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時(shí)間：2023-04-25 15:39:34
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1 概述
面波，在地球物理勘探中我們通常稱(chēng)之為地滾波，反射波記錄下來(lái)的大多數(shù)都是瑞雷波[1]。瑞雷波在多層介質(zhì)中所產(chǎn)生的相速度隨頻率變化的現(xiàn)象被稱(chēng)為瑞雷波的頻散[2]。而頻散曲線正是瑞雷波勘探獲得的直接成果。瑞雷波勘探技術(shù)作為一種新興的地球物理勘探方法，以其特有的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)勘察、復(fù)合地基檢測(cè)等領(lǐng)域。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也暴露了許多問(wèn)題，這些問(wèn)題主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：①瑞雷波的反演方法較多，但是這些方法均建立在一維模型基礎(chǔ)上，與被探測(cè)的三維目標(biāo)體存在較大的差異。因此如何實(shí)現(xiàn)瑞雷波的二維反演甚至是三維全空間反演是目前瑞雷波研究的重點(diǎn)內(nèi)容。②目前的面波數(shù)據(jù)處理采用的是基階面波，而高階面波的應(yīng)用將會(huì)大大改善目前的勘探精度和勘探效果。因此如何提取高階面波，以提高勘探精度特別是軟弱夾層的勘探能力，是擺在面波數(shù)據(jù)處理方面的一個(gè)難題。③瑞雷波解釋成果存在較大的多解性，特別是解釋結(jié)果隨著道間距、偏移距以及采集通道數(shù)出現(xiàn)較大的差別，這也是目前瑞雷波勘探所面臨的迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
針對(duì)上述問(wèn)題，本論文利用瑞雷波正演計(jì)算程序，采用數(shù)值模擬的方法研究層狀分布的巖土體的縱波速度對(duì)巖土體中瑞雷波頻散曲線的影響規(guī)律。為進(jìn)一步優(yōu)化瑞雷波正演算法提供基礎(chǔ)資料。
2 基本原理
Knopoff快速計(jì)算法計(jì)算的是角速度為ω，相速度為VR的地震波在幾個(gè)水平、均勻介質(zhì)組成的層狀空間中的傳播問(wèn)題[3]。我們知道應(yīng)力與位移的關(guān)系式為：
δm=ρm（γm-1）cosPmAm-iρm（γm-1）
sinPmβm+ρmγmγβmcosQmCm-iρmγβmsinQmDm
τm=iρmγmγαmsinPmAm-ρmγmγαmcosPmBm-iρm（γm-1）sinQmCm+ρm（γm-1）cosQmDm（1）
對(duì)于自由表面，我們僅考慮地表面應(yīng)力不存在時(shí)的情況，則上式中的δ0=τ0=0，又有z=z0=0，所以P0=Q0=0，那么化簡(jiǎn)上式可以得到：
-ρ（γ1-1）A0-ρ1γ1γβ1C0=0 ρ1γ1γα1B0-ρ1（γ1-1）D0=0（2）
上式（2）提供了內(nèi)部任意界面在m層中的邊界條件。因?yàn)樵诘趍層界面處有位移及應(yīng)力連續(xù)條件，所以我們將（1）式與（2）式聯(lián)立得到一個(gè)齊次方程，其形式為：Λ（m）V（m）=0。對(duì)該方程進(jìn)行一系列理論推導(dǎo)與求解，最后我們可以得到頻散函數(shù)：
F=（ω，VR）=[U（n-1），iV（n-1），W（n-1），R（n-1），iS（n-1），-U（n-1）]Tn （3）
Knopff快速計(jì)算法計(jì)算頻散函數(shù)的關(guān)鍵部分是不斷由層參數(shù)去遞推新的矩陣元素，根據(jù)m的矩陣元素推出m+1層的矩陣元素直到頻散函數(shù)計(jì)算到n-1層為止。
3 數(shù)值模擬研究
本論文利用基于Knopoff快速計(jì)算法的瑞雷波正演計(jì)算軟件，模擬過(guò)程中采用三層地質(zhì)模型，通過(guò)對(duì)比分析研究巖土層縱波速度和橫波速度對(duì)頻散曲線的影響規(guī)律。對(duì)于縱波速度的影響，我們分層進(jìn)行討論。巖土體模型的參數(shù)設(shè)置如表1所示。
在以上參數(shù)設(shè)定基礎(chǔ)上，保持第二、第三層參數(shù)不變，將第一層縱波速度VP1依次設(shè)為330m/s、250m/s、200m/s、167m/s和143m/s，這樣保證每次輸入的巖土體參數(shù)代表的巖土體橫波速度與縱波速度之比VS / VP依次為0.3、0.4、0.5、0.6和0.7。得到第一層巖土體縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響如圖1所示。
圖1 第一層巖土體縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響
從圖中可以明顯看出，第一層縱波速度從330m/s變化到143m/s，其變化量達(dá)到57%，但是正演得到的瑞雷波頻散曲線在形態(tài)上是基本相同的，瑞雷波速度只是存在一定的變化，最大超過(guò)25m/s，其差值百分比達(dá)到30%。
第二層巖土體的縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響如圖2所示。
圖2 第二層巖土體縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響
從圖上可以清楚地看出，第二層巖土體縱波速度值從500m/s變化到214m/s，其變化量達(dá)到57%。但是正演得到的瑞雷波頻散曲線形態(tài)基本上相同，瑞雷波速度只是在低頻段出現(xiàn)較大的變化，最大變化量可以達(dá)到將近40m/s。
綜上所述，巖土體縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響較小，但是隨著巖土層埋藏深度的增加，其縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的低頻段速度值的影響程度逐漸增加。
參考文獻(xiàn)：
[1]顧功敘.地球物理勘探基礎(chǔ)[M].北京：地質(zhì)出版社，1990.
一：煤層氣測(cè)井的目的
煤礦瓦斯氣（煤層氣）是威脅礦井安全生產(chǎn)的主要因素。同時(shí)煤層氣作為一種潔凈，高效能源已被社會(huì)廣泛認(rèn)識(shí)?？萍颊撐?。煤層氣的勘探開(kāi)發(fā)已被政府和企業(yè)廣泛重視。煤層氣測(cè)井已經(jīng)成為煤層氣勘探開(kāi)發(fā)中的重要組成部分。
煤是一種固體礦產(chǎn)資源，形成于沉積巖系地層。煤層受地質(zhì)構(gòu)造，地層壓力，地層溫度的影響，形成的煤層氣可分為游離氣，溶解氣，和以分子狀態(tài)存在的吸附氣。游離氣，溶解氣在煤層氣中的含量很小，吸附氣占煤層氣的主要成份。是煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的主體。
煤層作為煤層氣的源巖，又是煤層氣的儲(chǔ)集層。煤層氣勘探測(cè)井的主要目的就是評(píng)價(jià)其儲(chǔ)集層煤層氣含量的多少。儲(chǔ)集層的評(píng)價(jià)參數(shù)主要是：源巖煤層的工業(yè)參數(shù)，儲(chǔ)集層的孔隙度，滲透率，和氣體吸附特性參數(shù)。以及煤層的埋深，厚度，溫度，壓力等其他參數(shù)。
二：煤層氣測(cè)井方法的選擇
1：煤層氣測(cè)井的主要地質(zhì)任務(wù)
a: 劃分鉆井剖面巖性，確定煤層的深度，厚度和結(jié)構(gòu)。
b: 測(cè)量鉆井的傾斜角和方位角，校正煤巖層的真厚。
c: 測(cè)量井溫，井壓，了解儲(chǔ)集層的溫度和壓力。
d: 進(jìn)行煤質(zhì)分析，確定煤層的含碳量，灰份，水份級(jí)揮發(fā)份。對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)行含水性，滲透性分析，計(jì)算儲(chǔ)集層的含氣量?？萍颊撐?。
2：煤層氣測(cè)井方法的選擇
結(jié)合石油測(cè)井的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司提出了行業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CUCBM0401-2002 <煤層氣測(cè)井作業(yè)規(guī)程>。該規(guī)程中提出的煤層氣測(cè)井項(xiàng)目如下。
a: 雙側(cè)向視電阻率 (DLL)單位：Ω.M
b: 微球形聚焦電阻率 （MSFL）單位：Ω.M
c: 自然伽瑪 （GR）單位：API
d: 自然電位(SP)單位：mv
e：雙井徑 （CAL1,CAL2）單位：cm
f: 補(bǔ)償密度 （DEN）單位：g/㎝³
g: 補(bǔ)償聲波 （AC）單位：us/m
h: 補(bǔ)償中子 （CNL）單位：PU
i: 井溫(TEMP)單位：℃
j: 井斜傾角和方位角測(cè)量
三：煤質(zhì)評(píng)價(jià)與含氣量的估算
1: 煤質(zhì)評(píng)價(jià)
利用測(cè)井方法計(jì)算煤層煤質(zhì)指標(biāo)和儲(chǔ)集層含氣量到目前為止還沒(méi)有成熟的理論方法。目前在國(guó)內(nèi)外煤層氣測(cè)井解釋中大多采用煤巖層體積密度與煤質(zhì)指標(biāo)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法。建立測(cè)井煤層體積密度響應(yīng)值與煤質(zhì)指標(biāo)的含碳量、灰份含量、水分含量統(tǒng)計(jì)關(guān)系。如圖1、圖2、分別是某地區(qū)煤層的含碳量、灰分和煤的體積密度交會(huì)圖。從圖上可以看出測(cè)井的體積密度和煤巖的成份具有較好的線性關(guān)系。科技論文。
應(yīng)用此方法在對(duì)某井田數(shù)據(jù)經(jīng)回歸得出如下關(guān)系式：
體積密度與固定碳含量的關(guān)系：
Vc=-76.3616*DEN+189.461
體積密度與灰分含量的關(guān)系：
Vsh=71.9*DEN+98.337
體積密度與揮發(fā)份含量的關(guān)系：
Vv=-103.062*DEN+167.503
體積密度與水分的關(guān)系：
Vw=1-Vc-Vsh-Vv
2：儲(chǔ)集層含氣量的估算
經(jīng)對(duì)煤層氣研究發(fā)現(xiàn)，某井田的煤層含氣量和煤的體積密度具有線性關(guān)系。圖3是某井田煤的體積密度和煤層的含氣量的交會(huì)圖。
經(jīng)回歸得出如下公式：
Hg=-45.3229*DEN+80.458
3：結(jié)論：
煤層氣測(cè)井方法的選擇，電阻率法只作為劃分地層巖性剖面的一種重要參數(shù)，密度測(cè)井是劃分煤層，評(píng)價(jià)煤質(zhì)及計(jì)算煤層含氣量的最佳測(cè)井方法。
在用密度測(cè)井計(jì)算煤巖成份及煤層含氣量時(shí)，其回歸公式都是區(qū)域性的。隨地區(qū)、煤階、煤質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造不同，煤層中氣體含量也不盡相同。因此，回歸公式應(yīng)分地區(qū)回歸，以減少計(jì)算誤差。
參考文獻(xiàn)：
（1）周尚忠.煤層氣地球物理測(cè)井系列選擇.中國(guó)煤層氣，3（2）：25-27
中圖分類(lèi)號(hào)：P624文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
科技時(shí)代的到來(lái)，使得各項(xiàng)現(xiàn)代技術(shù)獲得快速發(fā)展。科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用讓人們的工作更加準(zhǔn)確有效，因此，將物探技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)的地質(zhì)勘查工作中，對(duì)地質(zhì)勘查工作的發(fā)展具有十分重要的意義。物探技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用，將大大提高地質(zhì)勘查的速度和質(zhì)量，增強(qiáng)了地質(zhì)勘查工作的有效性，從而提高了生產(chǎn)力的發(fā)展。物探技術(shù)的應(yīng)用使得地質(zhì)勘查工作具有更高的現(xiàn)代化水平，成為地質(zhì)勘查中的一門(mén)新型活躍并且具有重要價(jià)值的勘查方法。但是，由于地質(zhì)勘查工作的復(fù)雜性，物探技術(shù)在實(shí)際地質(zhì)勘查中依舊存在眾多問(wèn)題，這就需要我們進(jìn)行深入的分析和研究。
物探技術(shù)的基本原理
所謂的物探技術(shù)就是指根據(jù)各種巖石之間存在密度、電性、放射性以及磁性等物理性質(zhì)的差異，利用地球物理的原理，選用不同的物理方法和物探設(shè)備，進(jìn)行工程區(qū)地球物理場(chǎng)的變化測(cè)量，以此來(lái)了解其水文地質(zhì)以及工程地質(zhì)條件的一種勘測(cè)方法。目前，由于單一的物探方法具有自身的局限性以及地質(zhì)勘查具有復(fù)雜性，因此，我們?cè)诘刭|(zhì)勘查中常常采用多種物探方法進(jìn)行勘探和測(cè)試，這就形成了綜合物探技術(shù)。綜合物探是基于先進(jìn)電子信息技術(shù)而逐漸發(fā)展起來(lái)的。由于不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有不同的物理特性，物探技術(shù)就是利用這種不同的物理特性，采用精密的電子儀器對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，然后根據(jù)儀器反饋的信息數(shù)據(jù)和圖像，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)做出準(zhǔn)確的定量分析，從而對(duì)勘探地質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石密度和輻射進(jìn)行判斷。通過(guò)綜合物探技術(shù)可以很好的了解各個(gè)巖石層的巖石結(jié)構(gòu)和巖石種類(lèi)進(jìn)而有效地完成地質(zhì)勘查工作，為各種地下礦石能源的開(kāi)采進(jìn)行安全的指導(dǎo)。
物探技術(shù)應(yīng)用對(duì)地質(zhì)勘查的意義及作用
