常用勘探網型共性問題探討

黃桂芝，馮 彬，田立慧

(黑龍江科技學院 資源與環境工程學院，黑龍江 哈爾濱 150027)

一定的勘查工程密度，只能為研究和查明勘查區的地質和開采技術條件提供基礎，切實加強地質研究，才能提高勘查程度。勘探網型在一定程度上，限制了勘查密度和地質研究的方便性和可靠性,既是勘查程度和地質研究最基本的保障，又可能成為勘查程度和地質研究的束縛之繩。以不同勘探網型為基礎所編制的成果圖件，質量有較大差異。勘探網型有正方形、長方形、三角形、菱形、六邊形和放射狀，其中常用的是正方形、長方形和放射狀網配合使用。上述常用網型，在斷層控制、煤層控制、地質研究、計算機三維模擬等方面存在一些共性問題，已嚴重滯后于實際工作的需要和計算機技術發展水平，直接影響勘查質量。因此，勘探網型改進工作已勢在必行、刻不容緩。只有以功能強大的勘探網型為基礎，以地質趨勢分析為方法，以利于利用計算機對鉆探數據處理進行二次開發，以獲得更多隱含性地質信息為手段，才能有效地對地質構造進行綜合分析，提高構造查明程度。在這一平臺基礎上，才可以開展地質勘查圖件智能化編制這一國際前沿性課題的研究工作，否則將陷入誤區，做無效工作，貽誤發展的大好時機。

1 常用勘探網型共性問題

1.1 單一勘探網型不能對煤盆地整體進行較好勘查，網型銜接使用問題較多

在以煤盆地作為勘探范圍時，單一的正方形、長方形或放射狀網，均不能對煤盆地整體進行較好勘查，需將正方形和放射狀網或長方形和放射狀網銜接使用。其結果是鉆孔密集處浪費鉆孔、鉆孔稀疏處降低斷層捕捉率；同時造成剖面彎折，不利于對煤層整體形態的了解。

1.2 斷層捕捉率較低

(1)鉆孔布局形成的控制間距較大

由于鉆孔布局均勻化，在常規的勘探網度下，沒有小間距、重點控制斷層的控斷勘探線。勘探線上控制斷層的概率偏低，尤其是高角度斷層。沒有對走向、傾向和斜交斷層進行多層捕捉，在小范圍內控制的措施，斷層控制的隨機性較大。正方形、長方形和放射狀網均存在這一問題，下面以二類二型勘探區500m×500 m正方形網為例。

設煤系地層厚度為1000 m，較難控制的高角度斷層傾角為75°，垂直斷層走向方向可以控制到斷層的距離約為267 m(1000 m÷tan75°)。因相鄰兩勘探線間距離較大(勘探階段二類二型地區的勘探線距為500 m)，該網型在上述條件下，對高角度走向斷層和傾向斷層的一次性捕捉概率約為50%(267 m÷500 m)；相鄰鉆孔在對角線方向上的距離為710 m，以相鄰走向和傾向方向上相距500 m的鉆孔也作為控制孔，對斜交斷層的控制概率分別約為50%和33%(267 m÷710 m)。

(2)勘探線間的“弱區”呈較寬的直帶型分布，不利于捕捉斷層

也以二類二型勘探區500 m×500 m正方形網為例，由于勘探線為相距較遠的平行直線，兩勘探線間的中部，對高角度走向斷層和傾向斷層的一次性捕捉概率低(50%)，地質研究程度也低，筆者將其稱為“弱區”。可見，“弱區”呈較寬的直帶形分布。由于斷層走向變化的波幅較小、波長又較大，因此，“弱區”內捕捉斷層的能力較低,尤其是高角度傾向斷層和走向斷層(如雙鴨山礦業集團東榮三礦的F32傾向斷層等)。長方形和放射狀網也存在這一問題，需改進，使“弱區”的形態不適合于斷層沿走向延伸的特點。

本文認為，位置確定的兩鉆孔，在不同方向上可對斷層形成不同的控制距離。因此，在一定的勘探網度下，采用不同的鉆孔布局方式，會形成不同的 “弱區”形態，產生不同的斷層捕捉率，這正是我們急需加強研究的。

