常用勘探網(wǎng)型共性問題探討

黃桂芝，馮 彬，田立慧

(黑龍江科技學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)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(qū)的地質(zhì)和開采技術(shù)條件提供基礎(chǔ)，切實加強地質(zhì)研究，才能提高勘查程度。勘探網(wǎng)型在一定程度上，限制了勘查密度和地質(zhì)研究的方便性和可靠性,既是勘查程度和地質(zhì)研究最基本的保障，又可能成為勘查程度和地質(zhì)研究的束縛之繩。以不同勘探網(wǎng)型為基礎(chǔ)所編制的成果圖件，質(zhì)量有較大差異?？碧骄W(wǎng)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(wǎng)配合使用。上述常用網(wǎng)型，在斷層控制、煤層控制、地質(zhì)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(shù)發(fā)展水平，直接影響勘查質(zhì)量。因此，勘探網(wǎng)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(wǎng)型為基礎(chǔ)，以地質(zhì)趨勢分析為方法，以利于利用計算機對鉆探數(shù)據(jù)處理進行二次開發(fā)，以獲得更多隱含性地質(zhì)信息為手段，才能有效地對地質(zhì)構(gòu)造進行綜合分析，提高構(gòu)造查明程度。在這一平臺基礎(chǔ)上，才可以開展地質(zhì)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(qū)，做無效工作，貽誤發(fā)展的大好時機。

1 常用勘探網(wǎng)型共性問題

1.1 單一勘探網(wǎng)型不能對煤盆地整體進行較好勘查，網(wǎng)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(wǎng)，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(wǎng)或長方形和放射狀網(wǎng)銜接使用。其結(jié)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(tài)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(guī)的勘探網(wǎng)度下，沒有小間距、重點控制斷層的控斷勘探線?？碧骄€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(nèi)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(wǎng)均存在這一問題，下面以二類二型勘探區(qū)500m×500 m正方形網(wǎng)為例。

設(shè)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(qū)的勘探線距為500 m)，該網(wǎng)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(qū)”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(qū)500 m×500 m正方形網(wǎng)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(zhì)研究程度也低，筆者將其稱為“弱區(qū)”?？梢姡叭鯀^(qū)”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(qū)”內(nèi)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(yè)集團東榮三礦的F32傾向斷層等)。長方形和放射狀網(wǎng)也存在這一問題，需改進，使“弱區(qū)”的形態(tài)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(wǎng)度下，采用不同的鉆孔布局方式，會形成不同的 “弱區(qū)”形態(tài)，產(chǎn)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(chǎn)狀所用面積較大

對煤層產(chǎn)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(chǎn)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(qū)500m×500m正方形網(wǎng)為例，所用三面積為0.5×500m×500m2，其內(nèi)產(chǎn)狀異常變化幾率較大。這樣，在較大面積內(nèi)用以直代曲方法所確定產(chǎn)狀的準確性偏低。長方形和放射狀網(wǎng)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(chǎn)狀，所用面積越小，所求產(chǎn)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(fā)育地區(qū),走向不準，無法進行水平運輸大巷、采區(qū)和回采工作面的設(shè)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(wǎng)中均普遍存在。如果在兩傾向勘探線間的區(qū)域內(nèi)，沿煤層傾向方向?qū)⑵鋭澐譃閹讉€長條形條帶，則每一條帶內(nèi)煤層底板等高線大致平行，走向變化不大，而不同條帶內(nèi)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(nèi)，帶內(nèi)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(nèi)鉆孔的浪費。相鄰兩傾向線間，條帶內(nèi)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(xiàn)。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(nèi)煤層底板等高線的走向方位，提高勘探區(qū)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(xù)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(wěn)定煤層相關(guān)性不大，但對于較穩(wěn)定和不穩(wěn)定煤層相關(guān)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(jié)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(shù)斷煤交點的位置是推斷的，且在不同方向的剖面內(nèi)，推斷的準確性是不同的。