目前，隨著綜合物探技術(shù)的逐漸成熟，已經(jīng)深入到眾多生產(chǎn)行業(yè)和工程領(lǐng)域，尤其是在地質(zhì)勘查方面，取得了良好的勘查、探測(cè)效果。例如，在水文地質(zhì)探測(cè)中的運(yùn)用。在進(jìn)行水文地質(zhì)勘查時(shí)，會(huì)根據(jù)水質(zhì)具有的導(dǎo)電特性和巖石具有的電磁場(chǎng)進(jìn)行綜合物探。再比如，在地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)勘查中的運(yùn)用。通過(guò)有效的綜合物探技術(shù)加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的探測(cè)，可以對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行正確的判斷，從而找出異常結(jié)構(gòu)的位置以及巖層的斷層情況，根據(jù)這些物探數(shù)據(jù)可以對(duì)部分自然災(zāi)害進(jìn)行很好的預(yù)防。另外，可以運(yùn)用于工程測(cè)量的檢測(cè)和考古行業(yè)。在工程建設(shè)前通過(guò)物探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查，從而保證了施工的安全以及建筑的建成后的質(zhì)量安全。應(yīng)用于考古行業(yè)可以根據(jù)被測(cè)物體的物理性質(zhì)，進(jìn)行內(nèi)部的勘查與檢測(cè)，從而幫助考古人員判斷出文物的準(zhǔn)確位置。
因此，隨著科學(xué)技術(shù)和信息時(shí)代的不斷發(fā)展，使得綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘探中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。將物探技術(shù)應(yīng)用與地質(zhì)勘查工作中，通過(guò)綜合物探的數(shù)據(jù)信息，可以幫助地質(zhì)勘查工作者進(jìn)行精確的判斷，從而減少工作失誤，方便勘查工作的順利進(jìn)行，提高地質(zhì)勘查工作者的工作效率，降低工作強(qiáng)度。另外，將綜合物探技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)勘查領(lǐng)域，對(duì)我國(guó)的地質(zhì)勘查工作的發(fā)展有著重要意義，有利于生產(chǎn)力的提高，從而促進(jìn)國(guó)家建設(shè)提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力。
綜合物探技術(shù)的方法
由于地質(zhì)勘查工作的復(fù)雜性，針對(duì)不同的環(huán)境往往采用不同的物探技術(shù)，因此進(jìn)行地質(zhì)勘查的綜合物探技術(shù)的方法有很多。
電磁法
電磁法主要是指根據(jù)巖層具有導(dǎo)電性的特點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)，從而達(dá)到地質(zhì)勘查的目的。電磁法根據(jù)不同的工作原理，又可以分為連續(xù)電磁法和瞬變電磁法兩種情況。它們主要應(yīng)用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘查和金屬礦床的尋找。其中，瞬變電磁法可以通過(guò)一定的電源裝置，利用電磁場(chǎng)的脈沖特點(diǎn)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)射電磁場(chǎng)，從而對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的勘查與探測(cè)，尤其是在水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘查中，瞬變電磁法發(fā)揮了重要作用。
電流法
電流法是一種根據(jù)不同巖石之間具有的電阻率和含水性進(jìn)行的物探技術(shù)方法。通過(guò)電流法探測(cè)出不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的巖石電阻率，然后根據(jù)這些電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的判斷與分析，從而確定地質(zhì)結(jié)構(gòu)中巖石的含水量以及巖石的不同種類(lèi)，以此來(lái)做到對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的定性分析。
天然磁場(chǎng)法
由于巖石本身就具有一定的磁場(chǎng)，因此在進(jìn)行地質(zhì)勘查時(shí)可以利用這種天然的磁場(chǎng)進(jìn)行有效的檢測(cè)。天然磁場(chǎng)法就是根據(jù)巖石自身所具有的磁場(chǎng)進(jìn)行的一種地質(zhì)勘探方法。這種探測(cè)技術(shù)可以通過(guò)巖石磁場(chǎng)的頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，來(lái)詳細(xì)了解不同層次的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。但是，在實(shí)際地質(zhì)勘查過(guò)程中，這種物探技術(shù)方法容易受到外部因素的影響。比如，在地質(zhì)勘查時(shí)使用的電子通訊設(shè)備等都會(huì)對(duì)其造成設(shè)備干擾，從而導(dǎo)致勘探的數(shù)據(jù)變化過(guò)大，不利于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析。
無(wú)線電波法
這種方法，主要是對(duì)地下發(fā)射高頻率電磁波，然后利用這些電磁波的衰減情況進(jìn)行分析，從而促進(jìn)地質(zhì)勘查工作的有效開(kāi)展。當(dāng)電磁波穿過(guò)巖石會(huì)被的磁場(chǎng)吸收從而出現(xiàn)衰減的情況，尤其是遇到斷層是會(huì)發(fā)生明顯衰減的現(xiàn)象，因此在地質(zhì)勘查中根據(jù)這中現(xiàn)象可以準(zhǔn)確判斷斷層的位置。
總而言之，進(jìn)行地質(zhì)勘查的物探技術(shù)有很多，比較常用的有地震波CT成像技術(shù)、聲波測(cè)并技術(shù)、高密度電法勘探技術(shù)以及鉆孔色彩電視全孔壁成像技術(shù)等等，這些技術(shù)對(duì)地質(zhì)勘查工作的有效進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，地質(zhì)勘查工作對(duì)物探技術(shù)的要求也越來(lái)越高，單一的物探技術(shù)方法已經(jīng)難以解決在實(shí)際工作中遇到的各種復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題，因此，我們必須對(duì)物探技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用及問(wèn)題進(jìn)行深入研究，通過(guò)多種物探技術(shù)方法的優(yōu)化組合進(jìn)行地質(zhì)勘查，以此來(lái)提高地質(zhì)勘查工作的有效性，促進(jìn)地質(zhì)勘查工作者判斷的準(zhǔn)確性，提高工作效率。
參考文獻(xiàn)
[中圖分類(lèi)號(hào)] P62 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2013）-2-44-1
0 前言
實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)有色金屬礦山地質(zhì)找礦的突破，不僅是為了發(fā)展我們國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)，也是鞏固我國(guó)在有色金屬礦山地質(zhì)找礦方面的國(guó)際地位的迫切需求。為了使我國(guó)地質(zhì)勘探方面的實(shí)力能夠得到快速有成效的增強(qiáng)，國(guó)務(wù)院在2006年出臺(tái)了《關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定》。在國(guó)家政策的指導(dǎo)下，地質(zhì)工作者們的責(zé)任更加重大，要達(dá)到的要求也更高。加強(qiáng)有色金屬礦山地質(zhì)找礦是整個(gè)地質(zhì)找礦工作改革發(fā)展的重要一環(huán)，但是隨著有色金屬勘查工作方面的程度不斷加深，露出地表的和近地表的有色金屬礦產(chǎn)愈越來(lái)越少。這就需要我們把找礦的目標(biāo)從已經(jīng)大體查明的第一深度空間轉(zhuǎn)變到更深的第二深度空間。
1 需要改進(jìn)的措施
1.1 創(chuàng)新理論，更新觀念
鑒于前言所提到的，為了緩解有色金屬礦產(chǎn)的資源危機(jī)，那么就要加強(qiáng)深部的有色金屬礦產(chǎn)勘探力度。深部找礦在現(xiàn)有的各項(xiàng)技術(shù)條件下是可以實(shí)施的，而且其理論和觀念與我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展理念相符。
鑒于深部找礦是一個(gè)比較新的課題，發(fā)現(xiàn)并勘探到深部的資源對(duì)于我們來(lái)說(shuō)還是個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。這就要求我們?cè)趯?shí)際工作中不斷學(xué)習(xí)，不斷總結(jié)，不斷創(chuàng)新。對(duì)已發(fā)現(xiàn)的深部礦床的區(qū)域地質(zhì)背景、成礦條件（物質(zhì)來(lái)源、構(gòu)造條件）、成礦作用、礦體特征加以研究，不斷完善資料、提高認(rèn)識(shí)、總結(jié)，形成成礦模式，為以后深部找礦工作提供科學(xué)依據(jù)。認(rèn)真地學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)國(guó)外深部找礦的相關(guān)理論和借鑒先進(jìn)的找礦技術(shù)，只有不斷提高認(rèn)識(shí)、不斷創(chuàng)新理論，才能在深部找礦中取得突破。
1.2 理論與實(shí)踐相結(jié)合
在找礦工作中僅僅有了新的觀念和理論還是不夠的，還需要能夠靈活運(yùn)用。對(duì)于礦床學(xué)乃至所有的科學(xué)領(lǐng)域，無(wú)論是理論還是實(shí)踐都是很重要的。對(duì)于做有色金屬礦產(chǎn)勘探開(kāi)發(fā)的地質(zhì)工作者來(lái)說(shuō)，理論與實(shí)踐的結(jié)合是做好工作所必不可少的。而在現(xiàn)今的實(shí)際工作和科研中，最常見(jiàn)的一個(gè)不好現(xiàn)象就是只重理論而忽視實(shí)踐的重要性。一些典型的行為表現(xiàn)在：對(duì)于全面闡釋有色金屬勘探過(guò)程中的實(shí)際現(xiàn)象、全面研究有色金屬礦產(chǎn)特征的成果很少；很重視論文的發(fā)表，而忽略實(shí)際生產(chǎn)工作中的應(yīng)用情況和實(shí)踐檢驗(yàn)中是否合理的情況。而與此相反的是，有些前線工作者擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是卻不注意隨時(shí)更新自身的知識(shí)儲(chǔ)備，不注意補(bǔ)充最新的理論知識(shí)，這都不利于找礦工作的發(fā)展。
有鑒于以上的種種現(xiàn)象，本文提出了以下一些改進(jìn)措施：①堅(jiān)持生產(chǎn)學(xué)習(xí)科研相結(jié)合，實(shí)踐證明，這在大多數(shù)科學(xué)領(lǐng)域都是非常有效的方法，在我們有色金屬礦產(chǎn)勘探領(lǐng)域，也有著十分明顯的效果；②對(duì)于個(gè)人評(píng)價(jià)，應(yīng)該結(jié)合理論成果和實(shí)踐成果，對(duì)有色金屬勘探研究領(lǐng)域取得的成果應(yīng)該分成兩種：一種是理論上的創(chuàng)新，一種是實(shí)際工作中有重要的發(fā)現(xiàn)，兩者不應(yīng)該只取其一，應(yīng)該齊頭并進(jìn)，都考慮到個(gè)人評(píng)價(jià)當(dāng)中；③對(duì)于新進(jìn)單位的年輕人，應(yīng)該先全面培養(yǎng)其綜合科研能力，可以先接觸一下深入研究的綜合性的科研項(xiàng)目，全面打好地質(zhì)方面的基礎(chǔ)能力，為未來(lái)培養(yǎng)長(zhǎng)久人才；④對(duì)于前線工作者，可以定期或者不定期的組織各種培訓(xùn)課程，或者多提供一些去高校進(jìn)修的機(jī)會(huì)，這樣可以使第一線的找礦工作者不僅擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，還能提高他們的學(xué)術(shù)水平，豐富最新的理論知識(shí)，將他們培養(yǎng)成更高一級(jí)的地質(zhì)人才。
1.3 勘查技術(shù)的創(chuàng)新
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種勘探技術(shù)也不斷創(chuàng)新，如地球物理勘探技術(shù)等。傳統(tǒng)的地球物理勘探是以重磁電法、激發(fā)極化法等作為主要的工作方法，而隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，傳統(tǒng)地球物理勘探方法也有了很大的發(fā)展，各種地球物理勘探的新方法和技術(shù)推陳出新。主要包括三維地震技術(shù)、地面高精度重力勘查技術(shù)、地面高精度磁測(cè)技術(shù)、地面瞬變電磁法勘查技術(shù)、可控源音頻大地電磁法、頻譜激電法、井中聲波透視法技術(shù)、地下電磁波法等[1，2]。
同樣，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展也促進(jìn)了數(shù)學(xué)地質(zhì)方法的發(fā)展；遙感技術(shù)也是勘探的重要手段之一，新型傳感器的出現(xiàn)、工作頻率向全波段的延伸、圖像處理技術(shù)的不斷提高，使得遙感技術(shù)在找礦中的作用不斷增大。
