以及更具破坏性的灾害地质现象,如地裂、地表塌陷、滑坡乃至诱发地震。由于历史原因及煤矿不断开发,旧帐未清,新帐纷至,所产生的问题相当严重,煤矿环境问题是制约煤炭工业可持续发展的关键因素之一,今后矿区环境评价与治理将成为开发部门重要的工作内容。4从提高勘探精度来看连续作业是煤炭工业现代化或采掘机械化和自动化的特点。这要求开发前查明所采煤层的细微变化,如煤层厚度、结构和灰分的局部细小变化。煤层及其顶底板岩石物理力学性质的局部变化等。但是,世界各国的煤炭证实储量及我国的探明储量均只主要说明煤炭的原地埋藏数量,并未充分甚至没有提供满足现代开采技术要求的开采地质信息,为适应现代机械化开采,普遍需要补充勘探。5从攻克煤层气开发难关来看近年来许多国家正在把煤层气作为一种能源进行研究,已有20多个国家开展了煤层气研究、勘探和开发活动。在煤层气试验开发中,目前所遇到的问题是:多数井煤层气产率低、衰减快,钻井冲洗液污染煤层,完井后坍塌堵孔,水力压裂效果不明显,裂缝短,所占比例低,完井后采气效果差等。显然,研究我国煤层渗透率低的原因、渗透率变化规律、煤层气富集和高产因素、煤层力学稳定性和破坏规律,开发适于我国低渗率煤层的钻井、完井、采气和增产实用技术,探索我国煤层气开发有利区段的评价选择模式就成为技术攻关的重点。2煤田地质勘探技术发展趋势用发展眼光看,近年来钻探仍将成为获取“第一性”地质资料的重要手段。物探仪器日新月异,性能改进与更新迅速,向高灵敏度、高分辨率、高精确度、遥控、计算机实时控制、处理、数据分析和三维图形显示方向发展;物探方法向多维、多参数测量、多方法组合发展;计算机和信息技术将普及到地质勘探的各个专业、各个作业单元,乃至管理整个勘探系统。近年来,值得注意的煤田地质勘探技术发展趋势如下。1开发井下勘探技术根据国内外资料,落差小于5m、长度小于150m的小断层及小型褶曲,近期不可能用地面勘探方法查明。因此,国内外普遍认为,应在采区开采前,在井下开展采区勘探或工作面勘探,其方法包括矿井物探和沿煤层钻进。基于煤层密度比上下围岩小,煤层是一个明显的低速槽,国外在70年代末首先采用槽波地震勘探技术在井下探测煤层构造。近年来,探地雷达技术发展迅速。最近南非开发出一种Rock雷达系统,能定量研究岩体,准确确定断裂带深度、巷道周围裂隙带特征。显然,煤矿井下物探技术将大有作为,是一重要发展方向。2发展水平钻进技术20世纪80年代以来,技术先进的采煤国家愈来愈重视采用水平钻进方法沿煤层钻进,并采用与之相配合的随钻测斜技术。水平钻进技术是由受控定向钻进发展而来的。近年来,这种钻进技术发展迅速,不仅能在井下沿煤层钻进,还能在地面沿垂直一圆弧一水平线轨迹进入煤层钻进。地面水平钻进,在煤炭部门是80年代后期才从石油部门引进的。3加强综合勘探据有关材料说明,英国煤矿区尽管用三维地震勘探曾解释出小至煤厚落差的断层,但英国深部煤矿公司仍然重视钻孔研究。近年来,他们在已经评价的赋存经济可采储量的井田,按400一500m网度布无心孔,用组合测井方法勘探。他们开发了一种岩层显微扫描仪,通过人机联作能解释几十厘米落差的断层、裂隙、沉积和构造特征,以及应力方向。借助专用软件,用组合测井可确定出岩石类型、岩石强度、孔隙度或渗透率、倾角、孔径、分析水和烃等。据说,通过这一综合勘探方法,“可提供一份详细、实用的构造及应力场图”“,从而使矿山设计切实可行”,可提供最佳施工方向和合理地选定开采方法。这表明,选用合适手段、采用多手段综合勘探,是深部煤矿勘探的发展方向。4研究动态地质勘探技术如前所述,危害矿井安全的动力地质现象由采掘活动诱发而形成。它们具有动态特性。因此,预测动力地质现象的形成及其强度,不能简单地只凭反映原始地质条件的静止数据,而应主要分析基于岩煤层应力或其物性随时间变化的动态特征资料。高产高效采煤推进速度快,进行动态勘探,即在采掘期间连续多次勘探采区的应力或物性随时间变化很有必要。5加快发展信息技术计算机和信息技术现已在煤田地质勘探各个专业推广应用,发展较快。由于引入了许多高新技术,如并行分布式处理、大容量存储、工作站、多媒体、人工智能和神经网络技术等,目前已能用人机对话方式处理、分析、解释和显示地质勘探数据,一些物探仪器自动化程度高,能在现场作预处理,控制各项操作和质量,选择有关参数。