地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中的應(yīng)用

摘 要：在煤礦巖體工程勘察中，地球物理測(cè)井技術(shù)可以具有廣泛的應(yīng)用，地球物理測(cè)井技術(shù)包含很多測(cè)井技術(shù)，其中，較為常用的聲波測(cè)井技術(shù)，本文首先介紹了地球物理測(cè)井技術(shù)與聲波測(cè)井技術(shù)，然后探討了地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中的應(yīng)用，勘察工程的不同情況，需要不同的地球物理測(cè)井技術(shù)，并探討了在使用測(cè)井技術(shù)過程中需要注意的問題，最后本文介紹了一個(gè)地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：地球物理測(cè)井技術(shù)；煤礦巖體工程勘測(cè)；應(yīng)用

近年來，在隧道工程、土木工程、水資源勘測(cè)以及煤礦巖體工程勘測(cè)等領(lǐng)域中，地球物理測(cè)井技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。尤其是在煤礦巖體工程勘測(cè)領(lǐng)域，一些國家勘察技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，將測(cè)井技術(shù)作為衡量煤層是否優(yōu)質(zhì)或者合格的標(biāo)準(zhǔn)。此外，地球物理測(cè)井技術(shù)還可以用來計(jì)算煤層底板的坐標(biāo)，測(cè)量礦井溫度場(chǎng)變化情況，確定煤層穩(wěn)定可靠性以及定位煤礦井中出現(xiàn)漏水等安全隱患問題發(fā)生的地點(diǎn)等。地球物理測(cè)井技術(shù)在我國的使用時(shí)間較早，但是勘察深度相對(duì)較淺，主要用于勘察地下是否有煤。而事實(shí)上，地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘測(cè)中還有很多其他應(yīng)用，這是我們應(yīng)該進(jìn)一步探索談?wù)搼?yīng)用的方向。本文主要結(jié)合應(yīng)用理論以及實(shí)例探討地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中的應(yīng)用。

1 地球物理測(cè)井技術(shù)與聲波測(cè)井技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中中，經(jīng)常使用到的地球物理測(cè)井技術(shù)主要有：地層產(chǎn)狀測(cè)井技術(shù)、核磁共振測(cè)井技術(shù)、磁定位測(cè)井技術(shù)、深幅測(cè)井技術(shù)、全波列測(cè)井技術(shù)伽馬測(cè)井技術(shù)、中子測(cè)井技術(shù)、電極測(cè)井技術(shù)、測(cè)溫測(cè)井技術(shù)、電阻法測(cè)井技術(shù)、密度測(cè)井技術(shù)以及聲波測(cè)井技術(shù)等。其中，聲波測(cè)井技術(shù)（包括超聲成像測(cè)井技術(shù)、聲波時(shí)差測(cè)井技術(shù)等）應(yīng)用最為廣泛。

聲波測(cè)井技術(shù)主要是利用聲波對(duì)巖體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，在實(shí)際勘察中，煤礦巖體中的固體介質(zhì)一般都是非均勻各向異性的，所以在對(duì)聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析的時(shí)候，需要使用一定公式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。在大多數(shù)情況下，聲波速度與黏土含量是成反比（但在一些異常區(qū)域，也會(huì)存在聲波速度與黏土含量成正比的情況）。同時(shí)，聲波速度和巖石強(qiáng)度也存在一定關(guān)系，一般用函數(shù)公式來表達(dá)它們之間的關(guān)系。

2 地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中的應(yīng)用

地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中應(yīng)用非常廣泛，雖然目前在我國應(yīng)用水平還處于基礎(chǔ)層次，即使在發(fā)達(dá)國家，其應(yīng)用也多處于探討階段，但是如果將所有的勘察數(shù)據(jù)都充分利用起來，地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中主要可以應(yīng)用到以下幾個(gè)方面：（1）確定煤炭有無情況；（2）確定煤層的厚度、深度以及水含量炭灰含量等結(jié)構(gòu)情況；（3）勘察煤礦巖體中含有的水、砂、泥數(shù)量以及結(jié)構(gòu)層次等，并初步建立煤礦巖體剖面，從而推斷地質(zhì)層形成年代，并比較煤礦巖體層的物性，建立地質(zhì)剖面；（4）勘察煤礦巖體層的產(chǎn)狀，研究其構(gòu)造、沉積環(huán)境以及變化規(guī)律等；（5）勘察并評(píng)價(jià)巖體地下溫度場(chǎng)；（6）勘察評(píng)價(jià)固井質(zhì)量以及對(duì)套管深度進(jìn)行校驗(yàn)；（7）勘察煤礦巖體力學(xué)參數(shù)；（8）通過勘察數(shù)據(jù)確定鉆孔的方位角以及頂角；（9）初步勘察并定性評(píng)價(jià)煤礦巖體層的孔隙度、氣含量以及滲透率等，并確定含水層之間的補(bǔ)水關(guān)系。此外，地球物理測(cè)井技術(shù)也可以提供其他相關(guān)對(duì)煤礦資源合理利用有利的數(shù)據(jù)并作出評(píng)價(jià)。

