煤矿地质测量

煤矿地质测量1.4地球物理勘探技术概述地球物理勘探方法利用物理方法来解决地质问题，即通过观察与观测各种地球物理现象，分析它们随地质构造或岩性变化的基本规律，从而到达解决地质问题的目的。所有的地球物理勘探方法简称“物探”方法，由于所研究的物理性质不同，物探方法种类多样，主要的方法包括：地震勘探：地震勘探是研究人工激发的弹性波在不同地层中的传播规律，如波的速度、波的衰减和波的形状，以及在界面的反射、折射来研究地层埋深、构造形态和岩性等的一种物探方法。电法勘探：电法勘探是以介质的电性差异为基础，通过观测和分析天然及人工电磁场的空间和时间分布传播来研究地质构造和寻找矿床的一种物探方法。重力勘探：重力勘探是以地壳中岩(矿)石间的密度差异为基础，通过观测与分析重力场的变化来寻找和勘探矿床，研究地质构造的一种物探方法。磁法勘探：磁法勘探是以岩(矿)石间的磁性差异为基础，通过观测和分析地磁场的变化规律，来寻找和勘探矿床，研究地质构造的一种物探方法。地球物理测井：地球物理测井是利用钻井内岩石、矿层具有不同物性的特点来划分钻井地质剖面及解决其它地质问题的多种方法总称，也称为钻井地球物理，或简称测井。它主要包括电测井、核测井、声测井等方法。近几十年来，地球物理勘探方法得到飞速发展，方法和技术日臻完善，应用领域不断扩大，解决的问题日益增多，已成为煤炭地质勘探中一个不可缺少的组成部分。在煤炭资源勘探工作中，已由钻探为主物探为辅，发展为物探为主，钻探验证为辅。使得煤炭资源勘查工作在精度、效率及经济性等各方面都有很大提高。目前，地球物理勘探方法更多地应用于煤矿生产阶段，在矿井和采区设计优化、综采工作面的合理布置、避免和减少地质风险、优选采煤方法、提高资源回收率、降低万吨掘进率、生产安全等方面起到了重大作用。主要地质任务为：查明小断层小褶曲；查清陷落柱、老窑及采空区的空间分布形态；解决煤层分叉与合并、煤层厚度变化、火成岩侵入、煤层顶底板水文地质条件及力学性质等一系列地质问题。地球物理勘探通过观测由于地下探测对象与周围介质物理性质的差异所引起的物理场变化，来研究探测对象的形态和性质。从本质上讲都是间接方法，都是通过少数观测点(在地面、空中或井下)获得的数据去推测探测对象的状况，又称为反问题。由地球物理场的本质和观测误差的决定了地球物理反问题存在非唯一性，或称多解性。加之每种物探方法一般只能反映地质体某个方面的物理性质，而且每种物探方法的数据观测采集受到地形、地质条件等因素的影响，这些都使得物探多解性更加严重。为了减少物探结果非唯一性(多解性)的影响，除了提高观测精度、资料精细处理等技术手段外，更需要综合采用多种物探方法。由于地质体是一个统一的整体，密度、电性、弹性、磁性等物理性质均是这一整体在不同方面的反映，各种物性参数间均有一定联系，利用这种联系进行综合解释，能大大缩小单一物探方法的多解性。同时，不同物探方法解决地质问题的能力和探测范围也是不同的，这往往需要采用不同物探方法组合应用，提高解决某个地质问题的能力。因此，对于物探结果有时还需要采用钻探、巷探等基础地质手段进行验证和标定。地震勘探的基本原理.1地震波的传播特征地震波是在岩层中传播的弹性波。当用炸药作为震源激发时，震源附近的岩石受到巨大激发力的作用产生破裂和塑性形变，而远离震源的岩石受到瞬间微小外力的作用可以近似看成完全弹性体。弹性体在外力作用下发生形变并产生一个反抗形变的弹力。当外力取消时，弹力使弹性体恢复原状。这个过程使质点产生随时间变化的弹性位移(振动)，由于质点间存在着弹性联系，每个质点把振动传递到周围质点。于是，激发力引起的质点弹性振动由震源向周围介质传播，逐渐形成地震波。地震波分为体波和面波，体波在弹性介质的内部传播，面波沿着弹性介质的某些界面传播，见图2-1-23。纵波(P波)——质点振动方向和波传播方向相同。弯横波潮(S斑波)惩——阶质点懂振动阀方向台和波钥传播阔方向掉相垂捡直。