3结语根据相关资料分析表明,除少数几个发展中国家外,各主要产煤国家的煤田地质勘探工作量自80年代以来均明显减少,但用于开发勘探、工作面勘探的工作内容和工作量却明显增多,勘探精度大大提高。从煤炭现代化生产要求角度看,我国煤田地质勘探技术与世界先进技术相比尚存在较大差距,因此,必须把握时机,加快我国煤田地质勘探技术的发展,才能满足我国高产高效采煤的需求。参考文献:[1]储绍良矿井物探应用北京:煤炭工业出版社[2]李夫忠走向精确勘探的道路[M]北京:石油工业出版社146~
是不是类似这些: 一、地层 矿区出露地层由老至新有:二叠系中统茅口组(P2m)、二叠系上统龙潭组(P3l)、长兴组(P3c)、三叠系下统夜郎组(T1y)及第四系(Q)。将各地层岩性由新到老分述如下: 1、第四系(Q) 主要为残坡积土层。岩性为褐黄色粘土及砂质粘土,断续夹分布不均的碎石及块石,结构松散。厚度0~6m,零星分布于洼地及平缓斜坡地带。与下伏地层为不整合接触。 2、下三叠统夜郎组(T1y) 出露不全,仅出露本组的沙堡湾段T1y1和玉龙山段T1y2,简述如下: 沙堡湾段(T1y1):厚约3-8m黄灰、灰色钙质泥岩夹薄层泥质灰岩。与下伏地层(P3c)为整合接触。 玉龙山段(T1y2):灰、浅灰色薄~厚层状石灰岩,隐晶及微细晶结构,局部层间夹暗紫、深灰色泥质条带,顶部夹生物碎屑灰岩,下部灰岩含泥质较重,厚度约240-280m。 3、二叠系上统长兴组(P3c) 灰色、深灰色中厚层状至厚层状细晶至中晶石灰岩,灰岩内断续见燧石结核、团块及条带。产较丰富的较大个体海相生物化石,与下伏地层(P3l)为整合接触。厚约38-43m,一般厚约40m。 4、二叠系上统龙潭组(P3l) 灰色、深灰色细砂岩、粉砂岩、泥岩、泥灰岩、煤及石灰岩、菱铁质灰岩等组成,底部为含黄铁矿粘土岩。该层为本区含煤地层,产丰富的蕨类植物化石及腕足类动物化石。厚度约60-70m。与下伏地层呈假整合接触。 5、二叠系中统茅口组(P2m) 浅灰色、灰色中厚层至厚层状细晶石灰岩,产较丰富的腕足及蜓科动物化石。出露于矿区北西面。厚大于100m。 二、地质构造 位于安底背斜东翼临近北端。地层呈单斜产出,倾向85~100°,倾角9~10°,一般7°。区内断层不发育,据对采煤巷道调查了解,采煤中局部见一些小的断裂,长数米~数十余米不等,断距3~8m,对煤层连续性破坏不大。 参照矿区外围资料成果,结合矿区情况确定地质构造复杂程度属中等。 三、水文地质条件 1、含水层、隔水层特征及其与矿床充水的关系 第四系(Q)孔隙含水层:零星分布于洼地及平缓斜坡地带,主要为残坡积土层。岩性为褐黄色粘土及砂质粘土,断续夹分布不均的碎石及块石,结构松散。厚度0~6m,一般厚约5m。该层为透水性好、含水性差,富水性较弱。 三叠系下统夜郎组九级滩段(T1y3)隔水层:出露于矿区外围东部,上部为浅紫、紫红、灰色薄层状泥岩,中上部为灰色灰岩。分布于矿区北东侧,出露不完整,厚大于200m。 三叠系下统夜郎组玉龙山段(T1y2)及二叠系上统长兴组(P3c)岩溶裂隙含水层:玉龙山段和长兴组岩性和富水性相近,且二层之间仅有3-8m厚的沙堡湾段(T1y1)隔水层相隔,岩性为浅绿色钙质泥岩。在采空顶板破坏作用下,T1y1易变形破坏,并失去隔水性,所以将玉龙山段和长兴组合并为同一层来研究,把两层统称为“T1y2+P3c”岩溶裂隙含水层。 玉龙山段(T1y2):出露于矿区东部,岩性主要为灰、浅灰色薄~厚层状石灰岩,隐晶及微细晶结构,局部层间夹暗紫、深灰色泥质条带,顶部夹生物碎屑灰岩,厚约240-280m。 二叠系上统长兴组(P3c):灰色、深灰色中厚层状至厚层状细晶至中晶石灰岩,灰岩内断续见燧石结核、团块及条带,厚40m。 “T1y2+P3c”层富水性中等~强,平面上分布于矿区东部大部分地区,节理、裂隙较发育,富水性中等,于矿区西部有4个泉水点,即S1、S2、S3、S4,涌水量分别为50、53、85、05l/s。T1y2+P3c为区内主要含水层。届时“T1y2+P3c”层内地下水将通过导水裂隙带及冒落带进入井巷,对矿床充水产生影响。 