內容提要
本卷共六部分。開篇為礦井地球物理勘探總論,對當前主要礦井地球物理勘探方法及其發(fā)展應用加以概述,并簡要介紹了綜合物探方法的搭配原則和技術要求。*篇煤田高分辨地震勘探,簡述地面地震勘探方法及主要概念,按照數(shù)據(jù)采集、資料處理及解釋分階段進行敘述,并簡要介紹與常規(guī)地震勘探相關的折射波法、微動監(jiān)測、VSP、多波及多分量勘探等方法。第二篇礦井地震勘探,介紹井下普遍采用的槽波、瑞利波、礦井CT、超前探,以及從地面延伸到井下的地震方法等。第三篇電法勘探,介紹地面直流電法、礦井直流電法、大地電磁測深法、可控源音頻大地電磁測深法、瞬變電磁法、工作面無線電波透視、礦井地質雷達等勘探方法。第四篇重力、磁法、放射性勘探及遙感地質,介紹重力勘探、磁法勘探、放射性勘探、遙感地質等方法。第五篇地球物理測井,從地球物理測井概述、數(shù)據(jù)的采集、資料的處理解釋與應用,以及測井質量控制等方面介紹了煤礦地球物理測井方法。
本卷可作為煤礦地質與物探生產(chǎn)技術、管理人員、科技工作者的指導書和參考書,也可作為煤炭及相關院校地質、物探專業(yè)學習參考書。
前言
礦井地質工作是煤礦生產(chǎn)與管理的重要技術基礎工作。它運用礦井地質科學理論和各種技術方法、手段對煤層及其相關地質體進行調查研究,經(jīng)濟有效地探明煤炭資源、摸清地質情況、處理地質問題,是安全、合理、綠色開采煤炭資源不可或缺的前提和重要保障。
現(xiàn)代科學技術的進步,地學知識的不斷更新,地球物理勘探技術的應用與發(fā)展,使得礦井地質工作正以比過去更大更快的步伐在深度和廣度兩方面向前邁進。水文地質、工程地質、環(huán)境地質、災害地質等,均成為礦井地質工作的重要方面;隨著高產(chǎn)高效現(xiàn)代化煤礦綜合機械化開采技術的發(fā)展,煤礦需要建立針對高產(chǎn)高效礦井機械化、集中化等特點,以地質量化預測為先導,以物探、鉆探等綜合技術為手段,依托先進的計算機技術實現(xiàn)地質工作動態(tài)管理的地質保障系統(tǒng),礦井地質對煤炭開采工作的指導和保障作用更加凸顯。
為了向礦井地質人員提供礦井地質工作的最新理論、方法、技術手段,以及最新的研究成果和經(jīng)驗,引導礦井地質工作者正確有效開展地質調查研究工作,提升研究質量和水平,煤炭工業(yè)出版社組織數(shù)十位來自煤礦現(xiàn)場、高等院校、科研單位等礦井地質領域的著名專家、學者,歷時多年,在對近年來礦井地質領域的研究成果與技術經(jīng)驗進行全面、系統(tǒng)的總結和梳理的基礎上,編寫了這部《礦井地質手冊》。
《礦井地質手冊》共三卷,分別是地質·安全·資源卷、水文·工程·環(huán)境卷、地球物理卷。
《礦井地質手冊》地球物理卷(以下簡稱本卷),共六部分,從礦井地球物理勘探總論出發(fā),按照煤田高分辨地震勘探、礦井地震勘探、礦井電法勘探、地球物理測井、重磁勘探、遙感等方法劃分篇章,涉及各方法的術語定義、基本原理、工作方法、處理解釋及報告編制等礦井地球物理工作的各個方面,形成了本卷的整體框架體系。本卷對礦井地球物理方法的發(fā)展、主要采用儀器的參數(shù),各勘查階段的規(guī)范要求、工作方法及其地質效果進行了敘述。同時對近幾年逐漸成熟應用的地球物理新方法進行了介紹,引用了大量的工程實例,全面詳細地介紹了與礦井地質相關的各項地球物理勘探內容。在編寫過程中,本卷參考了1986年版《礦井地質工作手冊》中對煤礦地球物理工作有指導意義的部分內容,融入吸收了經(jīng)過
實踐檢驗的成熟地球物理科研成果,及時跟蹤國家及行業(yè)主管部門對煤礦生產(chǎn)管理的步伐,研究了國家(行業(yè))最新的政策、法規(guī)和規(guī)范、規(guī)定,本卷歷經(jīng)多次論證、修改,吸收和采納了審稿專家的意見和建議,力求使本卷涵蓋技術發(fā)展應用,貼近生產(chǎn)實踐,通俗易懂、方便實用。
