地球物理測(cè)井在煤礦勘測(cè)中的應(yīng)用

摘 要：隨著煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，煤炭測(cè)量技術(shù)也得到了很大進(jìn)步，文章主要針對(duì)當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的地球物理測(cè)井法進(jìn)行分析和闡述，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人士提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：煤田；地球物理；測(cè)井；應(yīng)用；分析Q

煤炭測(cè)井技術(shù)在歷史發(fā)展的過程中得到了長遠(yuǎn)的進(jìn)步。在1931年法國第一次使用電阻率測(cè)井來測(cè)量煤層，取得的成果是十分好的。我國煤炭開采歷史比較久，但測(cè)井技術(shù)發(fā)展的速度并不快，不過自從1954年建立了我國第一只煤炭測(cè)井隊(duì)，這為我國測(cè)井技術(shù)的發(fā)展帶來了巨大的推進(jìn)作用。從簡單地使用鉆探進(jìn)行劃分煤層，很好地確定了煤層的具體深度，對(duì)于后來各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展起到了有效作用。測(cè)井技術(shù)和測(cè)井儀器的產(chǎn)生最早是在1954年-1985年之間，自從1985年以后測(cè)井技術(shù)和設(shè)備都進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。當(dāng)前使用的煤炭測(cè)井技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了刻度化、精確化、輕便化等，而且還把計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)都應(yīng)用其中，除了能夠收錄相關(guān)數(shù)據(jù)之外，還能夠?qū)y(cè)井?dāng)?shù)值進(jìn)行分析。此外還能夠通過對(duì)單個(gè)孔的檢測(cè)就能夠知道煤層具體范圍和分層情況。當(dāng)前測(cè)井技術(shù)在煤炭開采的過程中被廣泛應(yīng)用，確定煤層區(qū)域和范圍也是這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的主要任務(wù)。

1 鑒定沉積環(huán)境

煤的形成主要受到古時(shí)期地理環(huán)境和氣候變化的影響。能夠聚集煤的盆地其古時(shí)期的環(huán)境不僅決定了煤的特性、周圍巖層的變化規(guī)律，而且還對(duì)煤層的發(fā)育地段位置加以確定。所以，所以說研究煤的形成條件對(duì)于確定煤層的情況具有十分重要的意義，也能夠幫助測(cè)量人員進(jìn)行預(yù)測(cè)。在煤形成環(huán)境中，砂體的粒度以及泥質(zhì)情況等情況都是我們測(cè)量煤層的重要指標(biāo)。在使用測(cè)井技術(shù)的過程中測(cè)井的曲線會(huì)對(duì)這方面進(jìn)行反應(yīng)，而且還能夠區(qū)分出不同巖層的分布，這也就是我們利用曲線配合測(cè)井使用的原因。在對(duì)煤炭底層鑒定中起到了不可忽視的作用。通過對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析還能夠畫出含砂率的情況，使得人們能夠更加清晰的看到砂體的刑天以及煤層之間的關(guān)系。我們通過掌握這些數(shù)據(jù)的相關(guān)性，就能夠通過對(duì)他們的分析來預(yù)測(cè)煤層區(qū)域的具體位置，進(jìn)而讓人員進(jìn)行鉆孔，方便后面的勘探設(shè)計(jì)，我們應(yīng)該對(duì)這方面內(nèi)容加以掌握。

2 煤質(zhì)分析和巖性分析

利用數(shù)字測(cè)井技術(shù)和計(jì)算機(jī)對(duì)密度測(cè)井、聲波測(cè)井、中子測(cè)井等測(cè)井曲線進(jìn)行數(shù)字處理，可以獲得有關(guān)煤質(zhì)指標(biāo)（如含碳量、揮發(fā)分、灰分、水分、發(fā)熱量等）和巖石組分（如砂 、泥的體積百分含量和孔隙度）的定量分析結(jié)果。能夠進(jìn)行煤質(zhì)分析和巖性分析，這是現(xiàn)代煤田測(cè)井的重要特點(diǎn)之一。進(jìn)行煤質(zhì)分析和巖性分析的方法有兩種，即體積模型法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法。

3 確定地層的強(qiáng)度特性

研究巖石的強(qiáng)度特性，這對(duì)于煤礦的礦井建設(shè)和開采具有重要意義，尤其是煤層頂?shù)装宓膹?qiáng)度特性，它直接關(guān)系到開采方案的設(shè)計(jì)和礦井支護(hù)方案的選擇。測(cè)井資料力學(xué)性質(zhì)分析能為工程地質(zhì)勘探提供非常有價(jià)值的巖石力學(xué)性質(zhì)參考。并可以借助測(cè)井資料降低煤的勘探和礦山開發(fā)的成本與風(fēng)險(xiǎn)。利用聲波測(cè)井和密度測(cè)井資料可以較準(zhǔn)確地提供出巖石的各種動(dòng)態(tài)彈性模量，即楊氏模量、切變模量、體積模量和柏松比。

4 進(jìn)行地層對(duì)比及勘探區(qū)的評(píng)價(jià)

利用測(cè)井資料進(jìn)行地層對(duì)比和區(qū)域性的綜合分析研究，可以得到煤層對(duì)比圖、覆蓋層等厚線圖、全部煤層或可采煤層的等厚線圖、等灰分線圖、頂?shù)装宓雀呔€圖等成果圖件，這些資料可以對(duì)煤層的具體層位準(zhǔn)確判定，從而可以準(zhǔn)確地為地質(zhì)方面提供可靠煤層情況，確保勘探區(qū)煤層儲(chǔ)量計(jì)算的準(zhǔn)確性。并對(duì)勘探區(qū)的評(píng)價(jià)以及今后的開發(fā)設(shè)計(jì)都是極為有用的。