大多數(shù)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(wěn)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(nèi)，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(nèi)，所推斷煤交線位置的變化性相對較大。因?qū)嶋H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(nèi)(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(dǎo)致的斷煤交點數(shù)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(qū)，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(zhì)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(shù)據(jù)處理進行二次開發(fā)以獲得更多隱含性地質(zhì)信息

對于連續(xù)性煤層底板高程的確定，不進行孔間和線間的地質(zhì)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(qū)，也沒有相對一般的稀疏區(qū)，各處的控制程度持平，地質(zhì)變量的趨勢性規(guī)律顯現(xiàn)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(shù)據(jù)處理進行二次開發(fā)，以獲得更多隱含性地質(zhì)信息，以助于對地質(zhì)構(gòu)造進行綜合分析，提高構(gòu)造查明程度，滿足煤炭資源勘探和礦井建設(shè)的需要。這些問題，在常用的三網(wǎng)型中也普遍存在。因此，可以認為，常用的三網(wǎng)型對于勘探區(qū)煤層整體的地質(zhì)分析程度，是該網(wǎng)度下的最小值。

1.7 三維地質(zhì)模型準確性低

因斷層的捕捉率較低，煤層產(chǎn)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(zhì)研究程度低，導(dǎo)致?lián)怂⒌娜S地質(zhì)模型準確性低下，實用性較差。這一問題，也是常用三網(wǎng)型的共性問題。

1.8 不利于構(gòu)造形態(tài)研究和查明

鉆探工程的直線式布置，使獲得的地質(zhì)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(zhì)構(gòu)造的空間形態(tài)、構(gòu)造要素的空間組合關(guān)系和展布規(guī)律。而上述問題，又是煤炭資源勘探中查明構(gòu)造的主要任務(wù)。

1.9 不利于構(gòu)造應(yīng)力場分析、應(yīng)變分析、盆地沉降史分析和構(gòu)造模擬

準確的地質(zhì)構(gòu)造幾何學(xué)分析是地質(zhì)構(gòu)造研究的基礎(chǔ)。在準確的地質(zhì)構(gòu)造幾何學(xué)分析基礎(chǔ)上，才可以有準確的構(gòu)造應(yīng)力場分析、應(yīng)變分析、盆地沉降史分析和構(gòu)造模擬。鉆探工程的直線式布置，不利于地質(zhì)構(gòu)造的幾何學(xué)分析，因此不利于構(gòu)造應(yīng)力場分析、應(yīng)變分析、盆地沉降史分析和構(gòu)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(zhì)構(gòu)造和煤層形態(tài)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(zhì)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(zhì)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(wěn)定、構(gòu)造簡單地區(qū)

因其在煤層和斷層控制方面的粗略性，只能適用于煤層穩(wěn)定、構(gòu)造簡單地區(qū)，對于煤層較穩(wěn)定或構(gòu)造中等地區(qū)已不適合，對于煤層不穩(wěn)定或構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)則更不適合。

2 結(jié)論

2.1 勘探網(wǎng)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(wǎng)型為基礎(chǔ)，以地質(zhì)趨勢分析為方法，以利于利用計算機對鉆探數(shù)據(jù)處理進行二次開發(fā)，以獲得更多隱含性地質(zhì)信息為手段，才能有效地對地質(zhì)構(gòu)造進行綜合分析，提高構(gòu)造查明程度。在這一平臺基礎(chǔ)上，才可以開展煤田地質(zhì)勘查圖件智能化編制及煤田地質(zhì)勘查設(shè)計三維模擬，指導(dǎo)這一國際前沿性課題的研究工作。否則，將陷入誤區(qū)，做無效工作，貽誤發(fā)展的大好時機。因此，勘探網(wǎng)型改進工作已勢在必行、刻不容緩。

2.2 網(wǎng)型改進方向

在一定的勘探網(wǎng)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(zhì)量的煤層傾向剖面和走向剖面為落腳點，打破傳統(tǒng)思維的定勢，在對上述問題綜合考慮的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地進行勘探網(wǎng)型改進研究。

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