[其他]煤層結(jié)構(gòu)成象的電磁儀器及勘測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85104704
• 申請(qǐng)日: 1985-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN85104704A
• 公開（公告）日: 1986-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 斯托拉爾錫克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 斯托拉爾公司
• 主分類號(hào): G01V3/12
• 分類號(hào): G01V3/12
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 李先春

本發(fā)明一般關(guān)系到探測(cè)煤層中地質(zhì)異常的儀器和方法，明確地說(shuō)，這件發(fā)明是利用連續(xù)波中頻無(wú)線電成象技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助構(gòu)圖技術(shù)來(lái)得出輻射產(chǎn)生的煤層異常圖。

成層的煤層或煤床由于種種地質(zhì)機(jī)理都是變了形的。周圍幾層壓緊程度的不同，會(huì)引起煤層的斷裂、曲折和隆起。古代河流刷去了煤床上的煤，留下沙子和巖石沉積。這種沉積，亦就是河道沙土沖刷，能夠引起沖蝕和薄弱的頂部。這種煤層變形和巖石沉積，都是采煤的物理障。在采煤工業(yè)中，廣泛采用兩種地下采煤技術(shù)，一種叫房柱式連續(xù)采煤，這種開采法可以繞過許多障礙進(jìn)行開采。連續(xù)開采技術(shù)化費(fèi)少并且只需少量人力。例如，開采時(shí)通常只需八個(gè)人開三班。然而，連續(xù)開采每班只能生產(chǎn)約300噸煤。另一種廣泛采用的技術(shù)叫長(zhǎng)壁開采。長(zhǎng)壁技術(shù)在開采均勻煤床時(shí)很有效，生產(chǎn)率平均可達(dá)每班1500噸。

在美國(guó)，采礦安全和健康管理局要求采用后退式長(zhǎng)壁，而不希望采用前進(jìn)式長(zhǎng)壁。但在歐洲，前進(jìn)式長(zhǎng)壁用得很多。后退式長(zhǎng)壁是向著主巷道方向開采，而前進(jìn)式長(zhǎng)壁是離開主巷道方向開采。在建立后退長(zhǎng)壁時(shí)要用到連續(xù)開采技術(shù)。從主巷道、與主巷道成直角方向和在長(zhǎng)壁采區(qū)的任一側(cè)，可以開采出兩條巷道路線。這些巷道路線，各為首巷和尾巷道，延長(zhǎng)成長(zhǎng)壁采區(qū)的長(zhǎng)度。在長(zhǎng)壁區(qū)的盡頭，在首巷道和尾巷道之間掘一橫巷，對(duì)著主巷道的橫巷的壁是長(zhǎng)壁的面，長(zhǎng)壁采煤機(jī)就沿這面掘進(jìn)，其頭就指向著主巷道。長(zhǎng)壁向前移動(dòng)時(shí)，挖出區(qū)上方的頂部就坍陷下來(lái)。在挖掘的盡頭要留未開采煤的阻擋塊，以支持主巷道上方的頂部。

在有長(zhǎng)礦區(qū)可以開采的情況下，由于長(zhǎng)壁采礦的高產(chǎn)量，采用長(zhǎng)壁開采在經(jīng)濟(jì)上是有利的。一個(gè)典型的長(zhǎng)壁采區(qū)可包括500，000至一百萬(wàn)噸煤。長(zhǎng)壁采煤的初始投資和建立費(fèi)用都很高，設(shè)備費(fèi)用平均數(shù)百萬(wàn)美元，長(zhǎng)壁的建立最少要30天，每天三班，每班十二至十四人。因此，建立費(fèi)用非常大，而要得到長(zhǎng)壁方法的低價(jià)生產(chǎn)利益，需要煤層是均勻的，以保持長(zhǎng)期生產(chǎn)。煤層的異常，例如斷裂、沖蝕、礦床交錯(cuò)和遇到巖脈，都能使長(zhǎng)壁生產(chǎn)提早終止。在許多例子中，遇到異常后，長(zhǎng)壁設(shè)備要換成“堅(jiān)硬”的鉆頭，或者用炸藥炸開，這可能破壞設(shè)備并使礦工處于危險(xiǎn)之中。因此，如果在開采以前能檢測(cè)和分析出煤層的異常，那么開采工藝就可計(jì)劃得使生產(chǎn)成本為最少。如果能勘測(cè)到一個(gè)長(zhǎng)的連續(xù)的煤層，那么就可采用低成本的長(zhǎng)壁技術(shù)。如果發(fā)現(xiàn)有長(zhǎng)壁采礦的障礙，那么，采礦工程部門可以采用連續(xù)采礦法繞過這些障礙，或者例如采用沖刷或爆破辦法，把這些異常沖掉或炸掉。