施质点野振动量在水世平平轻面中凶的横汪波分呆量称祸为水点平横辩波(桑SH伙波)岂，质世点振划动在困垂直蛮平面脊中的煮横波滋分量宽称为娃垂直左横波办(S妻V波执)。卡瑞雷逐面波举(R泛波)炭——处质点医在通搂过传傻播方纠向的押铅垂桥面内去沿椭浇圆轨雅迹逆汤转运肉动。西图枕2-锐1-丘23伶死地震隙波的言传播燥示意置图炭a—盲纵波饺；b重—水认平横哭波；震c—及垂直境横波矿；d醉—瑞包雷面笋波阔煤田下地震猫勘探挣主要喘采用恋纵波栗勘探畏。侍地震爽波在捎传播裁过程屯中遇冤到两雅种地辉层分再界面逗时，弟就会担产生轨反射单波。道在地斜面上留用仪忌器把枝各个帅地层部分界柿面的盾反射体波到蜓达时剑间咽记录络下来外，利咳用地授震波洁传播四速度抱，便艰可以端计算也出地匙层分荡界面猪的埋船藏深雀度算。图之2-谁1-萄24搅是地寨震勘考探示货意图壁。谷图栏2-绕1-况24俭当地震眨勘探部示意考图灾1.本4.回2京.2瓶地孔震勘轻探的独地震泻地质腾条件运决定泊一个拌地区殊能否浓开展般及如捏何进著行地刃震勘秆探工刺作的青客观兄条件渣，统隔称为熄地震覆地质浇条件抚，它津分为爬表层啦条件衔和深榆部条赏件两烤部分殖。表颠层地团震地仓质条芬件是歇指地旗表附厕近的轿地质床和地虚貌的错特点岛，它吓主要麻影响请地震旧勘探跨的施妹工效督率、翠激发肠与接挣收条百件。伍深部禁地震贯地质音条件生是指黑地震控界面区与地冒质界税面的揪对应妙关系肾，以乐及地旷质构提造的汗复杂犬程度头。补1.骂4.哄2蹈.司3地桨震骄数据校的采淹集年1耕．占震源栋用于匹地震勤勘探测的震俯源基何本上续分为组两大款类：躲炸药兽震源竭和非导炸药判震源佳。如1司）伙炸药闸震源征炸药惨是一咏种特罢殊的少化合局物或诞混合喝物，吉它能躬在外蹈界的刚影响月(如构用电赞雷管重起爆责)下眨放出云气体凤和高爸热，凉形成谜高压斧气团临而急注剧膨尺胀，筝在很巾短的谦瞬间判将压助缩作烘用施盟用于愧周围支物体跟，即米所谓拔的冲厉击波烂。在甲爆炸散中心太，物膝体将炭被粉挪碎和赞破坏绘，形眯成破最坏带萝。在依破坏沫带以益外，赤物体葬只产否生弹殖性形虎变，侦形成蕉岩石锣的震煤动带递，此飘时冲高击波俩变成武弹性浓波。大在陆井地地赖震勘侨探时逮，多庙数情驰况下船在注宴满水秃的浅贷井中然爆炸俘激发欠地震爸波，雾无法属钻井月或钻虹井困副难的匠地区免多采桂用坑尸中爆气炸。酸在水混面地副震勘蔬探时河，采有用水敢中爆裁炸。奸井中改爆炸概是地进震勘子探中姜最常宽用的潮一种播激发加方式赖，它橡的主樱要优秤点有配两条拿：一式是减垃小面毅波的零强度顿，基蹈本不模产生烛声波简；二辫是反列射波浊能量翅强、话频率烟高，漠可以联减少泊药量梅。要生确保徐这些芽优点川的实侄现，竖需要装选择精良好冷的激图发条柏件。光首先团要考孤虑的钞就是膝爆炸迹介质马的岩贵性，害若在韵松软胁的干钩燥沙贯层或艺淤泥漠中激臣发，量地震矮波频饱率很杆低，泳且爆甩炸能隐量大尸部分召被吸只收；裤若在瞧坚硬垄的岩乱石中锦激发妙，地夹震波拖频率义很高内，但宰是随肤着地忌震波仍在岩过石中污的传俊播，胡高频兰振动族很快驳地被肆吸收鸣。因傅此，号激发焦最好格选在律潮湿敬的可乓塑性问岩层禾，如睡胶泥坐、粘给土等帆。其案次要仿考虑软的是选激发芽井深混，通路常选但择在撑潜水遣面以辆下2膨~庸3m守。为帐了使蜜能量汁集中霜向下齿传播炉及减达小声个波干衫扰，杠井中遇要注贩满水巧、泥腥浆或补用土氧填塞位。棉虽然绢目前薄我国敌在陆睡上大倍部分尝地区洲仍主少要采腔用炸栋药井由中爆保炸的嚼激发训方式推，但河是随晌着勘杠探规增模的岭扩大笛和技捏术的竹发展个，炸解药震塑源逐祖渐暴雷露出吉以下雪问题吧：暑(1台)帽钻井碎和使饥用炸范药的式费用孔较大商、时蠢间较惜长，吗在需彼要钻喇深井哭才能梯获得猪良好捉激发柄条件粥的地合区，奔耗费硬更大秘。染(2芹)绕缺水织地区鼠，地任形复惭杂的馒山区新，流问沙沼废泽等丰钻井系困难平地区苗，施四工不跳便。能(3荣)修工业地矿区婚、人牢口稠既密区展和鱼程塘不遭宜使恐用炸疲药。秒此外筑，炸矮药的眨运输厨、保筹管和挑使用宽中容品易发喘生危谷险。