1.3 煤層控制準確性差

(1)確定煤層產狀所用面積較大

對煤層產狀控制而言，鉆孔集中布置在直線形勘探線上，確定煤層和斷層產狀不能使用同一勘探線上的三個鉆孔，必需使用相鄰兩勘探線上的三個鉆孔，所用三角形面積較大。以二類二型勘探區500m×500m正方形網為例，所用三面積為0.5×500m×500m2，其內產狀異常變化幾率較大。這樣，在較大面積內用以直代曲方法所確定產狀的準確性偏低。長方形和放射狀網也存在這一問題。若勘探線為非直線，利用同一條勘探線的三個鉆孔即可確定煤層產狀，所用面積越小，所求產狀準確性越高。

(2)鉆孔布置對控制煤層走向變化作用低

對于煤層的控制，可歸為走向和傾角兩方面。在這兩方面中，以走向控制為重要，尤其是褶曲較發育地區,走向不準，無法進行水平運輸大巷、采區和回采工作面的設計，在煤層平巷遇斷層時，也無法準確找到另一盤煤層。這一問題，在正方形和長方形網中均普遍存在。如果在兩傾向勘探線間的區域內，沿煤層傾向方向將其劃分為幾個長條形條帶，則每一條帶內煤層底板等高線大致平行，走向變化不大，而不同條帶內煤層底板等高線的走向方位變化較大。從對煤層走向的控制而言，如果勘探線垂直煤層總體走向呈直線式，則該線上一排鉆孔均處于同一條帶內，帶內各處的煤層底板等高線大致平行，變化不大，等于用很多孔控制同一個走向段煤層底板等高線的方位，造成該條帶內鉆孔的浪費。相鄰兩傾向線間，條帶內煤層底板等高線的變化則沒有鉆孔控制。當煤層底板等高線變化較大時，一般用加密鉆孔來解決，又需另增加鉆探工程量。實際工作中，這樣的情況較常出現。如果鉆孔在相鄰兩傾向勘探線間，沿煤層走向方向呈較均勻的分散式，則可以較均勻地控制更多條帶內煤層底板等高線的走向方位，提高勘探區煤層底板等高線整體的準確性。

(3)剖面上相鄰兩孔間煤層底板高程的確定，沒有考慮相鄰剖面上同一煤層的影響

對于連續性煤層底板高程的確定，均是只將剖面上相鄰兩鉆孔中見煤點順勢連線，沒有考慮相鄰剖面上同一煤層的影響。這對于穩定煤層相關性不大，但對于較穩定和不穩定煤層相關性增大，直接影響插值點煤層底板高程的準確性。

1.4 斷煤交線準確程度較低

煤田勘探成果的最主要圖件，是煤層底板等高線圖。在該圖上，對于斷層的控制程度，可歸結為斷煤交點位置的準確程度。而斷煤交點的位置正好處于鉆孔中的概率特別小，因此，絕大多數斷煤交點的位置是推斷的，且在不同方向的剖面內，推斷的準確性是不同的。

大多數情況下，斷層傾角較陡(一般為60～70°)，且斷層傾角沿傾向方向相對穩定，變化小(尤其是正斷層，逆掩斷層除外)；而煤層傾角相對較緩(一般為5～40°)，且煤層傾角沿傾向方向相對變化較大。因此，在垂直于斷層走向剖面內，所推斷煤交線位置的變化性相對較小，而在垂直于煤層走向剖面內，所推斷煤交線位置的變化性相對較大。因實際工作中，勘探線方向基本上都垂直于煤層走向，故影響斷煤交點的準確性。