以上只是其中的幾個(gè)例子，種種勘查技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，帶來(lái)的是有色金屬地質(zhì)找礦工作取得的成果越來(lái)越大，找礦效率越來(lái)越高。所以我們要不斷尋找更新、更完善的勘查技術(shù)，使之為我們的深部地質(zhì)找礦服務(wù)。
1.4加大資金投入
兵馬未動(dòng)，糧草先行。充足的資金對(duì)于任何一項(xiàng)科學(xué)研究都是必不可少的，何況是地質(zhì)勘探這么一個(gè)高投入高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)。只有有了充足的資金，才能吸納最杰出的地質(zhì)人才，才能使用更先進(jìn)的勘探設(shè)備，得到最全面的地質(zhì)資料，得到更好的勘探效果。
但是這里的加大資金投入并不是盲目的、浪費(fèi)的，而是要用在刀刃上的。必須提前做好完善的預(yù)算，保證專(zhuān)款專(zhuān)用，確保每一分錢(qián)都用得恰到好處。對(duì)于必需大量資金投入的地方絕不吝嗇，對(duì)于可以節(jié)省開(kāi)支的地方也絕不浪費(fèi)，這樣才能使資金的投入和取得的成果成正比。
1.5 建立和健全鼓勵(lì)創(chuàng)新的地質(zhì)人才開(kāi)發(fā)機(jī)制和管理體制
對(duì)任何行業(yè)來(lái)說(shuō)，人才都是核心，地質(zhì)找礦工作也是如此，培養(yǎng)和鼓勵(lì)優(yōu)秀的地質(zhì)人才，也是不可忽視的一個(gè)措施。比如可以改善一線工作者的工作條件，提高野外出工的工資補(bǔ)貼；可以建立更完善的工資分配或者獎(jiǎng)勵(lì)制度，使收入分配更合理，按所取得的成果大小和貢獻(xiàn)比例來(lái)分配；還應(yīng)該加強(qiáng)地質(zhì)人才的專(zhuān)業(yè)能力和業(yè)務(wù)能力培養(yǎng)，培育創(chuàng)新型的新時(shí)代地質(zhì)工作者。只有充分培養(yǎng)和利用各層次的人才，才能更好地促進(jìn)找礦事業(yè)的發(fā)展。
2 結(jié)語(yǔ)
有色金屬礦山地質(zhì)找礦工作在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，我們?cè)诳辈楣ぷ髦幸踩〉昧艘欢ǖ某晒?。但是仍存在很多不足，需要不斷改進(jìn)，不斷采取有效的措施，提高勘探的效率，使未來(lái)的地質(zhì)找礦工作更加順利、更加高效地進(jìn)行，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。
巖土工程勘察是地基設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，主要是為建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，地基處理和施工提供詳細(xì)的工程地質(zhì)資料和技術(shù)參數(shù)。而巖土參數(shù)的合理提供關(guān)系到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。而由于對(duì)巖土工程勘察的重視度不夠，在實(shí)際的勘察工作中存在著各種各樣的問(wèn)題，本文僅就野外勘探工作和巖土工程分析評(píng)價(jià)中的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的措施，旨在糾正巖土勘察中的不規(guī)范行為，提高巖土工程勘察的質(zhì)量，為地基處理和施工提供準(zhǔn)確、詳細(xì)的工程地質(zhì)資料和技術(shù)參數(shù)。
1.巖土工程勘察中常見(jiàn)問(wèn)題
1.1野外勘探工作
巖土工程勘察一般時(shí)間短、任務(wù)重且突擊性強(qiáng)，若勘探前沒(méi)有綜合周密的計(jì)劃，等發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)野外勘察工作已基本完成，若重新補(bǔ)充勘探工作事必會(huì)事倍功半。這集中表現(xiàn)在以下幾方面。
(1)勘探點(diǎn)布設(shè)：基礎(chǔ)形式及結(jié)構(gòu)形式不同，勘探深度不同。如:一般5~6層磚混結(jié)構(gòu)住宅，勘探孔深15m基本可滿(mǎn)足要求,而5層框架結(jié)構(gòu)商場(chǎng)由于柱網(wǎng)的柱荷載大,基礎(chǔ)面積大甚至可能采用樁基,則勘探孔深度15m一般不夠。地層工程地質(zhì)性質(zhì)不同,勘探深度不同。如:埋藏較淺且工程地質(zhì)性質(zhì)好的密實(shí)碎石土及基巖地區(qū)勘探孔深度較淺,而工程地質(zhì)性質(zhì)差的淤泥及松散雜填土地區(qū)勘探孔深度較深,這就要求在勘探前對(duì)勘探區(qū)域地層大致情況有所了解,做到有的放矢。地基復(fù)雜程度不同,勘探點(diǎn)密度不同。免費(fèi)論文。遇復(fù)雜地基情況,應(yīng)按規(guī)范要求加密勘探點(diǎn),不能局限于經(jīng)濟(jì)或時(shí)間等因素而堅(jiān)持原勘探方案不變,否則難以查明場(chǎng)地工程地質(zhì)情況,埋下工程隱患。這種情況在工勘市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈而盲目壓價(jià)的地區(qū)較嚴(yán)重。
(2)野外地層的劃分:野外地層的正確劃分是室內(nèi)資料整理的關(guān)鍵因素,對(duì)較大型的工程,由于施工多采取多鉆機(jī)平行作業(yè)形式,技術(shù)人員較多,各勘探班組往往各行其是,最后資料匯總后難以統(tǒng)一,給室內(nèi)整理帶來(lái)很大困難,為避免這種問(wèn)題應(yīng)將所有技術(shù)人員首先集中到一起共同勘探一到兩個(gè)鉆孔,統(tǒng)一編錄形式,并派專(zhuān)人現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)勘探區(qū)域整體野外分層連線,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理,只有這樣才能更好地保證勘探質(zhì)量。
(3)原位測(cè)試:原位測(cè)試應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行,在施工中常會(huì)出現(xiàn)一些所謂“捷徑”:靜力觸探按規(guī)定應(yīng)定深調(diào)零以減少零漂,有時(shí)圖省事不按要求調(diào)零,造成數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn),尤其在氣溫與地溫相差較大冬天、夏天觸探指標(biāo)相差更大。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)不按規(guī)定進(jìn)行桿長(zhǎng)和孔深校正,在縮徑和孔底有殘留時(shí),不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)貫器沒(méi)落至應(yīng)測(cè)試孔底位置,造成標(biāo)貫數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真。重型及超重型動(dòng)力觸探按規(guī)定需連續(xù)貫入,并定深旋轉(zhuǎn)觸探桿(以減小側(cè)摩阻),但在施工時(shí)由于連續(xù)貫入比較緩慢,且起桿困難或局部地段錘擊不進(jìn)而放棄連續(xù)貫入,使得對(duì)碎石土評(píng)價(jià)本來(lái)就缺乏相應(yīng)手段的觸探指標(biāo)數(shù)據(jù)不夠詳實(shí),因而造成對(duì)碎石類(lèi)土的評(píng)價(jià)困難。
1.2巖土工程分析評(píng)價(jià)
(1)地基均勻性評(píng)價(jià)
高層建筑地基均勻性評(píng)價(jià)按《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》JGJ72-2004之規(guī)定進(jìn)行,但對(duì)一般建筑,GB50021-2001規(guī)定要求進(jìn)行地基均勻性評(píng)價(jià),但沒(méi)有給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià),許多單位參考高層建筑地基均勻性評(píng)價(jià)的方法進(jìn)行評(píng)價(jià),目前,許多專(zhuān)家認(rèn)為這種評(píng)價(jià)方法不太合理,需要各地區(qū)定制相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法。
(2)地基承載力特征值的確定
我國(guó)幅員遼闊,土質(zhì)條件各異,用查表法按GBJ7-89規(guī)范確定地基土承載力值在大多數(shù)地區(qū)可能適合或保守,也可能在某些地區(qū)會(huì)不安全,故GB5007-2002取消了按表格查取承載力的辦法,但大多地區(qū)仍在采用,因?yàn)楹芏嗟貐^(qū)的經(jīng)驗(yàn)不足,沒(méi)有能夠建立起自己的成熟經(jīng)驗(yàn),基本上仍是各勘察單位各自為政,沿用89規(guī)范,更有甚者,故意利用所謂地區(qū)經(jīng)驗(yàn),逃避責(zé)任,降低承
載力指標(biāo),造成工程浪費(fèi)。
(3)地震效應(yīng)問(wèn)題
對(duì)丙類(lèi)建筑可依據(jù)地層f值估算場(chǎng)地地層剪切波速,但對(duì)重要建筑必須進(jìn)行波速測(cè)試。但有的勘察單位用一句“根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)”來(lái)確定覆蓋層厚度,判定場(chǎng)地類(lèi)別,這將對(duì)工程的抗震造價(jià)有很大的影響。另外,地基處理后剪切波速、場(chǎng)地地基土類(lèi)別及場(chǎng)地類(lèi)別是否會(huì)發(fā)生變化呢,這在巖土工程評(píng)價(jià)中很少給予重視。對(duì)飽和粉土或砂土進(jìn)行液化初判時(shí),地下水位的選取應(yīng)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)年平均最高水位,也可按近期內(nèi)年最高水位采用,但很多單位則采用勘探時(shí)量測(cè)的水位,這是不合理的。
(4)基礎(chǔ)方案的選擇
在基礎(chǔ)方案的選擇上,勘察人員應(yīng)同設(shè)計(jì)人共同分析研究,從多個(gè)可行方案中選取既經(jīng)濟(jì)又合理的方案。現(xiàn)大多勘察單位圖省事,既不與設(shè)計(jì)協(xié)商,也不多考慮工程造價(jià),僅提供單一的基礎(chǔ)方案,設(shè)計(jì)方也不問(wèn)原由,拿起就用,可能給工程造價(jià)造成很大的影響。另外,基礎(chǔ)方案的選擇應(yīng)依據(jù)場(chǎng)地地層情況,并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)兩方面綜合分析,忽視任何一方面均可能造成錯(cuò)誤。免費(fèi)論文。
2.巖土工程勘察中常見(jiàn)問(wèn)題的原因分析
以上對(duì)巖土工程勘察中幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了探討，究其原因，主要與以下幾個(gè)因素有關(guān)。
2.1勘察市場(chǎng)不規(guī)范
《建筑工程勘察質(zhì)量管理辦法》第五條、第六條對(duì)勘察收費(fèi)和承攬業(yè)務(wù)有明確規(guī)定。但勘察單位沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，互相壓價(jià)，互相競(jìng)爭(zhēng)，中標(biāo)的勘察費(fèi)很低，致使勘察工作粗糙，勘察手段選擇不合理和布孔不規(guī)范，巖土工程勘察在深度和廣度上還沒(méi)有真正達(dá)到規(guī)范的要求，所以難以滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。
2.2權(quán)責(zé)不明確
《建筑工程勘察質(zhì)量管理辦法》第十六條對(duì)觀測(cè)員、試驗(yàn)員、記錄員、機(jī)長(zhǎng)等現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)接受專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，方可上崗的規(guī)定。但目前勘察單位大量雇傭農(nóng)民工，而這些人員又不懂勘察，又未經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)和教育，就承擔(dān)起開(kāi)鉆機(jī)、取樣、測(cè)試、量測(cè)地下水位，甚至還做起了野外對(duì)土層鑒定與記錄等重要工作。這樣就難免會(huì)出現(xiàn)原位測(cè)試、地下水位量測(cè)等諸多野外作業(yè)的不規(guī)范，難以保證勘察質(zhì)量。因此對(duì)從業(yè)人員的必須經(jīng)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)和教育，取得合格證后方可上崗操作。
2.3缺乏巖土工程專(zhuān)業(yè)人才
專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人才是對(duì)巖土工程正確分析評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。未經(jīng)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)和教育的人在搞勘察，就會(huì)導(dǎo)致地基評(píng)價(jià)力度不足，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)偏于保守，造成工程的浪費(fèi)。因此勘察工程項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，審核人，審定人，國(guó)家也應(yīng)劃定門(mén)檻，讓真正懂行的人員擔(dān)當(dāng)，這樣才能提高勘察隊(duì)伍的整體素質(zhì)，提高工程勘察質(zhì)量，使我們的工程建設(shè)真正建造在既經(jīng)濟(jì)，又安全的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2.4 巖土工程勘察技術(shù)落后
隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的勘察方法和傳統(tǒng)的勘察手段已經(jīng)很難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要。存在著諸多急需解決的巖土工程勘察技術(shù)問(wèn)題。這些問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：野外勘測(cè)中勘測(cè)點(diǎn)的合理布設(shè)問(wèn)題、地質(zhì)界面劃分問(wèn)題、巖土參數(shù)和地基承載力的確定問(wèn)題、對(duì)勘察專(zhuān)業(yè)的野外和室內(nèi)原始資料的整理、分析、利用問(wèn)題。存在上述問(wèn)題的主要原因是巖土工程勘查人員沒(méi)有掌握先進(jìn)的勘察技術(shù)，缺乏建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，缺乏如何辨別真?zhèn)稳未嬲妫a(bǔ)充印證，歸納總結(jié)的能力，無(wú)法滿(mǎn)足工程建設(shè)的需要。
3、巖土工程勘察改進(jìn)的幾點(diǎn)措施
3.1加強(qiáng)巖土工程勘察的體制化建設(shè)和人員培訓(xùn)
目前，巖土工程勘察的地位和作用與國(guó)家和政府給予巖土工程的定位和期望仍有一定的差距。這固然與人們“重設(shè)計(jì)輕勘察”的思維定式有關(guān)，與我國(guó)勘察行業(yè)體制尚未健全有關(guān)，與勘察市場(chǎng)的惡性競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)。在當(dāng)前的形勢(shì)下，如何完善市場(chǎng)準(zhǔn)入制度，加強(qiáng)行業(yè)自律、約束機(jī)制，從根本上杜絕巖土勘察行業(yè)中的弊端，真正體現(xiàn)巖土工程師的價(jià)值，更好地應(yīng)對(duì)進(jìn)入WTO后與國(guó)際接軌的挑戰(zhàn)。
（1）嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)程序、規(guī)范市場(chǎng)行為、推行全程化監(jiān)理
科學(xué)的建設(shè)程序應(yīng)當(dāng)遵循“先勘察、后設(shè)計(jì)、再施工”的原則。不按原則辦事,必然會(huì)受到自然規(guī)律的懲罰。一方面必須仰仗政府主管部門(mén)按國(guó)家的法律、法規(guī),對(duì)項(xiàng)目招投標(biāo)和實(shí)施過(guò)程中的行為主體進(jìn)行全面有效的監(jiān)督管理,另一方面應(yīng)積極推行工程監(jiān)理全程化,采用事前、事中、事后控制相結(jié)合的方法,最大限度地避免不當(dāng)行為的發(fā)生,保證勘察質(zhì)量和投資效益最大化。
（2）嚴(yán)格市場(chǎng)準(zhǔn)入、盡快實(shí)施注冊(cè)土木工程師制度，加強(qiáng)相關(guān)人員培訓(xùn)
經(jīng)過(guò)近年勘察設(shè)計(jì)資質(zhì)換證,對(duì)勘察設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了一定的清理整頓,對(duì)規(guī)范市場(chǎng)起到了一定的作用。但應(yīng)該清醒地看到,我國(guó)的勘察資質(zhì)門(mén)檻很低,尤其是打破行業(yè)壁壘后不同行業(yè)間的銜接過(guò)渡尚未完成,以高級(jí)工程師的數(shù)量來(lái)衡量技術(shù)水平不能如實(shí)反映勘察企業(yè)的技術(shù)實(shí)力。建議盡快實(shí)施注冊(cè)土木工程師制度,通過(guò)采用企業(yè)資質(zhì)和個(gè)人執(zhí)業(yè)資質(zhì)雙重控制來(lái)規(guī)
范勘察市場(chǎng)、促進(jìn)勘察技術(shù)水平的提高。
（3）加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)單位的質(zhì)量認(rèn)證，健全質(zhì)量管理
ISO9001∶2000質(zhì)量管理體系確立了以過(guò)程模式作為標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)?？辈煸O(shè)計(jì)企業(yè)應(yīng)通過(guò)有效應(yīng)量管理體系的要求,運(yùn)用過(guò)程方法,采用PDCA循環(huán)思進(jìn)行巖土工程勘察的實(shí)施和管理,持續(xù)改進(jìn)。提高勘察設(shè)計(jì)的能力,增加顧客的滿(mǎn)意程度。為加入WTO后的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供支持,為勘察設(shè)計(jì)企業(yè)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造條件。
3.2采用先進(jìn)的巖土工程勘察技術(shù)
在健全上述體制的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該注重使用先進(jìn)的巖土工程勘察技術(shù)，提高巖土工程的勘察水平，具體可以采用以下技術(shù)：
（1）在巖土工程勘測(cè)中，為了避免勘探點(diǎn)布置的隨意性，可使用克里格法。免費(fèi)論文。
（2）在巖土工程分析評(píng)價(jià)中，為提高精確度，可使用多道瞬態(tài)面波勘探技術(shù)和高密度點(diǎn)法。
（3）巖土工程勘測(cè)中，為了準(zhǔn)確確定地基承載力特征值，可使用回歸分析
（4）巖土工程勘測(cè)資料的整理中，為了保證成果的正確性，應(yīng)使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
摘 要：鉆孔測(cè)斜成像技術(shù)是通過(guò)測(cè)量鉆孔測(cè)點(diǎn)的頂角、方位角、工具面向角和孔深，經(jīng)過(guò)計(jì)算可知測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置，經(jīng)過(guò)多點(diǎn)測(cè)量，從而得到所打鉆孔的軌跡，以便及時(shí)糾偏，縮小鉆孔預(yù)定軌跡和實(shí)際軌跡的誤差。
關(guān)鍵詞 ：鉆孔；軌跡偏斜；三維視圖；成像技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào)：TD1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000-8772（2014）13-0204-01
1 引言
在煤礦井下鉆進(jìn)工程中，必須根據(jù)地質(zhì)、地層和技術(shù)條件合理設(shè)計(jì)鉆孔的軌跡。但在工程施工中，由于自然、技術(shù)以及人為因素的影響，實(shí)際的鉆孔軌跡往往偏離設(shè)計(jì)軌跡，這種現(xiàn)象稱(chēng)為鉆孔偏斜?？仔钡拇嬖跁?huì)造成以下危害：
（1）鉆具與孔壁間磨損增加、縮短鉆具使用壽命、增加工程量、材料消耗加大，還可造成鉆機(jī)傳遞能量的損失、降低鉆進(jìn)效率；
（2）地質(zhì)孔孔斜超限，影響地質(zhì)資料的可靠程度。
（3）各類(lèi)如疏干孔、電纜孔等需要鉆透巷道的工程孔，由于孔斜的影響，使鉆孔底部偏離原設(shè)計(jì)孔位，需在巷道中做探巷尋找該鉆孔，增加工程費(fèi)用。
2 工程實(shí)例
該孔在2013年6.8-13號(hào)完工，進(jìn)尺74m后開(kāi)始取芯，終孔106m。設(shè)計(jì)傾角55°，方位角37.5°。共取巖芯11組，巖石的分類(lèi)依次為：泥巖、粉砂巖、泥巖、中粒砂巖、粉砂巖、中粒砂巖、粉砂巖、中粒砂巖、泥巖、細(xì)砂巖、泥巖。圖4-7是傾角偏斜情況與深度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，傾角隨深度的增加偏離程度也增加，且呈現(xiàn)出在巖性界面處變化梯度較大的規(guī)律性。
圖2是鉆孔軌跡與設(shè)計(jì)軌跡對(duì)比的三維視圖，圖中藍(lán)色軸線代表Z軸，橙色代表Y軸，紅色代表正東方向X軸，藍(lán)色點(diǎn)折線代表設(shè)計(jì)軌跡，粉紅色的點(diǎn)折線代表實(shí)際鉆孔軌跡。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)際鉆孔偏離設(shè)計(jì)軌道，且在鉆孔淺部時(shí)實(shí)際鉆孔與設(shè)計(jì)鉆孔對(duì)比呈“下沉”狀態(tài)，隨鉆孔深度加大，實(shí)際鉆孔軌跡呈“上漂”狀態(tài)。
3 結(jié)論
從鉆孔的實(shí)際方位角隨孔深變化的關(guān)系曲線中可以發(fā)現(xiàn)，在上述的工程測(cè)斜鉆孔中，實(shí)際的方位角與設(shè)計(jì)方位角都有偏差，從曲線圖上可以分析得出，方位角比傾角波動(dòng)厲害，也有隨孔深增加而變大的不明顯趨勢(shì)，且與傾角在同一坐標(biāo)系下對(duì)比發(fā)現(xiàn)，方位角的變化幅度較傾角幅度。
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一、前言
近年來(lái)，頁(yè)巖氣在非常規(guī)天然氣中異軍突起，已成為全球油氣資源勘探開(kāi)發(fā)的新亮點(diǎn)。據(jù)預(yù)測(cè)，世界頁(yè)巖氣資源量為456萬(wàn)億立方米，主要分布在北美、中亞和中國(guó)、中東和北非、拉丁美洲、前蘇聯(lián)等地區(qū)，與常規(guī)天然氣相當(dāng)。世界上頁(yè)巖氣資源研究和勘探開(kāi)發(fā)最早始于美國(guó)。2009年美國(guó)頁(yè)巖氣年產(chǎn)量接近1000億立方米，超過(guò)中國(guó)常規(guī)天然氣的年產(chǎn)量。除美國(guó)之外，加拿大、澳大利亞、德國(guó)、法國(guó)、瑞典、波蘭等國(guó)也開(kāi)始了頁(yè)巖氣研究和勘探開(kāi)發(fā)。
中國(guó)頁(yè)巖氣富集地質(zhì)條件優(yōu)越，據(jù)專(zhuān)家估算，中國(guó)頁(yè)巖氣可采資源量約為26萬(wàn)億立方米。目前，中國(guó)頁(yè)巖氣資源調(diào)查與勘探開(kāi)發(fā)還處于探索起步階段，至今尚未對(duì)其潛力進(jìn)行全面估算，頁(yè)巖氣資源有利目標(biāo)區(qū)有待進(jìn)一步落實(shí)，勘探開(kāi)發(fā)處于“空白”狀態(tài)。
二、非常規(guī)頁(yè)巖氣的勘探現(xiàn)狀
（一）中國(guó)頁(yè)巖氣的存儲(chǔ)量
中國(guó)的頁(yè)巖地層具有頁(yè)巖氣藏形成的基本地質(zhì)條件，各地質(zhì)歷史時(shí)期頁(yè)巖地層均十分發(fā)育，既有有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)很好一極好標(biāo)準(zhǔn)的南方海相頁(yè)巖地層，也有得天獨(dú)厚的北方湖相頁(yè)巖地層，資源豐富，開(kāi)發(fā)領(lǐng)域廣闊。
（二）中國(guó)頁(yè)巖氣分布
從震旦紀(jì)到中三疊世，中國(guó)南方地區(qū)發(fā)育了廣泛的海相沉積[10～12]，分布面積達(dá)200余萬(wàn)平方公里，累計(jì)最大地層厚度超過(guò)10 km，形成了上震旦統(tǒng)（陡山沱組）、下寒武統(tǒng)、上奧陶統(tǒng)（五峰組）一下志留統(tǒng)（龍馬溪組）、中泥盆統(tǒng)（羅富組）、下石炭統(tǒng)、下二疊統(tǒng)（棲霞組）、上二疊統(tǒng)（龍?zhí)逗痛舐〗M）、下三疊統(tǒng)（青龍組）等8套以黑色頁(yè)巖為主體特點(diǎn)的烴源巖層系。其中下寒武統(tǒng)、上奧陶統(tǒng)五峰組一下志留統(tǒng)龍馬溪組、下二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)等4套烴源巖是區(qū)域主力烴源巖。經(jīng)研究認(rèn)為，南方地區(qū)與美國(guó)東部頁(yè)巖氣產(chǎn)出地區(qū)（阿巴拉契亞等盆地）具有諸多的地質(zhì)可比性（包括頁(yè)巖地質(zhì)時(shí)代、構(gòu)造變動(dòng)強(qiáng)度等），下寒武統(tǒng)、上奧陶一下志留統(tǒng)以及二疊系等地層分布廣泛、厚度大，有機(jī)質(zhì)豐富、成熟度高，是南方地區(qū)區(qū)域上的頁(yè)巖氣發(fā)育最有利層位，四川盆地、鄂東渝西及下?lián)P子地區(qū)是平面上分布的有利區(qū)。在華北一東北地區(qū)，頁(yè)巖氣更可能發(fā)生在主力產(chǎn)油氣層位的底部或下部，區(qū)域上的古生界、鄂爾多斯盆地的中一古生界、松遼盆地的中生界、渤海灣盆地埋藏較淺的古近系等，泥頁(yè)巖累計(jì)厚度在50～2000 m，平均有機(jī)碳含量為1.0%～2.0%，局部平均值可達(dá)4.0%以上。
在西北地區(qū)，頁(yè)巖氣大部分分布在中生界和盆地邊緣埋深較淺的古生界泥頁(yè)巖中。其中吐哈盆地、塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地等均有頁(yè)巖氣成藏的地質(zhì)條件，局部有機(jī)碳含量在30%以上，發(fā)現(xiàn)了典型頁(yè)巖層中局部的天然氣富集。其中，暗色頁(yè)巖發(fā)育的地區(qū)和層位是需要重點(diǎn)研究的領(lǐng)域和目標(biāo)。在吐哈盆地，吐魯番坳陷水西溝群地層廣泛發(fā)育了暗色泥巖和炭質(zhì)泥頁(yè)巖（圖3），炭質(zhì)泥巖累積平均厚度在30 m以上，有機(jī)碳含量一般介于6%～30%；暗色泥頁(yè)巖厚度更大，如八道灣組暗色泥頁(yè)巖厚度一般大于100 m，盆地中北部達(dá)到200m以上，西山窯組暗色泥頁(yè)巖最大厚度大于600 m，有機(jī)質(zhì)的成熟度目前大都處于0.4%～1.5%之間，非常有利于頁(yè)巖氣藏的形成和發(fā)育。
三、非常規(guī)頁(yè)巖氣的勘探前景