本卷的開篇為礦井地球物理勘探總論,簡述了當前主要的礦井地球物理勘探方法及其發(fā)展和應用,介紹了綜合物探方法的搭配原則和技術要求,便于從宏觀上了解和應用地球物理方法。第一篇煤田高分辨地震勘探共5章,簡述了地面地震勘探方法及主要概念,按照數(shù)據(jù)采集、資料處理及解釋分階段進行了敘述,并簡要介紹了與常規(guī)地震勘探相關的折射波法、微動監(jiān)測、VSP、多波及多分量勘探等一些方法。第二篇礦井地震勘探共4章,包括井下普遍采用的槽波、瑞利波、礦井CT和超前探,以及從地面延伸到井下的地震方法等。第三篇礦井電法勘探共7章,分別介紹了地面直流電法勘探、礦井直流電法勘探、大地電磁測深法勘探、可控源音頻大地電磁測深勘探、瞬變電磁法勘探、工作面無線電波透視、礦井地質雷達等方法。第四篇重力、磁法、放射性勘探及遙感地質共4章,介紹了重力勘探、磁法勘探、放射性勘探、遙感地質等方法。第五篇地球物理測井共3章,從地球物理測井概述、測井數(shù)據(jù)的采集、測井質量控制和測井資料解釋與應用等方面介紹了煤礦地球物理測井。
本卷編寫主要體現(xiàn)了以下特點:一是力求搭建系統(tǒng)的綜合物探知識架構。編寫過程中,編審組開展了廣泛的調研和深入的討論,收集了大量的研究成果與勘探報告等第一手資料,查閱了礦井地球物理相關的若干文獻資料,研究了政策法規(guī)演變和最新技術進展,圖、文、表相結合系統(tǒng)詳實地展示了礦井地球物理的豐富內容。二是探索構建了礦井地球物理新型立體探測體系。本卷注重傳統(tǒng)地球物理技術與新成果的結合,吸收了近年來地球物理領域的新理論、新方法和新技術,從地面、地下、孔中、井下、空中全方位構建立體探測技術體系,反映了礦井地球物理最新技術的研究成果,以探測效果為導向,方法選擇與地球物理條件相適應,探索破解多解性的制約。三是注重強化系列工程實踐項目示范。本卷從基本概念、理論、方法技術的有效組合等對相關礦井地球物理技術進行了闡述。同時優(yōu)選了工程案例進行剖析,從條件論證、設計編制到方法選擇等方面全要素分析應用,注重實際項目示范,突出解決實際問題的效果。
本卷由王懷洪研究員擔任主編,王秀東、于師建、湯振清、程久龍擔任副主編。初稿編寫由山東省煤田地質局、山東省煤田地質規(guī)劃勘察研究院、山東科技大學、中國礦業(yè)大學、安徽理工大學、中煤科工集團西安研究院等單位人員完成。具體分工如下:本卷的總論部分由張威教授級高工執(zhí)筆;地震勘探部分由王秀東研究員主持,他還編寫完成煤田高分辨地震勘探篇,劉盛東教授參與編寫了井下地震部分;電法部分由于師建教授主持,并且他還編寫了直流電法勘探部分;程久龍教授參與編寫了重、磁、電磁、放射性勘探等部分,岳建華教授、韓德品研究員等參與了礦井水文物探的編寫,楊鋒杰教授編寫了遙感地質部分;湯振清研究員編寫了地球物理測井部分。2014年7月,國家煤礦安全監(jiān)察局、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局信息研究院煤炭工業(yè)出版社在南昌組織召開《礦井地質手冊》終審會,編審組吸收了專家提出的意見和建議,最終稿修訂由王懷洪、王秀東、于師建等統(tǒng)稿。
本卷由孫升林研究員主審,緒論和礦井物探部分由程建遠研究員審閱,地震勘探部分由馬國東研究員審閱,重磁、電法、放射性部分由韓德品研究員審閱,地球物理測井部分由周明磊研究員審閱,遙感地質部分由張心彬研究員審閱。
本卷在編寫過程中得到了中國礦業(yè)大學、山東科技大學、中煤科工集團西安研究院、山東能源集團等單位領導和同行的大力支持與幫助,煤炭工業(yè)出版社多次組織會議,對本卷內容進行修改與提升,在此表示衷心感謝!本卷在編寫過程中,還得到中國煤炭地質總局以及山東、安徽、河南、陜西、山西、內蒙古等有關煤礦生產(chǎn)企業(yè)和勘查單位的大力支持,并提供了大量的實際生產(chǎn)資料和數(shù)據(jù)。在編寫過程中,山東省煤田地質局的鞏固、田思清、陳清
靜、鐘聲、張兆民、朱偉,中國礦業(yè)大學的孫文潔,山東大學的王瑞睿等,以及山東科技大學等單位的若干研究生協(xié)助進行了大量的資料收集、整理工作,付出了艱辛的勞動,在此一并表示感謝!
