地球物理測井在煤礦勘測中的應(yīng)用

摘 要：隨著煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，煤炭測量技術(shù)也得到了很大進(jìn)步，文章主要針對當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的地球物理測井法進(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；測井；應(yīng)用；分析Q

煤炭測井技術(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井來測量煤層，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井隊(duì)，這為我國測井技術(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，對于后來各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展起到了有效作用。測井技術(shù)和測井儀器的產(chǎn)生最早是在1954年-1985年之間，自從1985年以后測井技術(shù)和設(shè)備都進(jìn)入了一個新時代。當(dāng)前使用的煤炭測井技術(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井?dāng)?shù)值進(jìn)行分析。此外還能夠通過對單個孔的檢測就能夠知道煤層具體范圍和分層情況。當(dāng)前測井技術(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于確定煤層的情況具有十分重要的意義，也能夠幫助測量人員進(jìn)行預(yù)測。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量煤層的重要指標(biāo)。在使用測井技術(shù)的過程中測井的曲線會對這方面進(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井使用的原因。在對煤炭底層鑒定中起到了不可忽視的作用。通過對測井?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，就能夠通過對他們的分析來預(yù)測煤層區(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，我們應(yīng)該對這方面內(nèi)容加以掌握。

2 煤質(zhì)分析和巖性分析

利用數(shù)字測井技術(shù)和計算機(jī)對密度測井、聲波測井、中子測井等測井曲線進(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)計法。

3 確定地層的強(qiáng)度特性

研究巖石的強(qiáng)度特性，這對于煤礦的礦井建設(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)計和礦井支護(hù)方案的選擇。測井資料力學(xué)性質(zhì)分析能為工程地質(zhì)勘探提供非常有價值的巖石力學(xué)性質(zhì)參考。并可以借助測井資料降低煤的勘探和礦山開發(fā)的成本與風(fēng)險。利用聲波測井和密度測井資料可以較準(zhǔn)確地提供出巖石的各種動態(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)行地層對比及勘探區(qū)的評價

利用測井資料進(jìn)行地層對比和區(qū)域性的綜合分析研究，可以得到煤層對比圖、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)煤層儲量計算的準(zhǔn)確性。并對勘探區(qū)的評價以及今后的開發(fā)設(shè)計都是極為有用的。

5 確定煤的級別以及計算洗煤產(chǎn)率

由于火成巖的侵入使煤的級別逐漸增高（即變質(zhì)程度加深）時，各種測井曲線會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如煤的變質(zhì)程度越深，伽瑪-伽瑪曲線的幅值會越小（密度增大） ，中子曲線會逐漸降低（含氫量減少） ，電阻率也會相應(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-天然伽瑪交會圖板，便會有效地判斷煤層的級別。利用密度測井曲線可以預(yù)測煤的可洗性，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， 在測井曲線上往往表現(xiàn)為曲線形態(tài)的突變， 或測井曲線整體基線值發(fā)生改變，即測井曲線整體的抬高或落低，根據(jù)這些特性，通過對同一勘探區(qū)各鉆孔測井曲線的分析對比， 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，而逆斷層則會使得地層間距出現(xiàn)增加現(xiàn)象。二者的情況變化會直接在測井曲線上反應(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)，通過對這些曲線的分析還能夠確定勘測的地層碎裂帶的特征。

8 工程測井的應(yīng)用

煤炭勘探的工程測量上有很多的方法，其中地球物理測井技術(shù)起到很大的作用。井斜的測量能夠保證煤層厚度計算的精確性。井溫的測量能夠幫助我們繪制出整個測量區(qū)域的溫度圖，對煤層的火燒區(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)測井技術(shù)還能夠在建筑工程地質(zhì)測量中起到積極作用。地層傾角設(shè)備能夠測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。通過對整個區(qū)域的全部鉆井的測量結(jié)果進(jìn)行分析和對比，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井技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對于我們以后的煤炭開采工作具有重要的作用。

9 計算聲阻抗與合成地震記錄

我們可以通過測井測量技術(shù)來計算出整個測量區(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)勘測中，我們能夠通過對測井技術(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，自然電位曲線則會呈現(xiàn)出異常大的負(fù)值，而滲透性比較差的地層則會產(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測量區(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，地球物理測井在煤礦勘測中的廣泛應(yīng)用，我們可以看出當(dāng)前煤炭測井技術(shù)在煤炭的開發(fā)設(shè)計、普查、勘探中的作用是很大的。這不僅是測井技術(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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