（一）中國(guó)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)前景
隨著非常規(guī)氣體勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展，非常規(guī)氣的產(chǎn)量在天然氣總產(chǎn)量中所占的比重將有所增加，有望從2000年的35%增加到2012年的54%。而中國(guó)作為頁(yè)巖氣儲(chǔ)量大國(guó)，具有良好的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)前景。
古生界海相頁(yè)巖具有良好的開(kāi)發(fā)前景。我國(guó)南方地區(qū)是我國(guó)最大的海相沉積巖分布地區(qū)，地層時(shí)代較老，經(jīng)歷的構(gòu)造活動(dòng)期次多，熱演化程度高，發(fā)育多套厚度大、分布穩(wěn)定、有機(jī)質(zhì)豐富的海相硅質(zhì)頁(yè)巖地層。其研究與勘探結(jié)果均已證實(shí)，這些頁(yè)巖地層不僅是優(yōu)質(zhì)的烴源巖，而且已大量生成油氣，尤其是在相對(duì)穩(wěn)定的向斜區(qū)、隆起的底部位等處的頁(yè)巖烴源巖里。
這些地區(qū)泥頁(yè)巖地層厚度大，有機(jī)碳含量平均值普遍較高，有機(jī)質(zhì)熱演化程度適中，是頁(yè)巖氣發(fā)育很有前景的地區(qū)。此外，松遼盆地白堊系頁(yè)巖，準(zhǔn)噶爾盆地南緣上二疊統(tǒng)、中一下侏羅統(tǒng)頁(yè)巖，陜甘寧盆地上三疊統(tǒng)頁(yè)巖以及吐哈盆地中一下侏羅統(tǒng)碳質(zhì)頁(yè)巖是有利的頁(yè)巖氣形成的層系和地區(qū)。
（二）我國(guó)油企針對(duì)非常規(guī)頁(yè)巖氣勘探取得重要進(jìn)展
在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)這場(chǎng)非常規(guī)油氣能源競(jìng)賽中，三桶油再次顯現(xiàn)出領(lǐng)跑架勢(shì)。繼中石化宣布國(guó)內(nèi)首個(gè)大型頁(yè)巖氣田提前進(jìn)入商業(yè)開(kāi)發(fā)、中海油國(guó)內(nèi)第一口頁(yè)巖氣探井順利開(kāi)鉆后，昨日，北京商報(bào)記者從中石油了解到，該公司確定“川南成為四川盆地頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)主戰(zhàn)場(chǎng)”，今明兩年，威遠(yuǎn)區(qū)塊和長(zhǎng)寧區(qū)塊鉆井120多口、建成日產(chǎn)氣700萬(wàn)立方米產(chǎn)能。
（三）目前國(guó)家已將頁(yè)巖氣正式列為獨(dú)立礦種，這對(duì)促進(jìn)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)具有重要意義?！笆濉逼陂g，國(guó)家將加強(qiáng)頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查和評(píng)價(jià)，加大科研攻關(guān)力度，制定頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)政策，初步形成頁(yè)巖氣發(fā)展的資源、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，推進(jìn)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
（四）發(fā)展定位高
國(guó)土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心從2004年開(kāi)始，與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）一起，跟蹤調(diào)研中國(guó)頁(yè)巖氣資源狀況和世界頁(yè)巖氣資源發(fā)展動(dòng)態(tài)。2009年，國(guó)土資源部在重慶綦江縣啟動(dòng)了中國(guó)首個(gè)頁(yè)巖氣資源勘查項(xiàng)目，2010年，確定了黔北、川南、渝東南、渝東北等7個(gè)國(guó)家先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)。國(guó)內(nèi)三大石油公司積極調(diào)整結(jié)構(gòu)和重點(diǎn)，將頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)列為非常規(guī)油氣資源的首位。
四、結(jié)束語(yǔ)
能源安全影響到國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定，世界各國(guó)通過(guò)各種渠道解決自身的能源問(wèn)題，其中最重要的就是尋找替代能源。隨著鉆、完井等生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，非常規(guī)油氣資源越來(lái)越多地得到有效利用，在全球能源供應(yīng)中的地位日益提升，非常規(guī)天然氣資源包括煤層氣、頁(yè)巖氣、水溶氣等。頁(yè)巖氣將成為目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下天然氣工業(yè)化勘探的重要領(lǐng)域和目標(biāo)。
王先彬研究員（以下簡(jiǎn)稱(chēng)王）：關(guān)于石油的非生物成因問(wèn)題，已經(jīng)爭(zhēng)論了一百多年了。到目前為止，可以這么說(shuō)，人類(lèi)所發(fā)掘的油氣多跟有機(jī)成因論有關(guān)。從人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用能源資源的發(fā)展史來(lái)看，人類(lèi)最原始的能源資源是木柴，這是人類(lèi)的第一個(gè)能源時(shí)代。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，需要有更大的能量供給，于是人類(lèi)就開(kāi)始使用煤，這是人類(lèi)的第二個(gè)能源時(shí)代。隨著內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，需要液體燃料，人類(lèi)又開(kāi)始使用石油，從而進(jìn)入了第三個(gè)能源時(shí)代。當(dāng)然，一直到現(xiàn)在，人類(lèi)的能源結(jié)構(gòu)始終不是單一的。邊遠(yuǎn)貧窮的農(nóng)村、山區(qū)里邊照樣燒木柴。
按照現(xiàn)在的說(shuō)法，以目前的石油勘探技術(shù)、理論、觀念，在本世紀(jì)后期，常規(guī)石油就走到頂了，沒(méi)了。但這個(gè)“沒(méi)了”，也不是個(gè)絕對(duì)的概念。為什么呢？因?yàn)橛行┑胤桨凑赵瓉?lái)的勘探技術(shù)還沒(méi)有去找，隨著勘探程度的增加，又有可能會(huì)發(fā)掘新的石油資源。但不管怎樣，似乎現(xiàn)在大家都認(rèn)可，常規(guī)石油已經(jīng)快走到盡頭了。那么下面怎么辦？石油完了以后，怎么辦？在這種背景下，既然常規(guī)有機(jī)成因說(shuō)快走到頭了，那么無(wú)機(jī)成因說(shuō)的觀點(diǎn)自然會(huì)引起人們的強(qiáng)烈關(guān)注。
要我來(lái)看，人對(duì)能源的問(wèn)題，不是沒(méi)有出路的。隨著的科學(xué)技術(shù)發(fā)展、觀念的轉(zhuǎn)變，人類(lèi)必然會(huì)找到未來(lái)所需要的能源資源。但是這個(gè)轉(zhuǎn)變，是個(gè)漫長(zhǎng)而艱辛的過(guò)程。上世紀(jì)二、三十年代，西方學(xué)者認(rèn)為中國(guó)是貧油的。為什么貧油？因?yàn)閲?guó)外大量的石油出在中、新生代海相碳酸鹽巖地層中，但中國(guó)以古生代為主的海相地層，時(shí)代老、有機(jī)質(zhì)含量低、熱演化程度高，難以形成巨型油藏。我國(guó)老一輩科學(xué)家們，從玉門(mén)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期艱苦卓絕的努力，提出了“陸相生油理論”。指出，不僅海相地層可以生油，陸相地層也可以生油。大慶油田的發(fā)現(xiàn)，更表明陸相地層不僅能形成油田，還能形成大油田。經(jīng)幾代人不懈努力奮斗，提出和發(fā)展的“中國(guó)陸相生油理論”，指引了中國(guó)石油工業(yè)勘探開(kāi)發(fā)的前進(jìn)方向。陸相石油理論打破了“中國(guó)貧油”的謬論，支撐了中國(guó)石油工業(yè)五十多年的飛躍發(fā)展。
回過(guò)頭來(lái)，我們?cè)倏纯粗袊?guó)古生代海相油氣問(wèn)題。如果說(shuō)，中國(guó)海相地層難以形成大油田，哪么能否形成大氣田呢？
中國(guó)海相碳酸鹽巖的油氣資源前景，一直是人們普遍關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。它直接影響著我國(guó)油氣勘探的戰(zhàn)略部署和勘探投入。迄今我國(guó)油氣資源開(kāi)發(fā)主要集中在埋藏較淺的陸相地層中。后備資源嚴(yán)重不足。世界范圍內(nèi)，諸多大油氣田均產(chǎn)于中、新生代的海相碳酸鹽巖中。但問(wèn)題在于中、新生代時(shí)期，中國(guó)大陸經(jīng)受了強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了極為復(fù)雜的地質(zhì)格局，對(duì)油氣的形成、演化和分布產(chǎn)生了巨大的影響。
天然氣的特殊物理化學(xué)性質(zhì)、多種成因類(lèi)型和來(lái)源，使得它與石油既有一定的聯(lián)系，但其生、運(yùn)、聚、保又與石油存在巨大的差異。從天然氣的特殊性質(zhì)的角度，研究海相碳酸鹽巖的成氣機(jī)制（而不是成油機(jī)制）和運(yùn)移、聚集特征，或許會(huì)使我們對(duì)我國(guó)碳酸鹽巖有新的認(rèn)識(shí)。中國(guó)高演化的海相碳酸鹽巖地區(qū)，應(yīng)以尋找天然氣為主要勘探方向。普光和塔河大氣田的發(fā)現(xiàn)，為此提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。由于觀念、理念的轉(zhuǎn)變，我們的天然氣產(chǎn)量提高了，占的比重越來(lái)越大，大家都在用?。?/p>
我們?cè)賮?lái)談?wù)劮浅Ｒ?guī)油氣資源。應(yīng)該說(shuō)“常規(guī)”和“非常規(guī)”是一個(gè)相對(duì)的概念。按現(xiàn)行理論、勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)和工藝，可大規(guī)模生產(chǎn)的就是常規(guī)。非常規(guī)油氣則是指，尚缺乏堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，或缺乏成熟的勘探技術(shù)和工藝途徑，尚不能大規(guī)模生產(chǎn)，但又顯示了巨大資源前景的油氣資源。比如，深層天然氣、煤層氣、致密巖氣、水溶氣、天然氣水合物，以及非生物成因天然氣等。當(dāng)前，被世人稱(chēng)之為“頁(yè)巖氣革命”的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)問(wèn)題，也引起廣泛的關(guān)注和興趣。頁(yè)巖氣開(kāi)采的確使美國(guó)能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨變。但是，能否在世界其他地區(qū)復(fù)制，尚存在很大疑問(wèn)。中國(guó)頁(yè)巖氣賦存的地質(zhì)條件與美國(guó)大相徑庭?，F(xiàn)行資源潛力調(diào)查和評(píng)價(jià)精準(zhǔn)度改善，開(kāi)發(fā)工藝技術(shù)水平效率的提高，以及減少大量水資源消耗、相應(yīng)的環(huán)境安全和開(kāi)采成本等，均是需冷靜思考和認(rèn)真研究、解決的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。
人們常談到氫氣是清潔、高效、無(wú)污染的能源（氫氣燃燒釋放大量能量，僅產(chǎn)生水）。就此而言，氫氣可作為能源。但在自然界能否形成獨(dú)立的能源資源，卻又是另一回事。自然界氫氣含量極低，不可能聚集成為資源。如果認(rèn)為自然界存在巨量的水就是氫氣資源，這在概念上是非常錯(cuò)誤的。因?yàn)閺乃茪浔仨毾拇罅康钠渌茉?，比如，太?yáng)能、核能、電能、天然氣等能源。因此，確切地說(shuō)氫氣不是能源資源，而僅僅是能量載體?，F(xiàn)今，氫氣用做能源必然以消耗其它能源為代價(jià)，人類(lèi)進(jìn)入氫能源時(shí)代尚為時(shí)過(guò)早?！皻淙剂想姵亍背霈F(xiàn)固然可減小城市大氣污染，但不能減少制氫所消耗的能源和可能污物排放問(wèn)題。世界上從來(lái)就沒(méi)有免費(fèi)午餐。
記：那您覺(jué)得氫動(dòng)力汽車(chē)有可能成為一代產(chǎn)品嗎？
王：氫動(dòng)力是可以的，問(wèn)題是怎么制氫。城市里面開(kāi)出幾輛氫動(dòng)力汽車(chē)很時(shí)髦，看起來(lái)也挺好的。但這種情況下，你就得消耗別的地方的能源資源，消耗別的地方的環(huán)境質(zhì)量，來(lái)得到你所謂的城市發(fā)展、清潔。
記：我覺(jué)得您有很強(qiáng)的懷疑精神，您的學(xué)問(wèn)做得有點(diǎn)老子說(shuō)的“恍兮惚兮”的感覺(jué)，不確定性非常大。
王：人類(lèi)認(rèn)知自然過(guò)程本來(lái)就是從無(wú)知到有知，由不確定趨向于較確定。
記：從科學(xué)原理、科學(xué)實(shí)驗(yàn)上講，您對(duì)石油無(wú)機(jī)成油論是持贊成態(tài)度呢還是否定態(tài)度？
王：早在20世紀(jì)70年代初期，我就開(kāi)始關(guān)注、思考“非生物成因烷烴理論”，相繼開(kāi)展了有關(guān)非生物成因天然氣的野外考察、實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試和理論研究，積累了較豐富的基礎(chǔ)資料，至今已40多年了。