本卷首次獨立成卷,方法手段和新增內容較多,涉及專業(yè)相當廣泛,限于編者水平,疏漏和錯誤之處在所難免,敬請廣大讀者批評指正。
本卷編審組
2016年12月
0 礦井地球物理勘探總論
0.1 術語定義
0.2 礦井地球物理勘探概述
0.2.1 礦井物探
0.2.2 礦井物探主要類型及應用
0.3 綜合物探
0.3.1 綜合物探
0.3.2 綜合物探的搭配原則
0.3.3 綜合物探的設計和技術要求
0.3.4 資料的綜合分析
第一篇 煤田高分辨地震勘探
1 地震勘探概述
1.1 術語定義
1.2 地震勘探簡介
1.2.1 地震勘探方法
1.2.2 地震勘探中的主要矛盾
1.2.3 地震勘探的發(fā)展
1.2.4 國內地震勘探概況
1.2.5 地震勘探的前提及相關的波
1.2.6 地震勘探的工作階段
1.3 地震勘探方法分類
1.3.1 按激發(fā)、接收方式分類
1.3.2 按波的類型分類
1.4 幾何地震學與波動地震學
1.4.1 地震波的運動學與幾何地震學
1.4.2 物理地震學與波動地震學
1.4.3 幾何地震學與波動地震學的關系
1.5 地震波的頻譜
1.5.1 頻譜分析
1.5.2 地震波的頻譜特征
1.5.3 采樣定理
1.5.4 數(shù)字濾波
1.6 分辨率與信噪比
1.6.1 地震波的分辨率
1.6.2 高分辨率地震勘探的特點與現(xiàn)狀
1.6.3 高分辨率地震勘探能解決的礦井地質問題
1.6.4 干擾波及其對勘探效果的影響
2 煤田高分辨地震勘探的數(shù)據(jù)采集
2.1 術語定義
2.2 試驗工作
2.2.1 試驗工作的基本原則
2.2.2 干擾波調查
2.2.3 激發(fā)方式試驗
2.2.4 接收方式試驗
2.2.5 儀器因素
2.3 測線布置
2.3.1 測線布置的原則
2.3.2 勘探階段與測網(wǎng)
2.4 觀測系統(tǒng)
2.4.1 觀測系統(tǒng)分類
2.4.2 觀測系統(tǒng)選擇步驟
2.4.3 觀測系統(tǒng)參數(shù)的選擇
2.4.4 三維束狀觀測系統(tǒng)的演變
2.4.5 特殊觀測系統(tǒng)
2.5 地震波的接收
2.5.1 接收設備
2.5.2 接收參數(shù)的選擇
2.5.3 組合
2.5.4 檢波器的埋置
2.6 地震波的激發(fā)
2.6.1 震源類型
2.6.2 井深、藥量
2.6.3 激發(fā)方向
2.7 地震波速度的測定
2.7.1 地震測井(積分測井或聲測井)
2.7.2 微分地層測井(連續(xù)速度測井或聲測井)
2.7.3 微地震測井
2.7.4 折射波法(小折射)
2.8 野外資料的驗收
2.8.1 資料整理
2.8.2 資料驗收
2.8.3 原始質量要求
2.8.4 原始資料的評價
3 煤田高分辨地震勘探數(shù)據(jù)處理
3.1 術語定義
3.2 基本要求與主要措施
3.3 關鍵模塊
3.3.1 空間屬性
3.3.2 靜校正
3.3.3 濾波
3.3.4 反褶積
3.3.5 疊加
3.3.6 偏移
3.4 基礎處理參考流程
3.4.1 參考流程
3.4.2 幾點說明
3.4.3 處理成果的評價
4 煤田高分辨地震勘探資料解釋
4.1 術語定義
4.2 地震剖面的對比解釋
4.2.1 地震反射波與地層
4.2.2 地震資料與地質體
4.2.3 地震波的對比原則及方法
4.2.4 疊加剖面上特殊波的標志
4.2.5 測線方向與地層傾角
4.3 地震資料的構造解釋
4.3.1 斷層的解釋
4.3.2 褶曲的解釋
4.3.3 陷落柱的解釋
4.4 時深轉換
4.4.1 時深轉換速度參數(shù)
4.4.2 速度分析
4.4.3 時深轉換
4.5 薄層反射與煤層解釋
4.5.1 薄層反射模型
4.5.2 單一煤層的反射
4.5.3 薄層反射振幅利用
4.5.4 煤層解釋
4.6 地震資料解釋的誤區(qū)
4.7 圖件制作
4.7.1 t0圖件的制作
4.7.2 構造圖件的制作