在煤礦巖體工程勘察中，對(duì)地球物理測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）要注意測(cè)井參數(shù)的選擇，測(cè)井參數(shù)的選擇主要是鉆孔參數(shù)的選擇，對(duì)不同地質(zhì)鉆孔以及把不同勘察角度的鉆孔，需要采用不同的方法，選擇不同的數(shù)據(jù)。例如，勘察鉆孔的煤層情況，可以采用地層產(chǎn)狀測(cè)井技術(shù)、電極測(cè)井技術(shù)、核磁共振測(cè)井技術(shù)以及超聲成像測(cè)井技術(shù)等方法勘察補(bǔ)償中子、補(bǔ)償聲波、補(bǔ)償密度、井溫以及雙井徑等；勘察鉆孔的水文情況，可以選擇中子測(cè)井技術(shù)、超聲成像測(cè)井技術(shù)等，結(jié)合擴(kuò)散法以及流量測(cè)井技術(shù)等必備地球物理測(cè)井技術(shù)進(jìn)行勘察；勘察鉆孔的地質(zhì)情況，可以使用超聲成像測(cè)井技術(shù)以及聲波時(shí)差測(cè)井技術(shù)等；勘察鉆孔的溫度場(chǎng)情況，可以采用近似穩(wěn)態(tài)測(cè)溫測(cè)井技術(shù)、穩(wěn)態(tài)測(cè)溫測(cè)井技術(shù)以及簡(jiǎn)易測(cè)溫測(cè)井技術(shù)等；勘察鉆孔的固井質(zhì)量，可以采用磁定位測(cè)井技術(shù)、深幅測(cè)井技術(shù)以及全波列測(cè)井技術(shù)等。

（2）勘察數(shù)據(jù)資料的處理，一般利用地球物理測(cè)井技術(shù)對(duì)勘察到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析處理的步驟主要包括預(yù)處理步驟，將勘察到的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，對(duì)曲線進(jìn)行分層，分析工程的煤質(zhì)以及巖性以及輸出圖件。

（3）注意對(duì)勘測(cè)的資料進(jìn)行解釋，包括曲線識(shí)別，分析解釋井下溫度資料，對(duì)工程中的巖體層以及煤礦進(jìn)行定性分析，對(duì)煤層厚度進(jìn)行分析解釋以及分析解釋含水層以及斷層等。

（4）綜合對(duì)比測(cè)井曲線。其對(duì)比的核心主要是取現(xiàn)異常情況的對(duì)比，其方法主要包括：異常曲線形態(tài)對(duì)比法，異常曲線寬度和幅度對(duì)比法，特殊異常曲線對(duì)比法以及異常曲線組合規(guī)律對(duì)比法等。

3 地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中的應(yīng)用實(shí)例

本文以國外某煤礦巖體工程勘察為例，探討地球物理測(cè)井技術(shù)在其中的應(yīng)用。在該煤礦巖體工程中，煤層上方有三個(gè)鉆孔。

3.1 勘察鉆孔的地質(zhì)分布情況，通過觀測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)鉆孔內(nèi)存在普通錨桿支撐不起來的軟巖區(qū)域，我們利用地球物理測(cè)井技術(shù)中的聲波測(cè)井技術(shù)對(duì)鉆孔進(jìn)行勘察，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過數(shù)據(jù)曲線以及經(jīng)驗(yàn)公式可以得出軟巖區(qū)域的分布情況，同時(shí)，我們可以看出煤層的分層以及劈裂情況，發(fā)現(xiàn)鉆孔中黏土含量較少，并且煤層中間有一個(gè)堅(jiān)硬的礫巖斷裂河道。

3.2 識(shí)別研究關(guān)鍵層，關(guān)鍵層在控制煤礦巖體壓力中具有重要作用，在一定時(shí)期內(nèi)，堅(jiān)硬礫巖斷裂河道可以起到關(guān)鍵層的作用，對(duì)關(guān)鍵層的探究，可以利用地球物理測(cè)井技術(shù)，結(jié)合三維地震勘探技術(shù)，探討煤礦巖體的性質(zhì)。

3.3 地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程突水事故中的應(yīng)用。我國煤礦巖體工程中，突水事故發(fā)生頻率相對(duì)較高，其原因主要包括：勘察潛在構(gòu)造的技術(shù)不精以及對(duì)導(dǎo)水管道的分布情況了解不夠。后一個(gè)原因可以通過加強(qiáng)人員培訓(xùn)來避免，前一個(gè)原因，則需要改進(jìn)勘察技術(shù)，而地球物理測(cè)井技術(shù)可以對(duì)有效地檢測(cè)出突水事故的發(fā)生情況。

4 展望及結(jié)論

地球物理測(cè)井技術(shù)是許多種測(cè)井技術(shù)的總稱，在煤礦巖體工程勘察中應(yīng)用廣泛，雖然目前其應(yīng)用水平大部分處在較為基礎(chǔ)的層次，即使較高層次的應(yīng)用研究也多處在探討階段，但是在未來，其發(fā)展即影響將會(huì)越來越大，其應(yīng)用的深度也會(huì)加大。

參考文獻(xiàn)

[1]李增建.頁巖氣儲(chǔ)層地球物理測(cè)井研究進(jìn)展[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（36）.

[2]余常忠，暴迎亮，李苗，等.地球物理測(cè)井技術(shù)在煤炭資源普查中的應(yīng)用[J].陜西煤炭，2011（5）.

[3]葉根喜，姜福興.地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009（7）.

[4]李成虎.測(cè)井技術(shù)在白楊河地區(qū)鈾礦勘查中的應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011（9）.