記：對(duì)非生物成因油氣這一重大科學(xué)問(wèn)題，您是如何開(kāi)展科學(xué)研究工作的呢？
王：根據(jù)對(duì)“原始非生物成因烷烴理論”的基本認(rèn)識(shí)和理解，以及由此而拓展的相關(guān)地球科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展了大量的研究工作。比如，太陽(yáng)系形成演化和地球原始（前生命）有機(jī)質(zhì)的特征、豐度和演化；地球深部甲烷等烴類(lèi)的熱力學(xué)穩(wěn)定性；地幔流體（氣體）的化學(xué)組成和氧化-還原特征；地球內(nèi)部高溫、高壓和不同氧逸度條件下C-H-O流體體系的組成與演化；地幔脫氣作用與地殼烷烴的賦存狀態(tài)、運(yùn)移和聚集特征等諸多科學(xué)問(wèn)題。
記：您這項(xiàng)研究至少可以證明有一部分天然氣是無(wú)機(jī)成因的？
王：是的。世界眾多地區(qū)的觀察結(jié)果（包括我們的結(jié)果）表明，非生物成因烷烴氣體廣泛存在于眾多地質(zhì)環(huán)境中，但能否形成有商業(yè)價(jià)值的天然氣藏，是廣泛關(guān)注和引發(fā)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。我們同大慶油田的郭占謙教授自上世紀(jì)90年代開(kāi)始，并持續(xù)至今的合作研究成果，表明非生物成因烷烴能夠聚集形成商業(yè)天然氣藏?？梢哉f(shuō)，中國(guó)松遼盆地非生物成因天然氣藏的發(fā)現(xiàn)和確證，為研究和尋找非生物成因天然氣資源，提供了一個(gè)典型實(shí)例。
記：天然氣的無(wú)機(jī)成因說(shuō)我看學(xué)術(shù)界好像基本上達(dá)成共識(shí)了。
王：非生物成因石油和天然氣能否成為油氣資源，這是世界學(xué)術(shù)界和油氣勘探部門(mén)爭(zhēng)論逾百年的科學(xué)難題。要達(dá)成“共識(shí)”，尚為時(shí)過(guò)早，也許會(huì)永遠(yuǎn)如此。不過(guò)雖爭(zhēng)論不休，但也不斷取得了諸多重要進(jìn)展，對(duì)此理論的關(guān)注已波及諸多學(xué)科領(lǐng)域。
記：您覺(jué)得什么原因?qū)е略诳碧介_(kāi)發(fā)這個(gè)實(shí)踐中，對(duì)非生物成因油氣學(xué)說(shuō)重視不夠？
王：事實(shí)上對(duì)有機(jī)成因論的不斷深入研究亦重視不夠。如，我們前面所談及的非常規(guī)天然氣（深層天然氣、煤層氣、致密巖氣、水溶氣、天然氣水合物等）。
記：您在中科院蘭州地質(zhì)所工作，這個(gè)所原來(lái)的主要研究方向是什么？
王：早年主要研究陸相生油理論及其在勘探實(shí)踐中的應(yīng)用，上個(gè)世紀(jì)60年代至今主要研究天然氣成因理論及其在勘探實(shí)踐中的應(yīng)用。
記：那你們跟油田聯(lián)系應(yīng)該非常緊密了？
王：是的。通過(guò)與油田合作，承擔(dān)他們的科研和勘探任務(wù)，我們與諸多油田建立了長(zhǎng)期密切的合作關(guān)系。
記：我看過(guò)您的簡(jiǎn)歷，您當(dāng)過(guò)這個(gè)所的所長(zhǎng)，在您當(dāng)所長(zhǎng)期間，在您力所能及的范圍之內(nèi)，對(duì)改變科學(xué)研究方向、目的和風(fēng)氣能起多大作用？
王：可以說(shuō)是無(wú)能為力。因?yàn)樯婕皞鹘y(tǒng)觀念和理論的強(qiáng)有力約束，也涉及科研任務(wù)、科研經(jīng)費(fèi)、甚至科研人員升職、工資、就業(yè)等社會(huì)環(huán)境因素的制約。
就非生物成因氣研究而言，探索性太強(qiáng)、爭(zhēng)論太大，讓學(xué)生介入的風(fēng)險(xiǎn)自然就很大，因此，我基本不讓他們參與其中。僅讓他們知道我在干什么，或參與野外考察采樣，做些實(shí)驗(yàn)分析等。
我的學(xué)生進(jìn)來(lái)后，我首先要考慮的是他們自身的興趣和愛(ài)好，特別是畢業(yè)后的就業(yè)問(wèn)題。在這種背景下，幫助他們選擇和確定研究方向和選題，通常是給他們半年左右的時(shí)間查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，根據(jù)選題寫(xiě)出綜合評(píng)述報(bào)告和研究方案。要求他們不要羅列文獻(xiàn)，而是要有自己的觀點(diǎn)，凝練出學(xué)位論文要解決的科學(xué)問(wèn)題。這樣一來(lái)他們對(duì)自己如何完成學(xué)位論文已心中有數(shù)，他們所了解和掌握的相關(guān)知識(shí)已遠(yuǎn)勝于我。在完成學(xué)位論文中，他們既有興趣又有信心，我也樂(lè)得輕松、省事。
記：那您的學(xué)生當(dāng)中有人接受您的無(wú)機(jī)成因氣的理論嗎？
“我沒(méi)想過(guò)會(huì)和地質(zhì)科學(xué)打一輩子交道，上中學(xué)時(shí)我的數(shù)理化成績(jī)非常好，高考的時(shí)候沒(méi)有報(bào)這個(gè)專(zhuān)業(yè)，當(dāng)時(shí)不了解地質(zhì)科學(xué)，不知道是怎么回事，談不上喜歡?！?他對(duì)記者說(shuō)。
“得服從國(guó)家分配……”雖然沒(méi)有思想準(zhǔn)備，但是張劉平還是在“國(guó)家需要”這個(gè)樸素的感召下，走上了一條后來(lái)他為之全心奮斗的油氣勘探研究之路。
“我慢慢對(duì)自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生了興趣，一件事情等你做長(zhǎng)了以后，就會(huì)有感情。開(kāi)始我不喜歡學(xué)習(xí)地質(zhì)，更不愿意看石頭，后來(lái)看石頭看出感情來(lái)了，越看越喜歡?！比缃褚咽悄赀^(guò)半百的張劉平博士，描述著他與地質(zhì)結(jié)下不解之緣的那些最初的日子。
上世紀(jì)80年代初，他畢業(yè)于北京大學(xué)地質(zhì)系巖礦與地球化學(xué)專(zhuān)業(yè)，獲得理學(xué)學(xué)士學(xué)位。在學(xué)?！皭?ài)國(guó)進(jìn)步，民主科學(xué)”的熏陶下，張劉平獲得了精細(xì)的系統(tǒng)化訓(xùn)練。
1983年，大學(xué)畢業(yè)的張劉平被分配到華北石油管理局勘探開(kāi)發(fā)研究院。當(dāng)時(shí)的研究院注重年青人的培養(yǎng)，他在26歲時(shí)便獨(dú)立承擔(dān)研究項(xiàng)目了。骨子里的那股子韌勁兒促使他在前人的基礎(chǔ)上不斷開(kāi)拓創(chuàng)新。1995年，他晉升為高級(jí)工程師。這時(shí)的張劉平日趨成熟，隨著環(huán)境的變遷和生活的磨礪，執(zhí)著和堅(jiān)韌成為他性格的一種特質(zhì)。
2000年，對(duì)知識(shí)的渴望促使他又完成了在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球化學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)，其學(xué)位論文用英文撰寫(xiě)，順利通過(guò)國(guó)際著名專(zhuān)家評(píng)審與答辯，獲得理學(xué)博士學(xué)位。與許多不斷求學(xué)的人一樣，張劉平?jīng)]有滿(mǎn)足，他把目光投向下一個(gè)目標(biāo)，到中國(guó)石油大學(xué)（北京）攻讀博士后。在這兩個(gè)階段，他先后得到了阮天健、費(fèi)琪和金之鈞教授嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的教育，“君子治學(xué)處事，立志高遠(yuǎn)卻又基礎(chǔ)扎實(shí)，胸襟開(kāi)闊更能兼察微理”，導(dǎo)師們用自己的言行為這種君子之風(fēng)做了很好的詮釋。
2002年博士后出站，他來(lái)到中科院地質(zhì)與地球物理研究所工作。具有多年基層實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的他在中科院嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕A(chǔ)研究氛圍中，更養(yǎng)成了實(shí)事求是、理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)術(shù)作風(fēng)正派的良好素質(zhì)。定格在腦海中為國(guó)獻(xiàn)身的報(bào)國(guó)之志，在歲月的沖刷下，愈發(fā)亮眼。
張劉平的時(shí)間多是在實(shí)驗(yàn)室里，在計(jì)算機(jī)旁，在論文的字里行間。對(duì)于近乎“苦行”的求學(xué)歷程，他其實(shí)是慶幸的，正是那些年辛苦的積累才成就了日后的厚積薄發(fā)。
30年間，張劉平從一個(gè)躊躇滿(mǎn)志的莘莘學(xué)子，到嶄露頭角的青年才俊，再到知識(shí)淵博的博士，在他背后留下的則是一行行閃耀著智慧光芒和奉獻(xiàn)精神的堅(jiān)實(shí)腳印。他深邃的目光始終放眼未來(lái)，而那目光中的焦點(diǎn)，卻始終落在祖國(guó)石油科技的發(fā)展。
突破性成果從基本概念開(kāi)始
來(lái)到中國(guó)科學(xué)院以后，他全身心地投入到科研中，也是張劉平突破性成果越來(lái)越豐碩的開(kāi)始。
他以流體為主線，從殼幔物質(zhì)交換、殼內(nèi)盆地流體活動(dòng)以及地殼與大氣圈的物質(zhì)交換三方面，研究油氣的生成、運(yùn)移、儲(chǔ)集與散失及相應(yīng)的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)理論與方法。今年，在他和團(tuán)隊(duì)的努力下，中國(guó)油氣勘探技術(shù)再獲重大進(jìn)展――
在油氣勘探技術(shù)系列中，地表油氣地球化學(xué)是一種廉價(jià)、快速和直接的勘探手段，也是應(yīng)用地球化學(xué)的一個(gè)重要分支。它要求以現(xiàn)代地球化學(xué)分析方法所取得的數(shù)據(jù)去幫助尋找油氣藏。其理論基礎(chǔ)是埋藏于地下幾千米的油氣藏中滲漏出的微量烴組分在周?chē)鷰r石和地表土壤及它們所含的流體中形成多種地球化學(xué)暈，造成其中的烴類(lèi)和相關(guān)化合物及其元素含量和同位素比值的變化。含油氣盆地都會(huì)在地表或近地表呈現(xiàn)這種油氣滲漏信號(hào)，這些油氣信號(hào)在地表地球化學(xué)中被稱(chēng)為油氣異常。
雖然經(jīng)過(guò)80多年的發(fā)展，但地表油氣地球化學(xué)仍然存在很多問(wèn)題。一是地表干擾可造成“假異?！保欢堑刭|(zhì)條件的影響使得“真異常消失”；三是油氣異常的多樣性造成預(yù)測(cè)的多解性。這些問(wèn)題的存在使得地表油氣地球化學(xué)并未得到廣泛應(yīng)用。
地表油氣地球化學(xué)的核心問(wèn)題在于如何能夠正確地獲取油氣異常信號(hào)，若能成功獲取并應(yīng)用這些異常，則將會(huì)在油氣勘探領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。
張劉平團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述存在的問(wèn)題提出了新的概念和方法，并取得了良好的應(yīng)用效果。他們首先對(duì)油氣異常開(kāi)展研究，發(fā)現(xiàn)了多種形成機(jī)制和相應(yīng)的多種類(lèi)型的油氣異常，對(duì)于不同類(lèi)型的油氣異常，采用不同的預(yù)測(cè)方式。
“已有的理論與方法之所以不能解決實(shí)際問(wèn)題，往往是在基本概念上存在問(wèn)題，因此研究工作有時(shí)需要從基本概念入手?！睆垊⑵皆诓稍L時(shí)如是說(shuō)。張劉平團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，不區(qū)分異常類(lèi)型的做法會(huì)造成異常解釋具有多解性，同時(shí)也是導(dǎo)致預(yù)測(cè)失敗的重要原因之一。為減少多解性，他們建立了微滲逸（低強(qiáng)度、垂直）和滲逸（高強(qiáng)度、旁側(cè)）兩類(lèi)油氣異常的新概念和相應(yīng)的預(yù)測(cè)方法。如果改了一個(gè)學(xué)科的基本概念，就得對(duì)這個(gè)學(xué)科中的許多理論和方法重新進(jìn)行系統(tǒng)的研究。張劉平團(tuán)隊(duì)勇敢地承擔(dān)了這種艱難的任務(wù)。
提取油氣異常信號(hào)的重要環(huán)節(jié)是異常下限的確定。傳統(tǒng)的異常下限確定公式實(shí)際上僅僅是線性變換，需要人為確定異常下限值，更不能區(qū)分不同類(lèi)型的異常。
張劉平團(tuán)隊(duì)從油氣異常新概念出發(fā)，重新對(duì)異常下限和不同類(lèi)型異常間的界限進(jìn)行了定義，并通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)建立了異常下限和不同類(lèi)型異常間界限的理論公式。進(jìn)而，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、分形幾何和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種方法，并且創(chuàng)建和應(yīng)用邏輯乘聚類(lèi)分析這一新的數(shù)學(xué)方法，最終建立起分類(lèi)識(shí)別油氣異常的新方法。
針對(duì)地表干擾和地質(zhì)條件對(duì)油氣異常的影響造成預(yù)測(cè)成功率低甚至不能預(yù)測(cè)這一難題，張劉平團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究機(jī)理，建立理論模型，采用小波分析等處理手段建立起消除干擾和影響的新方法。