4.7.3 地震地質剖面的制作
4.8 目標處理技術
4.8.1 相干/方差體技術
4.8.2 正演
4.8.3 約束反演
4.8.4 零炮檢距剖面多項式擬合
4.8.5 小波變換
4.8.6 AVO
5 其他方法
5.1 術語定義
5.2 折射波法
5.3 微動監(jiān)測
5.4 VSP地震觀測
5.5 多波及多分量地震勘探
第二篇 礦井地震勘探
6 槽波勘探
6.1 術語定義
6.2 槽波勘探的基本概念
6.2.1 基本原理
6.2.2 槽波地震勘探儀器
6.2.3 槽波地震勘探方法分類
6.3 槽波地震勘探工作方法
6.3.1 巷道中槽波地震法觀測系統(tǒng)
6.3.2 施工方法
6.4 槽波地震勘探資料的數(shù)據(jù)處理與解釋
6.4.1 數(shù)據(jù)處理
6.4.2 資料解釋
7 瑞利波探測
7.1 術語定義
7.2 瑞利波探查的基本概念
7.2.1 基本原理
7.2.2 儀器設備
7.3 工作方法
7.3.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集
7.3.2 數(shù)據(jù)處理
7.4 資料解釋及應用
7.4.1 地層界面的異常特征
7.4.2 洞穴界面的異常特征
7.4.3 斷層界面的異常特征
8 井下地震勘探
8.1 術語定義
8.2 概述
8.2.1 方法原理
8.2.2 應用條件及特點
8.2.3 探測內容
8.3 井下地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
8.3.1 地震儀器設備
8.3.2 井下震源
8.3.3 井下檢波器
8.4 工作方法
8.4.1 測線布置
8.4.2 井下探測激發(fā)接收系統(tǒng)的特殊性及要求
8.4.3 資料處理與解釋
8.5 探測應用與效果
8.5.1 斷層構造探測
8.5.2 礦井水文地質條件評測
8.5.3 煤層厚度探測
8.5.4 煤巖體注漿質量評價
9 其他地震勘探方法
9.1 術語定義
9.2 采面震波CT技術
9.2.1 概述
9.2.2 CT方法原理
9.2.3 井下工作方法
9.2.4 礦井探測應用
9.3 巷道地震反射波超前探測技術
9.3.1 反射波時距曲線特征分析
9.3.2 反射波提取技術
9.3.3 繞射掃描疊加偏移技術
9.3.4 應用案例
9.3.5 礦井地震超前探測儀器設備簡介及極化偏移新方法第三篇電法勘探
10 直流電法勘探
10.1 術語定義
10.2 電阻率法基礎
10.2.1 巖、礦石的電阻率
10.2.2 電阻率的測定
10.2.3 直流電法勘探的種類
10.3 電阻率剖面法
10.3.1 基本裝置形式
10.3.2 電剖面法的應用條件
10.3.3 不宜開展電剖面法工作的地區(qū)
10.3.4 電極距的選擇
10.3.5 電剖面法的主要成果圖
10.3.6 各種電剖面法的比較
10.4 電阻率測深法
10.4.1 基本裝置形式
10.4.2 電測深法的應用條件
10.4.3 不宜開展電測深法工作的情況
10.4.4 裝置與電極距
10.4.5 水平層狀地電斷面電測深曲線類型
10.4.6 電測深資料解釋
10.5 高密度電阻率法
10.5.1 高密度電阻率勘探系統(tǒng)
10.5.2 三電位電極系
10.5.3 技術要求
10.5.4 數(shù)據(jù)處理方法
10.5.5 資料解釋
10.6 自然電位法
10.6.1 基本原理
10.6.2 觀測方法
10.6.3 技術要求
10.6.4 成果表達形式
10.6.5 資料解釋原則
10.7 充電法
10.7.1 基本原理
10.7.2 觀測方法
10.7.3 技術要求
10.7.4 成果表達形式
10.7.5 資料解釋原則
10.8 激發(fā)極化法
10.8.1 基本原理
10.8.2 觀測方法
10.8.3 激電常用參數(shù)
10.8.4 技術要求
10.8.5 資料解釋