另一方面，因剖面上煤層和斷層的走向和傾角都是較大塊斷內(500m2)的平均值，而它們是影響斷煤交點位置的幾個主要因素,因此，也影響斷煤交點位置的準確性。

更主要的是，由于斷層捕捉率偏低導致的斷煤交點數量偏少，對斷煤交線準確性的影響非常大，居于第一位。

1.5 煤層控制和斷層控制間矛盾的兼顧性差

對于斜交斷層較多的地區，因勘探線方向垂直于地層總體走向, 在垂直于斷層總體走向方向上鉆孔間距較大，對斷層的控制不好，使斷層控制方面與煤層控制兩者相矛盾，兼顧性差。如果鉆孔布局靈活，即有鉆孔間距較小、近垂直于斷層總體走向方向的控斷勘探線，可大幅度提高斷層捕捉率，又可以編制出垂直于地層走向方向質量好的直線剖面，則可很好地解決這一問題。同時，也在很大程度上提高了斷煤交線的準確性。

1.6 不利于利用計算機對鉆探數據處理進行二次開發以獲得更多隱含性地質信息

對于連續性煤層底板高程的確定，不進行孔間和線間的地質分析；對于煤層總體的控制，鉆孔布局均勻化程度太高，沒有重點控制的密集區，也沒有相對一般的稀疏區，各處的控制程度持平，地質變量的趨勢性規律顯現的不好，也不利于進行趨勢分析。即，不利于利用計算機對鉆探數據處理進行二次開發，以獲得更多隱含性地質信息，以助于對地質構造進行綜合分析，提高構造查明程度，滿足煤炭資源勘探和礦井建設的需要。這些問題，在常用的三網型中也普遍存在。因此，可以認為，常用的三網型對于勘探區煤層整體的地質分析程度，是該網度下的最小值。

1.7 三維地質模型準確性低

因斷層的捕捉率較低，煤層產狀、煤層底板等高線和斷煤交線控制的準確性也較低，加之地質研究程度低，導致據此所建立的三維地質模型準確性低下，實用性較差。這一問題，也是常用三網型的共性問題。

1.8 不利于構造形態研究和查明

鉆探工程的直線式布置，使獲得的地質信息集中在相距較遠的直線上,分散性和均勻性較差,不利于查明地質構造的空間形態、構造要素的空間組合關系和展布規律。而上述問題，又是煤炭資源勘探中查明構造的主要任務。

1.9 不利于構造應力場分析、應變分析、盆地沉降史分析和構造模擬

準確的地質構造幾何學分析是地質構造研究的基礎。在準確的地質構造幾何學分析基礎上，才可以有準確的構造應力場分析、應變分析、盆地沉降史分析和構造模擬。鉆探工程的直線式布置，不利于地質構造的幾何學分析，因此不利于構造應力場分析、應變分析、盆地沉降史分析和構造模擬。

1.10 不利于對機械化開采適宜情況的了解

隨著煤礦開采機械化程度的提高，對煤炭資源勘探工作也提出了更高要求，不僅需要提供地質構造和煤層形態方面的可靠資料，而且還要求了解影響采掘機械化順利進行的開采地質條件。由于鉆孔集中布置在直線形勘探線上，特殊布置的線間孔特少，影響勘探線間地質情況的掌握，對了解機械化開采的適宜情況是很不利的。

1.11 適用于煤層穩定、構造簡單地區

因其在煤層和斷層控制方面的粗略性，只能適用于煤層穩定、構造簡單地區，對于煤層較穩定或構造中等地區已不適合，對于煤層不穩定或構造復雜地區則更不適合。

2 結論

2.1 勘探網型改進工作已勢在必行、刻不容緩

只有以功能強大的勘探網型為基礎，以地質趨勢分析為方法，以利于利用計算機對鉆探數據處理進行二次開發，以獲得更多隱含性地質信息為手段，才能有效地對地質構造進行綜合分析，提高構造查明程度。在這一平臺基礎上，才可以開展煤田地質勘查圖件智能化編制及煤田地質勘查設計三維模擬，指導這一國際前沿性課題的研究工作。否則，將陷入誤區，做無效工作，貽誤發展的大好時機。因此，勘探網型改進工作已勢在必行、刻不容緩。

2.2 網型改進方向

在一定的勘探網度下，以提高斷層捕捉率、煤層底板等高線和斷煤交線的準確性為目標，以可以編制出高質量的煤層傾向剖面和走向剖面為落腳點，打破傳統思維的定勢，在對上述問題綜合考慮的基礎上，系統地進行勘探網型改進研究。

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