煤炭是中國(guó)的第一能源,煤炭生產(chǎn)在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位。中國(guó)東部許多老礦區(qū)的開(kāi)采深度均在-800m以下,一些新建礦井的覆蓋層厚度便達(dá)600m,開(kāi)采深度為-1000m左右。因此,中國(guó)東部煤礦已經(jīng)進(jìn)入深部開(kāi)采階段。深部開(kāi)采礦井均為高產(chǎn)高效礦井,對(duì)煤田地質(zhì)工作提出了更高的要求,包括查明煤層中落差5m左右的斷層、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài),同時(shí)查明與水文地質(zhì)條件與瓦斯突出條件密切相關(guān)的煤層頂、底板巖性。
目前,煤礦深部開(kāi)采中的地質(zhì)勘探技術(shù)是以地球物理方法為先導(dǎo),其它基礎(chǔ)地質(zhì)手段加以配合,依托計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工作的動(dòng)態(tài)管理是煤礦深部開(kāi)采地質(zhì)勘探的特點(diǎn)。其工作模式可分為三個(gè)層面:1)井田范圍主要可采煤層開(kāi)采地質(zhì)條件評(píng)價(jià);2)采區(qū)地質(zhì)條件勘查;3)綜采工作面地質(zhì)條件超前探測(cè)。
而從現(xiàn)今的發(fā)展方向來(lái)看,煤礦深部開(kāi)采地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展方向是將地球物理方法、基礎(chǔ)地質(zhì)勘探手段與地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。利用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等多元數(shù)據(jù),查明采區(qū)內(nèi)斷層分布、煤層埋藏深度與厚度、巖溶裂隙發(fā)育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統(tǒng)作為平臺(tái)建立礦井多元信息集成系統(tǒng),把三維地震、瞬變電磁、礦井物探、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)等多元信息進(jìn)行復(fù)合、綜合分析后建立預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)模型,實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的信息化、數(shù)字化和可視化,為開(kāi)采地質(zhì)條件的快速評(píng)價(jià)、生產(chǎn)地質(zhì)工作的動(dòng)態(tài)管理、突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)變對(duì)策的制定提供技術(shù)支撐。
煤礦由于受礦井地質(zhì)條件差、斷層發(fā)育、煤厚變化大等地質(zhì)因素的影響,造成生產(chǎn)接續(xù)緊張,單靠一種勘探手段很難摸清煤層賦存狀況及構(gòu)造發(fā)育規(guī)律,采用綜合勘探方法,多種勘探手段結(jié)合并用,地面采用三維物探手段,井下先期施工多用途探巷,配合鉆探及井下物探等手段,針對(duì)影響生產(chǎn)的地質(zhì)因素開(kāi)展各項(xiàng)專(zhuān)題研究,不斷進(jìn)行資料的動(dòng)態(tài)綜合分析,取得了較好的地質(zhì)效果,為礦井的安全高效生產(chǎn)提供了有利的地質(zhì)保障。
合理選擇勘探目的層,充分利用井下巷道,以大流量、大降深的井下放水試驗(yàn)為主,鉆探與物探相結(jié)合,多種方法相互驗(yàn)證、相互補(bǔ)充的綜合水文地質(zhì)勘探方法,是查清類(lèi)似礦井水文地質(zhì)條件,解放受水害威脅的下組煤的有效技術(shù)途徑。
1 傳統(tǒng)水文地質(zhì)勘探
1.1 方法
受巖溶承壓水威脅的礦井,底板突水是各類(lèi)因素綜合作用的結(jié)果,突水機(jī)理主要包括:1)巖溶裂隙水網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育情況,是發(fā)生底板突水的物質(zhì)基礎(chǔ);2)隔水層的厚度及巖性特征,是突水的制約因素;3)采礦活動(dòng)造成底板的破壞,是底板突水的誘導(dǎo)因素;4)斷裂構(gòu)造及原生構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度,是導(dǎo)致底板突水的關(guān)鍵因素;5)水壓與礦壓的偶合作用也是導(dǎo)致底板突水的重要因素。因此,水文地質(zhì)條件的探查范圍包括了巖溶裂隙水網(wǎng)絡(luò)發(fā)育規(guī)律、隔水層的厚度及巖性變化、斷裂構(gòu)造及底板裂隙的發(fā)育規(guī)律及發(fā)育程度、含水層水位變化規(guī)律等。
1.2 傳統(tǒng)方法的局限性
而任何一種單一的勘探方法,只能大致探明某一種突水因素,如:采用傳統(tǒng)的地面鉆探、抽水及注水試驗(yàn),只能探明某一點(diǎn)的巖溶發(fā)育及富水情況,對(duì)于整個(gè)開(kāi)采范圍的富水規(guī)律難以有效的探明。另外,礦井突水是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題,不可能用一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)律進(jìn)行描述,也就是說(shuō),隨著空間的變化,水文地質(zhì)條件發(fā)生變化,各類(lèi)突水因素在突水過(guò)程中的作用相互交替變化,如:斷層導(dǎo)水型突水,構(gòu)造的突水機(jī)理起到了主導(dǎo)作用,而底板破壞型突水,采礦動(dòng)壓是突水的關(guān)鍵因素。因此,要防止底板突水,就必須對(duì)各類(lèi)突水因素進(jìn)行全面探查,有針對(duì)性的實(shí)施綜合治理,才能有效的防止水害事故的發(fā)生。對(duì)水文地質(zhì)條件的探查,采用單一的探查方法顯然是不夠的。
2 采用綜合方式進(jìn)行地質(zhì)勘探
2.1 采區(qū)地面地震勘探
采區(qū)設(shè)計(jì)前,通過(guò)采用地面地震勘探手段,查明采區(qū)構(gòu)造形態(tài)和斷層發(fā)育規(guī)律,查明煤層賦存狀況及底板起伏形態(tài),對(duì)影響開(kāi)采的含水層富水性進(jìn)行評(píng)價(jià),并提出水害防治措施,為采區(qū)設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料。
同時(shí)本階段的主要工作也是進(jìn)一步查明采區(qū)范圍內(nèi)的小構(gòu)造,包括落差5m左右的斷層、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài),根據(jù)采區(qū)銜接的要求,應(yīng)提前布置實(shí)施?，F(xiàn)已成熟的探測(cè)技術(shù)包括三維地震勘探、瞬變電磁法、礦井直流電法和鉆探。地面物探方法較礦井物探方法施工簡(jiǎn)單,探測(cè)效率也高,但受到地表?xiàng)l件的限制。因此,在地表?xiàng)l件允許的前提下,三維高分辨率地震勘探技術(shù)是首選方法。
2.2 微動(dòng)測(cè)深勘查
微動(dòng)是一種在時(shí)間域和空間域都極不規(guī)則的震動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)波動(dòng)理論,微動(dòng)記錄既包含有體波也包含有面波。由于在大多數(shù)情況下,微動(dòng)的震源是在地表面或海底面,在微動(dòng)中的面波成分相對(duì)于體波成分來(lái)說(shuō)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),微動(dòng)測(cè)深勘查方法就是利用這一占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的面波來(lái)反演地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法。同時(shí),依據(jù)觀測(cè)形式的不同微動(dòng)測(cè)深探查主要分為一下幾種形式:1)單點(diǎn)勘查。單點(diǎn)勘查方式觀測(cè)臺(tái)陣,一般由兩個(gè)不同半徑的同心圓(內(nèi)接正三角形)組成,在圓心和圓周上內(nèi)接正三角形頂點(diǎn)處各設(shè)置一套微動(dòng)觀測(cè)儀。這種觀測(cè)方式勘查深度與臺(tái)陣的大小成正比。根據(jù)勘查深度的要求,可采用由3個(gè)或3個(gè)以上不同半徑的同心圓組成觀測(cè)臺(tái)陣;2)測(cè)線勘查。
在煤田勘查這種大面積勘探中,單點(diǎn)勘查已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求?？刹捎脺y(cè)線(剖面)觀測(cè)系統(tǒng),獲得S波速度剖面成果圖。在測(cè)區(qū)內(nèi)按一定間距布置這樣的測(cè)線,可實(shí)現(xiàn)二維微動(dòng)測(cè)深勘探,并反演測(cè)區(qū)三維S波速度結(jié)構(gòu),結(jié)合鉆孔及其它地質(zhì)資料,可進(jìn)一步解釋速度異常區(qū)域的地質(zhì)意義;3)平面探查。在礦區(qū)或者要求更精細(xì)的勘探,在儀器數(shù)量足夠多的情況下可采用平面觀測(cè),并反演測(cè)區(qū)三維S波速度體,從而圈出速度異常體或者面。
2.3 井下鉆探及綜合物探
在放水試驗(yàn)對(duì)主要含水層的富水性達(dá)到宏觀控制(礦井、采區(qū))的基礎(chǔ)上,對(duì)富水區(qū)的每一工作面,針對(duì)不同的條件,采用各種物探手段,探明局部導(dǎo)水構(gòu)造、隔水層變薄帶及局部富水帶,再用少量的鉆探手段進(jìn)一步驗(yàn)證,有針對(duì)性的重點(diǎn)布置注漿改造、疏水降壓等治水工程。
1)井下直流電法透視:從大的范疇來(lái)說(shuō),井下直流電法透視仍屬于礦井直流電法。其目的是探測(cè)采煤工作面內(nèi)部的導(dǎo)水構(gòu)造、底板含水層的集中富水帶。許多礦區(qū)的研究和試驗(yàn)證明,井下直流電法透視是探測(cè)水文地質(zhì)異常區(qū)最為有效的物探方法之一。2)TEM探測(cè):瞬變電磁法(簡(jiǎn)稱(chēng)TEM),它是利用大功率的發(fā)射裝置向鋪設(shè)在地面的矩形線圈(或稱(chēng)發(fā)射框)發(fā)送雙極性大電流,在電流開(kāi)啟和關(guān)斷時(shí),由于電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生電壓脈沖,電壓脈沖的衰減產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)(即一次磁場(chǎng))。一次磁場(chǎng)隨著時(shí)間的推移,在地下介質(zhì)中產(chǎn)生渦流。地下渦流的變化又生產(chǎn)二次磁場(chǎng),由于不同地質(zhì)體其電性特征存在差異,其二次場(chǎng)的衰減亦存在差異。因此,通過(guò)研究二次場(chǎng)的衰減規(guī)律,可達(dá)到推測(cè)、分析地下地質(zhì)異常體的目的。TEM探測(cè)可以探測(cè)不同高程的相對(duì)富水區(qū),以便有針對(duì)性的采取防治水措施。3)彈性波CT:即地震層析成相技術(shù),可以推測(cè)主要構(gòu)造的發(fā)育情況,但由于該項(xiàng)技術(shù)起步比較晚,還有待于進(jìn)一步完善提高。4)瑞利波:利用瑞利波探測(cè)技術(shù)可以對(duì)掘進(jìn)巷道前方的地質(zhì)異常體,特別是斷裂構(gòu)造進(jìn)行超前探查,預(yù)防突遇斷層出水。該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于探測(cè)前方構(gòu)造效果較好。
另外,通過(guò)坑透、槽波、脈沖干擾試驗(yàn)等手段,也可以探測(cè)地質(zhì)及水文地質(zhì)異常區(qū)。綜上所述,對(duì)于受底板巖溶水害威脅的礦區(qū),對(duì)水文地質(zhì)條件的探查,應(yīng)以各種規(guī)模的放水試驗(yàn)為主要探查手段,以此為基礎(chǔ),采用多種物探及鉆探手段,對(duì)局部的水文地質(zhì)異常區(qū)進(jìn)一步查明,達(dá)到相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證,充分體現(xiàn)多種勘探方法的綜合效應(yīng),可取得十分顯著的技術(shù)效果。
3 結(jié)論
煤礦開(kāi)采地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展方向是將地球物理方法、基礎(chǔ)地質(zhì)勘探手段與地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。利用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等多元數(shù)據(jù),查明采區(qū)內(nèi)斷層分布、煤層埋藏深度與厚度、巖溶裂隙發(fā)育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統(tǒng)作為平臺(tái)建立礦井多元信息集成系統(tǒng),把三維地震、瞬變電磁、礦井物探、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)等多元信息進(jìn)行復(fù)合、綜合分析后建立預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)模型,實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的信息化、數(shù)字化和可視化,為開(kāi)采地質(zhì)條件的快速評(píng)價(jià)、生產(chǎn)地質(zhì)工作的動(dòng)態(tài)管理、突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)變對(duì)策的制定提供技術(shù)支撐。
參考文獻(xiàn)
[1]田茂虎,馬培智.埠村煤礦下組煤綜合水文地質(zhì)勘探方法[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2006,33(2):59-60,63.
