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第八章 地质信息的获取技术

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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晋煤职教中心吴永丰晋煤职教中心第八章 地质信息的获取技术第一节 地质勘探技术手段第二节 常见的煤矿地质信息探测技术晋煤职教中心第一节 地质勘探技术手段⊙ 引言煤矿设计、建设和生产需要可靠的地址信息资料,才能保证矿产资源的合理、安全、高效开发利用。要获取各种有用的地质信息资料,需要应用地质科学理论,借助相应的技术手段和方法探测、分析、研究煤矿床赋存区域的地质构造等资料。晋煤职教中心地质信息的获取技术手段主要有 :遥感地质调查、地质调查、坑探工程、钻探工程、巷探工程、地球物理钻探技术等。一、遥感地质调查遥感 是借助各种探测仪器设备,从远距离探查、测量或侦测地球上、大气中及其他星球上的目标物,这种不与目标物直接接触而获取有关目标信息的技术方法称遥感。晋煤职教中心技术原理 :遥感分为 主动遥感和被动遥感 。 主动遥感 是采用人工电磁辐射源向目标物发射一定能量的电磁波,再由传感器接受和记录从目标物反射回来的电磁波,通通过分析反射波的特征来识别目标物(任何物体都具有吸收和反射电磁波的特性根据它的反射光谱编制成图像),其特点是可昼夜工作。如遥感图像上由于煤炭热量高,其热辐射大,在遥感图像上表现为白色调的明显异常;根据遥感图像上雾状异常可发现油田;大多数的隐伏在地下的水源与周围环境在遥感图像上的色调具明显的差异,并具有一定的形状,利用这种原理很多矿区解决了缺水问题。晋煤职教中心水库遥感图像晋煤职教中心玉树古城区雷达遥感图晋煤职教中心平台凸起鱼卡断陷红山断陷晋煤职教中心被动遥感 是由传感器接受和记录从远距离目标物反射回来的电磁波及物体自身发射的电磁波,如多光遥感、摄影遥感等。晋煤职教中心二、地质填图地质填图是地质勘探的基础工作,也是最基本的技术手段。它是应用地质学的理论和方法,有目的地在含煤地区进行全面的地表地质调查研究,即对天然露头(没有被浮土掩盖的岩层、煤层、断层等)和人工露头(用人工揭露出来的岩层、煤层、断层等)等地质点进行测量和描绘(结合地质遥感技术),并把获得的地质点信息填绘在相应的比例尺的地形图上,编制成地形地质图、地层综合柱状图等图件。晋煤职教中心手写板数码相机少需要两台接收机。晋煤职教中心地质填图时地质点的测量现在采用全球的定位系统,利用 24个卫星,分布在不同的 6个轨道上,测量地面点坐标和高程。晋煤职教中心三、坑探工程坑探工程是在表土覆盖层较薄的地区,用人工的方法揭露岩层、煤层及地质构造等地质现象,或为了采集样本、岩样所设计的一些专门地表工程。坑探工程包括 探井、探槽、探巷(硐) 三种。探井适用于表土厚度大于 3米、小于 20米时,来揭露一般地层倾角比较平缓地区的岩层、煤层及其他地质现象。探槽一般适用于表土较薄,小于 3米,岩层倾角较陡、表土稳定坚实且含水不多的地段。晋煤职教中心探井 探槽和探巷(硐)有时为了揭露煤系,了解煤层厚度和结构,确定煤层风氧化带的深度,并在风氧化带采集煤样,直接从地面挖掘井硐。晋煤职教中心四、钻探工程当采掘工程达不到上述目的时,需采用钻探工程。钻探工程是通过钻探机械向井下钻进直径小而深度大的圆孔,并从孔内取得岩、煤芯地质资料,将其按顺序排列,获得全钻孔岩性柱状,从而揭露掩盖地区和深部的整个煤系地层,取得地层、岩性、矿产、构造以及水文地质等方面的资料。根据地质目的的不同,钻孔分为探煤孔、构造孔、水文孔、水源孔、取样孔、井筒检查孔、验证孔等。晋煤职教中心浅孔深空直孔斜孔晋煤职教中心钻孔柱状示意图取出岩芯之后,按顺序编制出钻孔柱状示意图图,可以清楚看到各岩层相对位置以及各自厚度。