地奥集团能源公司宏能芙蓉煤矿 徐韦民
一、我与物探技术的结缘我本人于2008年开始接触矿井地质探测仪,我现工作的单位芙蓉煤矿为地奥集团能源公司所属七个矿井之一,早在2010年地奥集团能源公司就有三个矿井开始配备矿井地质探测仪。因集团公司领导很重视物探仪器使用,且配备了物探仪器的三个矿井都取得了一定的成果,因此宏能芙蓉煤矿有幸成为地奥集团能源公司配备物探仪器的第四个矿。
二、我所认识的矿井物探技术
地球物理勘探,简称“物探”,传统的表述是用物理方法来勘探地壳上层岩石的构造与寻找有用矿产的一门学科。它是根据地下岩层在物理性质上的差异,借助一定的装置和专门的物探仪器测量其物理场的分布状况,通过分析和研究物理场的变化规律,结合有关资料推断出地下一定深度范围内地质体的分布规律,为钻探工作提供依据。
地震勘探又称为震波法勘探,是通过人工激发的地震波在地下岩层中传播,根据地下岩层弹性和密度的差异,通过观测和分析人工激发的地震波在地下岩层的传播规律来获得地层形态和性质的一种地球物理勘探方法。KDZ1114-6A30型矿井地质探测仪是基于地震勘探原理的一套物探设备,其探测原理主要基于反射原理,根据地震波在地下介质中传播时遇到破阻抗差异界面时会形成反射波,然后通过追踪反射波的形态,从而来解决相关的地质构造类问题。
通过华虹公司对我们的培训,我深刻认识到地震类仪器在现场应用中需着重注意的有以下两方面:第一方面,现场数据采集;第二方面,软件处理与资料解释。
首先现场数据采集时需要根据现场施工条件选择最优的施工地点及施工方法以保证采集到最真实有效的地震信号数据,保证震波法勘探第一手资料的质量。要使地震信号数据真实有效,震源和检波器的耦合条件好,需做到以下几个方面:1、震源:要求铜锤敲在实体和比较密实的部位;2、接收:要求检波器放置在密实的地方,以使接收到的信号要有真实、有效,并要注意检波器角度,保证地震信号能被最佳的接收。3、仪器置参:采集数据时,仪器设置参数要合理,一般关键的几个参数有采样间隔、采样点数、通道增益等,这几个参数要以探测目的、探测距离等要求为参照进行设置,以保证地震信号的有效性。一般来说,采集有效波形的标准是波形有头有尾,初至干净。4、操作故障:在仪器操作中会遇到一些故障,这次培训对常见的几个问题做了解答,比如仪器不能触发、仪器不断触发等一些常见问题和其处理方法:(1)仪器不能触发:这次培训在井下做现场实践培训的时候就遇到了这种情况,因探测巷道底板煤岩层厚度时,巷道底板上的浮土和松散层太厚,导致仪器不能触发,解决的方法是改变铜锤的敲击地点,将检波器插在钢钎上,在敲击地点加锤垫,增大铜锤的敲击力度;(2)仪器不断触发:一般是因为操作不当造成的,解决方法是先要检查仪器的参数设置,再检查仪器的操作是否正确和检波器放置位置及铜锤敲击是否符合要求。根据经验,仪器不断触发一般是因仪器的触发电压过低或铜锤敲击后没注意时产生的二次敲击这两种情况造成的;(3)检波器无法接收信号:检波器要和探测介质及锤击震源在同一层上,遇到松软的煤岩层要把检波器插在钢钎上接收数据,检查检波器与信号接收线连接是否良好等;5、工前准备工作:首先要提前了解探测地点现场条件,其次下井前要列出一份清单,照着清单一件件检查仪器及配件,放进背包时再与清单一一对照,以避免配件缺失而在井下无法工作,并检查仪器是否充电,此外检查胶带、粉笔、卷尺等辅助工具是否齐全。
其次在数据处理中需要注意的有设置偏移距、道间距、平均波速等参数,这些参数在结果成图过程中十分重要,如果出现错误则会直接导致分析结果的错误。在数据解释过程中,波形分析遵循同相位追踪的原则,在采集的波形中,存在正负两个相位,当成果图中同相位波形在某点出现断点、错位、分叉时,证明该处存在异常。在解释的过程中,应充分结合现有的地质资料,使解释结果尽量转化为地质结论,能充分为生产所用,解决生产中遇到的地质问题。