5 確定煤的級(jí)別以及計(jì)算洗煤產(chǎn)率

由于火成巖的侵入使煤的級(jí)別逐漸增高（即變質(zhì)程度加深）時(shí)，各種測(cè)井曲線會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如煤的變質(zhì)程度越深，伽瑪-伽瑪曲線的幅值會(huì)越小（密度增大） ，中子曲線會(huì)逐漸降低（含氫量減少） ，電阻率也會(huì)相應(yīng)下降等等。因此，利用諸如密度-電阻率或密度-中子、視電阻率-天然伽瑪交會(huì)圖板，便會(huì)有效地判斷煤層的級(jí)別。利用密度測(cè)井曲線可以預(yù)測(cè)煤的可洗性，即在預(yù)定的某種特定比重條件下洗選原煤時(shí)的產(chǎn)率。國外殼牌公司和 BPB公司在這方面都已有成功的經(jīng)驗(yàn)。

6 地質(zhì)年代界面的劃分

由于地層地質(zhì)年代的改變， 在測(cè)井曲線上往往表現(xiàn)為曲線形態(tài)的突變， 或測(cè)井曲線整體基線值發(fā)生改變，即測(cè)井曲線整體的抬高或落低，根據(jù)這些特性，通過對(duì)同一勘探區(qū)各鉆孔測(cè)井曲線的分析對(duì)比， 結(jié)合地質(zhì)鉆探方面提供的區(qū)域地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行分析， 測(cè)井曲線就能夠有效而準(zhǔn)確地劃分出地質(zhì)年代的界面。

7 斷層點(diǎn)的解釋

斷層點(diǎn)主要可以分為正斷層和逆斷層，正斷層主要變現(xiàn)為能夠使地層出現(xiàn)間距的缺失，而逆斷層則會(huì)使得地層間距出現(xiàn)增加現(xiàn)象。二者的情況變化會(huì)直接在測(cè)井曲線上反應(yīng)出來，我們就能夠根據(jù)這些曲線的變化確定出斷層的基本位置和主要的性質(zhì)，通過對(duì)這些曲線的分析還能夠確定勘測(cè)的地層碎裂帶的特征。

8 工程測(cè)井的應(yīng)用

煤炭勘探的工程測(cè)量上有很多的方法，其中地球物理測(cè)井技術(shù)起到很大的作用。井斜的測(cè)量能夠保證煤層厚度計(jì)算的精確性。井溫的測(cè)量能夠幫助我們繪制出整個(gè)測(cè)量區(qū)域的溫度圖，對(duì)煤層的火燒區(qū)的確定以及地?zé)豳Y源的利用意義是十分深淵的。使用這項(xiàng)測(cè)井技術(shù)還能夠在建筑工程地質(zhì)測(cè)量中起到積極作用。地層傾角設(shè)備能夠測(cè)量出地層傾角的情況，并把傾角的具體變化直接反應(yīng)出來。通過對(duì)整個(gè)區(qū)域的全部鉆井的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析和對(duì)比，我們就能夠所在區(qū)域的地質(zhì)情況加以了解。當(dāng)前井下超聲成像等測(cè)井技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)于我們以后的煤炭開采工作具有重要的作用。

9 計(jì)算聲阻抗與合成地震記錄

我們可以通過測(cè)井測(cè)量技術(shù)來計(jì)算出整個(gè)測(cè)量區(qū)域的聲阻抗和人工分析得到的地震幾率，通過研究這些數(shù)據(jù)，我們能夠了解到地層和地層之間的關(guān)系，以及目的層中反射波的存在和特點(diǎn)，進(jìn)而能夠幫助我們更好地掌握此地區(qū)的地震的資料。在當(dāng)前的地質(zhì)勘測(cè)中，我們能夠通過對(duì)測(cè)井技術(shù)得到的相關(guān)資料校正地震資料的準(zhǔn)確性，效果很明顯。

10 自然電位曲線

地質(zhì)中巖石泥質(zhì)含量的多少直接和巖層的滲透性有直接關(guān)系，而自然電位曲線的確定也和它有著很大的關(guān)系。一般來說，滲透性好的地層在地層水礦化度超過泥漿礦化度的情況，自然電位曲線則會(huì)呈現(xiàn)出異常大的負(fù)值，而滲透性比較差的地層則會(huì)產(chǎn)生異常小的負(fù)值，所以說我們可以根據(jù)自然電位曲線來確定整個(gè)測(cè)量區(qū)域的巖層滲透性。此外，如果巖層中夾雜著泥質(zhì)夾層，如果這個(gè)夾層的厚度比較大，那么就可能在曲線上清晰的反應(yīng)出來。這也就是說在某些地區(qū)，我們不僅可以使用它來測(cè)量巖層的滲透性，還能夠把它和微電極曲線相結(jié)合，進(jìn)而確定煤層儲(chǔ)藏層的厚度。使用該曲線還能夠通過確定地層的電阻情況，這就需要選擇地層厚度大、泥漿侵入淺，泥漿含量低的巖層。然后我們可以根據(jù)已經(jīng)知道的巖層電阻率和泥漿電阻率等相關(guān)數(shù)據(jù)，校正該曲線，方便我們能夠更加了解所在區(qū)域的煤層情況。

綜上所述，地球物理測(cè)井在煤礦勘測(cè)中的廣泛應(yīng)用，我們可以看出當(dāng)前煤炭測(cè)井技術(shù)在煤炭的開發(fā)設(shè)計(jì)、普查、勘探中的作用是很大的。這不僅是測(cè)井技術(shù)人員實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，更是我國科學(xué)技術(shù)方面發(fā)展的見證。測(cè)井技術(shù)的不斷完善，使得我國煤礦業(yè)得到了長足發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展。

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