晋煤职教中心晋煤职教中心五、巷探工程利用矿井中掘进的巷道来探测地质构造的变化,称为巷探。当井下不具备钻探条件或钻探难以达到探测效果,但生产实际又需要查明地质情况时候,可采用布置专门巷道或延长巷道的办法探测前方的地质构造。巷探工程的优点是,直接观测,数据资料最为精确,又可一巷多用。布置专门巷道来探测地质构造。晋煤职教中心六、地球物理勘探技术地球物理勘探简称物探,是利用岩石具有不同的物理性质(如密度、磁性、导电性、弹性以及放射性等)借助物探仪器,测出地下各种岩石对地球物理场所产生的异常而得到的物理数据,并利用测得的数据来圈定含煤地层分布的范围,确定被掩盖区深处煤层的位置,控制地质构造及解决其他地质问题的技术手段。煤职教中心电法勘探 是通过仪器观测人工的、天然的电磁场的变化来分析解释这些场的特点和规律,达到找矿的目的。以产生各不相同的磁场。这些磁场可以使地球磁场在局部地区发生变化,出现地磁异常,从而寻找矿体和研究地质构造。助精密的重力测量仪器找出重力异常区,寻找和圈定如油气、煤炭等低密度或高密度矿产资源的勘探方法,在海洋勘探中也有应用。质界面的反射波和折射波)在不同岩层中的传播速度的差异,绘出不同水平切面的波速异常图像,称为弹性波层析成像,即弹性波 探明含煤地层的埋藏深度,控制大断层,判断地质构造的方法。晋煤职教中心沙漠地区三维地震勘探晋煤职教中心弹性波层析成图像晋煤职教中心第二节 常见的煤矿地质信息探测技术一、矿井物探目前采用的矿井物探的方法主要有坑道无线电波透视法、槽波法地震勘探、地质雷达法等。高频发射机置于矿井坑道中,仪器发射的高频电磁波在地下岩层中传播时,由于煤岩层的电性不同,他们对电磁波能量的吸收有一定的差异,另外断层界面、岩石段裂面,能够对电磁波产生折射、反射和散射等作用,导水断裂带还能强烈吸收电磁波晋煤职教中心用一个固定频率的电磁波发射器向被探测地质体发射无线电波,在该地质体的另一端接受透过该地质体的电磁波信号,凭借信号能量的衰减情况,推断地质异常是否存在。未衰减信号 衰减信号 地质异常区坑道无线电波透视法示意图能较准确地圈出陷落柱的位置形状晋煤职教中心无线电波透视法探测陷落柱准确率 90%以上,探测断层和煤层变薄带准确率 80%以上。层的密度小于围岩的密度,地震波在煤层中传播速度低,因此,煤与围岩相比是一个明显的低波槽。在煤层中传播的波槽,遇到两种不同介质的分界面时候将产生波的反射和透射,探测槽波的这种变化,即可确定分界面的位置和大小。这就是槽波地震法的基本原理。槽波地震波法分为 透射波法和反射波法 两类。透射波法是在同一煤层的两条巷道中分别激发和接受地震波。晋煤职教中心槽波透射法示意图晋煤职教中心槽波反射波发示意图槽波地震法勘探技术在探测断层、冲刷带、陷落柱等地质小构造方面,成功率在86%以上。是煤矿井下用于超前探测的有效手段。原理 :雷达天线定向发射的高频电磁波在介质中传播,若在传播路径上遇到两种不同介质的分界面将发生反射,雷达的接收天线可将反射波接受。根据反射波的到达时间以及介质中的电磁波传播速度,既可确定地质体的位置,再根据反射波的特性,进行目标识别。晋煤职教中心矿井地质雷达探测示意图晋煤职教中心地质雷达探测工作面内小断层地质雷达探测前方冲水断裂带晋煤职教中心第七、八章思考题填空1、矿井瓦斯涌出量预测一般采用 和 两种方法。分源预测法、矿山统计法2、地下水根据埋藏条件不同分为 、 和 。上层滞水、潜水、承压水3、地下水根据含水层孔隙性质不同为 、 和 。孔隙水、裂隙水、岩溶水4、煤矿常用的地质说明书可分为 、 和 。采区地质说明书、掘进地质说明书、回采工作面地质说明书5、矿井充水要具备的两个基本条件是 和 。充水水源、充水通道6、矿井三量具体包括 、 和 三种。开拓煤量、准备煤量、回采煤量选择( C ) 1、 的补给区与分布区不一致。A 上层滞水 B 潜水 C 承压水( C ) 2、在探水钻进中,如感觉孔内岩石显著变软或有水沿钻杆流出时,都是钻孔接近或钻入积水区的征兆,这时应立即停钻检查,马上将钻杆 。