對(duì)于有潛在生產(chǎn)價(jià)值煤礦的地質(zhì)勘探，已知有多種方法。這些方法采用了各種各樣的技術(shù)。衛(wèi)星成象和攝影給出過全球的數(shù)據(jù)供采礦地質(zhì)學(xué)家使用。然而，由于這種數(shù)據(jù)只能提供一個(gè)概貌，在決定煤層能否開采上，這種數(shù)據(jù)起不了作用。地表層和露頭的客觀勘查（踏勘），根據(jù)地質(zhì)學(xué)家的光驗(yàn)知識(shí)，可以預(yù)報(bào)出形成的特性，地表的地震和電磁波傳播方法，對(duì)于經(jīng)濟(jì)礦包括石油和天然氣，在地球物理勘探中也廣泛采用，然而，這些微觀勘測(cè)技術(shù)，在調(diào)查煤層的詳細(xì)結(jié)構(gòu)上并不可靠。

為了得出關(guān)于煤層異常的有用數(shù)據(jù)，目前采用的是各種微觀勘查的礦層內(nèi)的地震法。在歐洲，有一種正在發(fā)展的技術(shù)，它是從16個(gè)地點(diǎn)爆炸，用120組地音探測(cè)器收聽，每組有36個(gè)地音探測(cè)器。所得的地震數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)處理，結(jié)果能發(fā)現(xiàn)斷裂。直到現(xiàn)在，這種方法需要在5英尺間隔處放置炸藥并需要安裝相當(dāng)長(zhǎng)的電線。地震法主要對(duì)前進(jìn)長(zhǎng)壁法而沒有想對(duì)后退長(zhǎng)壁法使用。此外，還沒有證明這個(gè)方法有解決沙床異常的能力，特別對(duì)于部分沖蝕和不重要的小的異常。這個(gè)方法也不能探測(cè)頂部或底部巖石的狀況。基于用控制源的地磁方法來(lái)浮現(xiàn)地表，也有看到地殼的能力。這個(gè)方法在探測(cè)礦層的主要斷裂時(shí)看來(lái)是有用的，但也不能解決詳細(xì)的礦層結(jié)構(gòu)。

鉆井對(duì)探測(cè)長(zhǎng)壁障礙是有用的，在采礦區(qū)鉆600英尺的10×12個(gè)孔，以便對(duì)煤層那樣，然而，這方法的缺點(diǎn)是只復(fù)蓋障礙的一小部分。因?yàn)閺?fù)蓋面積有限，所以這個(gè)方法在探測(cè)和解決鉆孔與鉆孔之間可能存在的礦層異常時(shí)是沒有用的。從地表鉆探巖心和測(cè)井記錄仍然是煤礦信息的最可靠來(lái)源，巖心樣本提供了描繪地層的有用數(shù)據(jù)，測(cè)井記錄能夠探測(cè)到鉆孔附近的組成。但是，如果鉆井與鉆井之間的距離超過約50英尺，目前所用的測(cè)井記錄方法都不能探測(cè)和解決礦層的異常。礦層內(nèi)的水平鉆探能夠探測(cè)到礦層異常，但它和垂直鉆探同樣受到復(fù)蓋面的限制。此外，水平鉆探很費(fèi)錢，平均每生產(chǎn)一噸煤要化20美分。