[2]趙艷斌.綜合地質(zhì)勘探方法在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化,2008,4:49-50.
煤炭是中國(guó)的第一能源，煤炭生產(chǎn)在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位。中國(guó)東部許多老礦區(qū)的開(kāi)采深度均在-800m以下，一些新建礦井的覆蓋層厚度便達(dá)600m，開(kāi)采深度為-1000m左右。因此，中國(guó)東部煤礦已經(jīng)進(jìn)入深部開(kāi)采階段。深部開(kāi)采礦井均為高產(chǎn)高效礦井，對(duì)煤田地質(zhì)工作提出了更高的要求，包括查明煤層中落差5m左右的斷層、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài)，同時(shí)查明與水文地質(zhì)條件與瓦斯突出條件密切相關(guān)的煤層頂、底板巖性。
目前，煤礦深部開(kāi)采中的地質(zhì)勘探技術(shù)是以地球物理方法為先導(dǎo)，其它基礎(chǔ)地質(zhì)手段加以配合，依托計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工作的動(dòng)態(tài)管理是煤礦深部開(kāi)采地質(zhì)勘探的特點(diǎn)。其工作模式可分為三個(gè)層面:1)井田范圍主要可采煤層開(kāi)采地質(zhì)條件評(píng)價(jià);2)采區(qū)地質(zhì)條件勘查;3)綜采工作面地質(zhì)條件超前探測(cè)。
而從現(xiàn)今的發(fā)展方向來(lái)看，煤礦深部開(kāi)采地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展方向是將地球物理方法、基礎(chǔ)地質(zhì)勘探手段與地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。利用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等多元數(shù)據(jù)，查明采區(qū)內(nèi)斷層分布、煤層埋藏深度與厚度、巖溶裂隙發(fā)育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統(tǒng)作為平臺(tái)建立礦井多元信息集成系統(tǒng)，把三維地震、瞬變電磁、礦井物探、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)等多元信息進(jìn)行復(fù)合、綜合分析后建立預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的信息化、數(shù)字化和可視化，為開(kāi)采地質(zhì)條件的快速評(píng)價(jià)、生產(chǎn)地質(zhì)工作的動(dòng)態(tài)管理、突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)變對(duì)策的制定提供技術(shù)支撐。
煤礦由于受礦井地質(zhì)條件差、斷層發(fā)育、煤厚變化大等地質(zhì)因素的影響，造成生產(chǎn)接續(xù)緊張，單靠一種勘探手段很難摸清煤層賦存狀況及構(gòu)造發(fā)育規(guī)律，采用綜合勘探方法，多種勘探手段結(jié)合并用，地面采用三維物探手段，井下先期施工多用途探巷，配合鉆探及井下物探等手段，針對(duì)影響生產(chǎn)的地質(zhì)因素開(kāi)展各項(xiàng)專(zhuān)題研究，不斷進(jìn)行資料的動(dòng)態(tài)綜合分析，取得了較好的地質(zhì)效果，為礦井的安全高效生產(chǎn)提供了有利的地質(zhì)保障。
合理選擇勘探目的層，充分利用井下巷道，以大流量、大降深的井下放水試驗(yàn)為主，鉆探與物探相結(jié)合，多種方法相互驗(yàn)證、相互補(bǔ)充的綜合水文地質(zhì)勘探方法，是查清類(lèi)似礦井水文地質(zhì)條件，解放受水害威脅的下組煤的有效技術(shù)途徑。
1 傳統(tǒng)水文地質(zhì)勘探
1.1 方法
受巖溶承壓水威脅的礦井，底板突水是各類(lèi)因素綜合作用的結(jié)果，突水機(jī)理主要包括:1)巖溶裂隙水網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育情況，是發(fā)生底板突水的物質(zhì)基礎(chǔ);2)隔水層的厚度及巖性特征，是突水的制約因素;3)采礦活動(dòng)造成底板的破壞，是底板突水的誘導(dǎo)因素;4)斷裂構(gòu)造及原生構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度，是導(dǎo)致底板突水的關(guān)鍵因素;5)水壓與礦壓的偶合作用也是導(dǎo)致底板突水的重要因素。因此，水文地質(zhì)條件的探查范圍包括了巖溶裂隙水網(wǎng)絡(luò)發(fā)育規(guī)律、隔水層的厚度及巖性變化、斷裂構(gòu)造及底板裂隙的發(fā)育規(guī)律及發(fā)育程度、含水層水位變化規(guī)律等。
1.2 傳統(tǒng)方法的局限性
而任何一種單一的勘探方法，只能大致探明某一種突水因素，如:采用傳統(tǒng)的地面鉆探、抽水及注水試驗(yàn)，只能探明某一點(diǎn)的巖溶發(fā)育及富水情況，對(duì)于整個(gè)開(kāi)采范圍的富水規(guī)律難以有效的探明。另外，礦井突水是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，不可能用一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)律進(jìn)行描述，也就是說(shuō)，隨著空間的變化，水文地質(zhì)條件發(fā)生變化，各類(lèi)突水因素在突水過(guò)程中的作用相互交替變化，如:斷層導(dǎo)水型突水，構(gòu)造的突水機(jī)理起到了主導(dǎo)作用，而底板破壞型突水，采礦動(dòng)壓是突水的關(guān)鍵因素。因此，要防止底板突水，就必須對(duì)各類(lèi)突水因素進(jìn)行全面探查，有針對(duì)性的實(shí)施綜合治理，才能有效的防止水害事故的發(fā)生。對(duì)水文地質(zhì)條件的探查，采用單一的探查方法顯然是不夠的。
2 采用綜合方式進(jìn)行地質(zhì)勘探
2.1 采區(qū)地面地震勘探
采區(qū)設(shè)計(jì)前，通過(guò)采用地面地震勘探手段，查明采區(qū)構(gòu)造形態(tài)和斷層發(fā)育規(guī)律，查明煤層賦存狀況及底板起伏形態(tài)，對(duì)影響開(kāi)采的含水層富水性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出水害防治措施，為采區(qū)設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料。
同時(shí)本階段的主要工作也是進(jìn)一步查明采區(qū)范圍內(nèi)的小構(gòu)造，包括落差5m左右的斷層、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài)，根據(jù)采區(qū)銜接的要求，應(yīng)提前布置實(shí)施。現(xiàn)已成熟的探測(cè)技術(shù)包括三維地震勘探、瞬變電磁法、礦井直流電法和鉆探。地面物探方法較礦井物探方法施工簡(jiǎn)單，探測(cè)效率也高，但受到地表?xiàng)l件的限制。因此，在地表?xiàng)l件允許的前提下，三維高分辨率地震勘探技術(shù)是首選方法。
2.2 微動(dòng)測(cè)深勘查
微動(dòng)是一種在時(shí)間域和空間域都極不規(guī)則的震動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)波動(dòng)理論，微動(dòng)記錄既包含有體波也包含有面波。由于在大多數(shù)情況下，微動(dòng)的震源是在地表面或海底面，在微動(dòng)中的面波成分相對(duì)于體波成分來(lái)說(shuō)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，微動(dòng)測(cè)深勘查方法就是利用這一占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的面波來(lái)反演地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法。同時(shí)，依據(jù)觀測(cè)形式的不同微動(dòng)測(cè)深探查主要分為一下幾種形式:1)單點(diǎn)勘查。單點(diǎn)勘查方式觀測(cè)臺(tái)陣，一般由兩個(gè)不同半徑的同心圓(內(nèi)接正三角形)組成，在圓心和圓周上內(nèi)接正三角形頂點(diǎn)處各設(shè)置一套微動(dòng)觀測(cè)儀。這種觀測(cè)方式勘查深度與臺(tái)陣的大小成正比。根據(jù)勘查深度的要求，可采用由3個(gè)或3個(gè)以上不同半徑的同心圓組成觀測(cè)臺(tái)陣;2)測(cè)線勘查。轉(zhuǎn)貼于 在煤田勘查這種大面積勘探中，單點(diǎn)勘查已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求?？刹捎脺y(cè)線(剖面)觀測(cè)系統(tǒng)，獲得S波速度剖面成果圖。在測(cè)區(qū)內(nèi)按一定間距布置這樣的測(cè)線，可實(shí)現(xiàn)二維微動(dòng)測(cè)深勘探，并反演測(cè)區(qū)三維S波速度結(jié)構(gòu)，結(jié)合鉆孔及其它地質(zhì)資料，可進(jìn)一步解釋速度異常區(qū)域的地質(zhì)意義;3)平面探查。在礦區(qū)或者要求更精細(xì)的勘探，在儀器數(shù)量足夠多的情況下可采用平面觀測(cè)，并反演測(cè)區(qū)三維S波速度體，從而圈出速度異常體或者面。
2.3 井下鉆探及綜合物探
在放水試驗(yàn)對(duì)主要含水層的富水性達(dá)到宏觀控制(礦井、采區(qū))的基礎(chǔ)上，對(duì)富水區(qū)的每一工作面，針對(duì)不同的條件，采用各種物探手段，探明局部導(dǎo)水構(gòu)造、隔水層變薄帶及局部富水帶，再用少量的鉆探手段進(jìn)一步驗(yàn)證，有針對(duì)性的重點(diǎn)布置注漿改造、疏水降壓等治水工程。
1)井下直流電法透視:從大的范疇來(lái)說(shuō)，井下直流電法透視仍屬于礦井直流電法。其目的是探測(cè)采煤工作面內(nèi)部的導(dǎo)水構(gòu)造、底板含水層的集中富水帶。許多礦區(qū)的研究和試驗(yàn)證明，井下直流電法透視是探測(cè)水文地質(zhì)異常區(qū)最為有效的物探方法之一。2)TEM探測(cè):瞬變電磁法(簡(jiǎn)稱(chēng)TEM)，它是利用大功率的發(fā)射裝置向鋪設(shè)在地面的矩形線圈(或稱(chēng)發(fā)射框)發(fā)送雙極性大電流，在電流開(kāi)啟和關(guān)斷時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生電壓脈沖，電壓脈沖的衰減產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)(即一次磁場(chǎng))。一次磁場(chǎng)隨著時(shí)間的推移，在地下介質(zhì)中產(chǎn)生渦流。地下渦流的變化又生產(chǎn)二次磁場(chǎng)，由于不同地質(zhì)體其電性特征存在差異，其二次場(chǎng)的衰減亦存在差異。因此，通過(guò)研究二次場(chǎng)的衰減規(guī)律，可達(dá)到推測(cè)、分析地下地質(zhì)異常體的目的。TEM探測(cè)可以探測(cè)不同高程的相對(duì)富水區(qū)，以便有針對(duì)性的采取防治水措施。3)彈性波CT:即地震層析成相技術(shù)，可以推測(cè)主要構(gòu)造的發(fā)育情況，但由于該項(xiàng)技術(shù)起步比較晚，還有待于進(jìn)一步完善提高。4)瑞利波:利用瑞利波探測(cè)技術(shù)可以對(duì)掘進(jìn)巷道前方的地質(zhì)異常體，特別是斷裂構(gòu)造進(jìn)行超前探查，預(yù)防突遇斷層出水。該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于探測(cè)前方構(gòu)造效果較好。
另外，通過(guò)坑透、槽波、脈沖干擾試驗(yàn)等手段，也可以探測(cè)地質(zhì)及水文地質(zhì)異常區(qū)。綜上所述，對(duì)于受底板巖溶水害威脅的礦區(qū)，對(duì)水文地質(zhì)條件的探查，應(yīng)以各種規(guī)模的放水試驗(yàn)為主要探查手段，以此為基礎(chǔ)，采用多種物探及鉆探手段，對(duì)局部的水文地質(zhì)異常區(qū)進(jìn)一步查明，達(dá)到相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，充分體現(xiàn)多種勘探方法的綜合效應(yīng)，可取得十分顯著的技術(shù)效果。
3 結(jié)論
煤礦開(kāi)采地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展方向是將地球物理方法、基礎(chǔ)地質(zhì)勘探手段與地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。利用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等多元數(shù)據(jù)，查明采區(qū)內(nèi)斷層分布、煤層埋藏深度與厚度、巖溶裂隙發(fā)育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統(tǒng)作為平臺(tái)建立礦井多元信息集成系統(tǒng)，把三維地震、瞬變電磁、礦井物探、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)等多元信息進(jìn)行復(fù)合、綜合分析后建立預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的信息化、數(shù)字化和可視化，為開(kāi)采地質(zhì)條件的快速評(píng)價(jià)、生產(chǎn)地質(zhì)工作的動(dòng)態(tài)管理、突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)變對(duì)策的制定提供技術(shù)支撐。
參考文獻(xiàn)
[1]田茂虎，馬培智.埠村煤礦下組煤綜合水文地質(zhì)勘探方法[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2006，33(2):59-60，63.
[2]趙艷斌.綜合地質(zhì)勘探方法在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2008，4:49-50.