二叠系上统龙潭组(P3l)裂隙含水层:灰色、深灰色细砂岩、粉砂岩、泥岩、泥灰岩、煤及石灰岩、菱铁质灰岩等组成,厚度约40m。区内无泉点出露。该层总体富水性弱,可视为隔水层。含煤岩系总体构成了矿床的直接充水含水层,在未来采掘过程中,地下水可直接进入井巷对矿床充水。 二叠系中统茅口组(P2m)岩溶裂隙含水层 主要为深灰色细晶灰岩,厚度>100m。该层地表岩溶较发育,补给条件好,富水性强,含水极不均匀,未来采掘过程中地下水突破该隔水层进入矿井的可能性大,危害性也大,故在本矿区中将该层定为矿床下部主要直接充水含水层。 2、构造断裂对矿床充水的影响 矿界范围内断裂不发育,对矿层充水性影响小。 3、地表水及其对矿床充水的影响 矿区内无地表水体,季节性溪沟对矿床充水性影响较小。 4、生产巷道及老窑水文地质情况 据收集资料:根据云丰煤矿原生产情况,矿井正常涌水量:QB=0m3/h;最大涌水量:Qmax=0 m3/h。周围开采老硐(LD1、LD2)均为斜井,有一定积水,对煤层开采有一定影响。涌水量大小与大气降水关系密切,水主要来自煤层顶板渗透水及采空区积水。 根据调查了解,矿区内存在过去采煤时形成的大量采空区或老窑,由于含煤岩系隔水性好,储水性也较好,老硐中可能储集大量的老窑水,矿山开采时应注意。 5、充水因素分析 大气降水:区内部分大气降水通过冲沟汇入溪沟,部分补给地下水。雨季时大气降水可能在洼地汇集,对煤层开采有一定影响。大气降水是矿区内各岩组地下水的主要来源。当由于采空冒落及由此产生的导水裂隙带发展到地表时,大气降水则可通过此途径间接进入矿坑。 地下水:含煤岩系虽然富水性弱,但其内的地下水将直接进入矿坑。P2c+T1y2广泛分布于矿区内,富水性中等~强,地下水可能通过塌陷带、导水裂隙带进入矿坑,对C5、C8煤层开采有一定影响;C8煤层距P2m灰岩顶界0~0 m,如底板遭受破坏后地下水可能进入矿坑造成充水。 老窑积水:矿区范围内开采C5、C8煤层留下的老采空区面积较大,老窑积水是未来矿山开采过程中最大的威胁。矿区范围内沿各煤层露头线从南到北民采时间较长,老硐较多,由于停采关闭多年,坑中都有积水,坑中积水部分来自大气降水,部分来源于岩层地下水渗透长年累月积聚而成,其量难于估算,采矿时存在老硐积水导致突水事故的发生,业主应引起重视。 矿床水文地质勘查类型:区内主要为P2c、T1y2岩溶裂隙含水层及老窑水对矿床充水。根据现行规范的划分标准,水文地质勘查类型定为第三类第一、二亚类第二亚型,即以岩溶含水层充水为主、顶底板进水为主、水文地质条件中等的岩溶充水矿床。 还差个工程地质条件资料来源:
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摘 要 通过天津地铁二期工程的岩土工程勘察,分析了沿线地下水类型、特征、富存条件及各类地下水间的相互关系,结合地铁工程性质及施工工艺分析评价了不同类型地下水对工程的影响,为设计方案的选择提供了依据。 关键词 地铁 浅层地下水 水文地质条件 分析评价 天津地铁二期详勘工作始于2003年8月份,目前累计完成勘探量67000多m。为查明水文地质条件,结合不同的工程类型,有针对性地投入了大量的勘察工作,并结合工程施工情况和区域水文地质特征,对沿线水文地质条件进行总结和分析研究,为设计提供了准确的依据。1 地质条件 天津地铁2、3号线沿线为冲积平原,皆为新生界沉积层覆盖,以陆相沉积为主。第四纪晚期受海进海退影响,形成了海陆交互相沉积层。线路沿线沉积的海陆交互相沉积层具有明显沉积韵律,各地层沉积厚度、沉积层位、岩性特征在线路不同地段虽有差异,但在成因上有明显的规律性。1 1 地层岩性 地层分布自上而下依次为:人工填土层①、新近沉积层②、第Ⅰ陆相层③、第Ⅰ海相层④、第Ⅱ陆相层⑤、第Ⅲ陆相层⑥、第Ⅱ海相层⑦、第Ⅳ陆相层⑧、第Ⅲ海相层⑨。1 2 各地层地质条件 第四系全新统人工填土层:杂填土、素填土,多分布于市区内,厚薄不均,差别较大。该层土密实程度差,易变形。
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