A 拔出 B 移动 C 固定( C ) 3、在两个隔水层之间的重力水为 。A 上层滞水 B 潜水 C 承压水( C ) 4、 是指存在于可溶性岩石中的地下水。A 孔隙水 B 裂隙水 C 岩溶水晋煤职教中心第七、八章思考题( B ) 5、 是埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上具有自由水面的重力水。A 上层滞水 B 潜水 C 承压水( A ) 6、 是指存在于疏松岩层孔隙中的水。判断( × ) 1、大气降水渗入量随开采深度的增大而增大。( √ ) 2、老窑水在矿井涌水中多表现为突水、水量大、来势猛、具有很强的破坏性,且并多伴有有害气体的涌出。( √ ) 3、井下原始地质编录工作要随着井下煤岩层的揭露及时进行,以免地质现象被巷道支护工程掩盖。( √ ) 4、地表水如果成为矿井的直接充水水源那一定是灾难性的事故。( × ) 5、老窑的位置一般低于现生产区域的煤层标高。( √ ) 6、坑道无线电波透视法又称坑透法,其在探测工作面内部的陷落柱、断层等小构造方面效果较好,也可用于探测冲刷带范围、煤层厚度变化范围和瓦斯富集区等。( √ ) 7、当导水裂隙带通达地表时,会成为地表水的良好充水通道,容易造成矿井突水事故。。( √ ) 8、老窑水指废弃的采动空间中存贮的地下水。老空水具有分散、隐蔽的特点,是矿井安全生产的一大威胁。( √ ) 9、巷探一般是在地质构造复杂、煤层厚度变化较大时采用,或者是在采用双巷掘进的工作面,利用副巷超前掘进进行巷探工作。晋煤职教中心第七、八章思考题简答、综合1、矿井充水水源主要有哪些?答:主要有:大气降水、地表水、含水层水和老窑水等。2、常用的煤矿地质图件主要有哪些?答:井田地形地质图、井田煤层底板等高线图、各种地质剖面图、各种柱状图、煤岩对比图、井田水文地质图、井上下对照图和资源 /储量计算图。3、煤层按厚度不同可分为哪几种 ?答:极薄煤层: 煤层: 厚煤层: 煤层: 厚煤层:> 井生产中人为的充水通道主要包括哪些?答:主要包括:采动后顶板冒落带裂隙带、采动后底板突破、岩溶陷落柱、封闭不良的钻孔、地表塌陷、含水层露头等。5、煤矿开采带来井下环境地质变化的表现有哪些?答:主要有: 1)采空区; 2)有害气体涌出; 3)水文地质条件变化; 4)岩体失稳; 5)及其它。6、断层按规模大小可分为哪几种?答: 1)落差大于 50米为特大型断层;2)落差 50米 ~20米为大型断层;3)落差 20米 ~5米为中型断层;4)落差小于 5米为小型断层。晋煤职教中心第七、八章思考题7、影响煤(岩)与瓦斯突出的地质因素有哪些?答: 1)煤层结构; 2)煤岩类型; 3)煤变质程度; 4)煤层的埋藏深度;5)地质构造和地应力; 6)围岩的物理力学性质。8、地面防治水的主要工作一般包括哪些?答: 1)合理选择井筒及主要建筑标高及位置; 2)减少地面河流对矿井充水含水层的补给; 3)减少地面坡流对矿井充水含水层的补给;4)填堵地表渗流通道; 5)排除积水; 6)雨季防汛;7)雨季停产。9、岩溶陷落柱的柱体特征有哪些?答:柱体内为上部岩层的岩石碎块,杂乱无章,大小悬殊、棱角明显、形状各异。形成较早的陷落柱内岩石碎块多已胶结成岩,胶结物多为粘土物质,但岩石的硬度相对较低。10、井下防治水主要有哪些措施?答:主要包括: 1)探放水; 2)留设防水煤(岩)柱;3)防水闸门和防水闸墙; 4)疏干降压;5)煤矿排水; 6)注浆堵水11、矿井生产阶段地质信息获取的手段主要有哪些?答:主要有:井下钻探、井下物探、巷探及矿井地质编录等。12、煤矿开采带来地面环境地质变化的表现有哪些?答:主要有: 1)工程地质条件变化; 2)水环境变化; 3)土地环境变化; 4)大气环境变化。晋煤职教中心
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