KDZ1114-6A30矿井地质探测仪适用于采掘工作面前方、巷道两帮、巷道顶底板等存在的隐伏和揭露构造的位置、形态、走向、影响范围的预报预测和特征评价,以多种方法手段进行数据采集,对不同特征加以分析总结,进而解决井下地质问题。在结果解释中,一般来说,断层的波形比较容易区分,表现为波形错动,通常来说后一个相位比前一个相位高、或波形分岔、频率上的变化等被认为是一个界面。波形解释主要是针对某一组能量最强的相位进行分析,针对某一组目标相位进行追踪对比;陷落柱应从正常区到异常区,可从波形的频率变化进行对比分析;老空区探测时,分为采空区充水和无水两种情况,一般采空区无水时,波形表现为明显的长尾状低频率,充水时该特征表现次之。至于探测结果的准确度,要以井下实测数据解释及采后对比为基础,通过不断的探掘探采对比,对不同地质特征体或异常进行经验积累,并积累相应经验参数,分析归纳,总结出各矿的不同地质特征对应不同的波阻特征,进而得出针对某种地质异常有效的探测方法。
通过我对该物探方法的应用及华虹公司的进一步培训,我得出物探结果对地质问题的解释原则如下:(1)在时间域里主要根据相位差异进行分析、解释;(2)多道同向轴的对比与追踪,单道不同相位之间能量变化;(3)比较波形中不同相位频率变化、振幅大小、以及相位在时间轴上的错动等。
三、感受与大家一起分享
本次培训使我认识到进行井下探测不是遇到地质问题就立即进行探测,必须先分析探测地球物理条件、选择合适的探测方法及准备必须的探测仪器及设备,做到有的放矢,才能取得探测应用的成功。一般来说遇到地质问题使用矿井地质探测仪解决问题的解决思路是:1、要根据探测地点的现场探测条件制定正确的施工方案;2、选择合理的探测方法,可在矿井地质探测仪中的单点探测和反射共偏移两种方法进行选择;3、物探结果解释是一个综合分析的过程,在室内进行数据处理、结果分析时要结合相应的地质资料;4、加强探掘探采对比与分析,分析实揭资料和探测结果产生误差的原因,逐步提高探测结果的准确率;5、客观认识物探技术:矿井地质探测仪的优点是智能化、效率高、低成本,但是也有一定的缺点,如:局限性、条件性、多解性,原因是物探技术的理论基础是是建立在一个相对理想的物理模型场来进行计算的,而实际地质情况是相当复杂的,所以需要我们物探地质工作者要经历一个“认识-实践-再认识-再实践”的过程。
此外,一个非常关键的问题时我们要正确认识物探准确率:探测准确率是我们从业者及应用者非常关注的一个问题,因为它直接反映了一套物探设备的使用效果,能够正确地认识探测准确率是对我们探测人员使用探测仪器设备是有很大帮助的。一般来说,一种物探方法准确率高低除了与该系统的硬件技术指标、采用的探测方法、软件算法有关外,与使用者的工作态度、使用频率及综合解释水平等是密切相关的。矿井中地质构造存在复杂性,在地质构造探测中不能以一次两次的成败作为衡量探测准确与否的标准,或者说在目前还没有任何一种技术具有此能力,可以100%的解决生产过程中所遇到的各种地质问题。目前矿井地质探测仪能解决我矿在日常生产中80%~95%的地质问题,准确率达到75%以上,为我矿安全高效生产提供了极大的帮助。我们都了解,受井下特殊地质与环境条件的限制,矿井物探技术与机械化的矿井采掘生产之间还有相当大的差距,这也正是物探工作者所要探索和努力的方向。在当前电子技术和地球物理勘探理论研究的水平上,我们必须通过加强自身理论的学习,在实践中灵活地运用各种探测技术和数据处理方法,不断提升对探测区域的地震波波速、频谱等地震属性规律的认识。随着我们从探测方法的应用、现场施工、识别分析水平的提高,对地质构造探测的准确率也将随之得到提高。
四、后记
经过这次培训,我感受到这次培训与第三十六期培训有很大的区别,上次培训主要侧重的是仪器的使用与操作,对于数据处理分析方面讲解的不够深入;而这次福州华虹的培训十分全面,不仅为我们讲解了仪器的工作原理,同时也对仪器操作不正确的地方进行了纠正,而且对图形分析、数据处理以及在仪器使用过程中存在的一些问题作出了解答,使我们能够全面到位地了解仪器使用及数据分析等,此次培训我收获良多,希望以后可以多举办此类型的培训。最后,非常感谢华虹公司对我们工作的支持。
作者简介:
徐韦民,男,1980年生,2006年毕业于重庆工程职业技术学院地质工程专业,现就职于四川省地奥集团能源公司宏能芙蓉煤矿地测科,任地质工程师,主要从事地质防治水和物探工作。