绑为了途解决骗上述惰问题露，出抓现了罚非炸称药震约源。高2亏）晒非炸珠药震穴源卸非炸漫药震亡源有拢很多穿种，福煤田麦地震饰勘探蚊中主冠要使羽用可细控震页源。咳可控剃震源冲是一雪种机疤械震弟源，领由安厚装在辈汽车器上的默振动涌器冲窑击地此面产帝生频里率可这以控蜻制的荡波列朴作为梦地震妖震源亿。可燕控震王源已忠从早毅期的敢小吨派位震眨源发丘展到呼目前照的2棉8吨逆(寸6万随磅贱)级怨的大轮吨位予震源纤，从会而大可大提层高了背激发允能，数见图荷2-勇1-蓬25学。多内台组毯合同担步控丸制精洗度达瘦到微江秒级瓦水平桨，平厦均相课位误墨差不今到1饮度，耳从而筒提高午了组闪合激喝发的至效果枪。腔图无2-朋1-幸25通辣可控洗震源禁2双.抬地震挖数据辆采集貌系统域地震召数据念采集抓系统屯是由肿地震骂检波急器和纪地震辱记录粮仪器膏组成脉。慨1）掩地震匹检波术器芒地震禁勘探足获取晴原始橡数据啦的方拒法，宋是由符采用侵人工册激发氏方式宰引起竿地面膀振动昏，由掌地震霉检波膊器接境收此益振动抚，并凤把机拒械振救动转坑换为解电信致号，葛传输那到地任震记舒录仪虾器上暑记录抽。狱地震想检波睛器是舰一种蜘机电裂转换进装置错，能无把地耳震波造引起胶的地伯面微黄弱的现机械丢振动单转换忌为电醋流强暴弱变柔化的滑电信题号。夕不同院的检累波器闻对地蝇震波近有频季率选闯择作旗用，狂即检忆波器峰的频躲率特其性各奴不相史同。宅通常膛按照慎检波邻器的污固有受频率钞进行界划分悄，固鸽有频驾率为压10鲁的称碧低频牢检波两器，矛固有惯频率她为4族0~巾60凝的称各中频棵检波究器，纺固有攀频率母为1望00轮的称什高频桐检波活器。餐2）马地震决仪器饺根据燥地震凉勘探宵的需磨要，旗对地的震记拥录仪白器有迈三点貌基本棕要求毫：(移1)念具顷有对心弱信垃号的凉放大晴性能慕；(捆2)多具患有记辜录能医量相久差悬奋殊信经号的杜动态侍范围腐；(超3)夸具喝有合伪适的续通频凉带。两随着杆机械狠制造强业和元计算评机技执术的盏发展胃，地谋震仪巾从2菊0世勉纪5则0年姐代前坛最早芹的光北点记取录方勇式、燥50领年代喘的磁挺带模门拟记竞录方衣式发亭展到缎70婚年代仰的数叫字记凳录方改式；鸣从7巴0年米代的甘24动道地兵震记灭录仪遵、9出0年迈代的杜千道与地震懒记录单仪发叨展到葱今天怕的万桥道地烧震记欣录仪肿，地柴震记怀录仪梯的每慕一步尖发展险都推收动了染地震逗勘探廉技术歼的进救步和秒发展姨。饰为了伙满足疲高精庭度地殖震勘菊探的讲要求覆，地幕震仪昼器向健着超疗多道揪、遥萍测、含高位肥模数份转换享(从厉24意位到越32蒜位)腊、完售善的松质量多控制烘系统使方向门发展罚。主闯要的灾地震犬仪器晃生产恒厂家大有S辩ER制CE峰L、配I/白O、定GE孝OX辅、F爷AI膊RF墓IE这LD捉等，浮主要搭产品执包括福SN拜38盐8、馒SN杀40俱8U筹L、京SY弃ST冶EM沿2、帅SY吧ST悲EM戒20脏00餐、I窝MA仅GE魄、A亮RA衡M2肤4、构AR确AM翼AR或IE护S、捕TE鲜LS浮EI录S统BO经X等叼。授1.逢4.妇2凉.序4地慢震秤数据研的处劈理劲地震寨数据甜处理此技术误是对姑野外公采集环的地耽震资色料进蹲行各雨种处保理，弱最终旬利用探一次叹反射以信号去对地深下反锡射界胡面进要行成驻像，晶处理面结果宽为地叮震剖傍面(肤二维影)或妄偏移井数据般体(留三维展)。渗利用羡处理屡后的鹿成果破，可级以解抚释地亭下岩异层的烛构造咏形态遣和岩甚性特原征。亚地震却数据吊处理疫包括偶观测流系统歌定义村、预少处理律、能锄量关落系恢汤复校球正、亚叠前稻去噪促、反予褶积清、静棉校正祥、速谦度分抵析、逮动校户正、绵DM填O校煎正、抓叠加垂、偏搂移、灵叠后预修饰刃等主倡要步流骤。尖今天贱的地酱震数址据处桂理一兴般是宋以大躬型地临震处削理软畜件平识台为钞依托均，在江高性副能的蛛计算旧机上扒实现私的。竹随着盼技术尊的不急断发戴展和宵进步影，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