用地質(zhì)編錄儀進行采煤工作面地質(zhì)編錄研究

王 波

冀中能源股份有限公司章村礦地測科 河北 邢臺 054100

1 問題的提出

地質(zhì)編錄是煤礦的一項基礎(chǔ)性地質(zhì)技術(shù)工作,目前仍采用的是人工井下收集第一手地質(zhì)資料后井上進行處理。隨著采煤機械化程度的提高,采掘工藝的更新,要求礦井地質(zhì)編錄工作朝著細、準、快的方向發(fā)展。以新技術(shù)、新方法、新裝備來改變礦井地質(zhì)編錄工作面貌,尋求新的地質(zhì)信息記錄方法和處理方法被提到日程上來。地質(zhì)編錄儀的成功應(yīng)用,為采掘工作面快速進行地質(zhì)編錄工作提供了新的方法。

2 礦井地質(zhì)攝影編錄的三個基本問題

(1)礦井地質(zhì)攝影編錄作業(yè)方法及步驟。礦井地質(zhì)攝影測量作業(yè)方法,分為現(xiàn)場作業(yè)和室內(nèi)作業(yè)兩部分?，F(xiàn)場作業(yè)的目的是攝取供室內(nèi)作業(yè)使用的合格影像;室內(nèi)作業(yè)包括影像處理,判讀量測和結(jié)果計算等。

現(xiàn)場作業(yè):現(xiàn)場作業(yè)的過程,就是利用井下攝影相機對所選地段的地質(zhì)現(xiàn)象,攝取合格的影像記錄的過程。編錄內(nèi)容可以是巷道的一般編錄,也可以是地質(zhì)構(gòu)造和特殊地質(zhì)現(xiàn)象的編錄。

室內(nèi)作業(yè):現(xiàn)場作業(yè)完成后,即轉(zhuǎn)入室內(nèi)作業(yè)。室內(nèi)作業(yè)是取得最后成果的關(guān)鍵環(huán)節(jié),由專業(yè)軟件完成,其主要內(nèi)容是:①巖性與巖層界面的判讀:不同巖性以不同的灰度來顯現(xiàn)的,各類巖層的結(jié)構(gòu)、斷口等特征在照片上也會呈現(xiàn)一定的差異。②地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象的判讀:不同的地質(zhì)構(gòu)造具有不同的地質(zhì)特征,這些特征在電子屏幕上清晰可辨,這樣就可根據(jù)所觀察到的這種特征,確定出巖層的層位、沖刷現(xiàn)象、斷層、褶曲以及裂隙等等。③量測計算:量測工作是攝影測量作業(yè)取得最終有用參數(shù)的環(huán)節(jié)。礦井地質(zhì)攝影測量作業(yè)的量測內(nèi)容有兩個目的,一是比例尺量測、一是地質(zhì)界面產(chǎn)狀的量測,主要的量測計算環(huán)節(jié)由專業(yè)軟件自動完成。

誤差問題:誤差問題在引用近景攝影測量方法時,是一個比較令人關(guān)注的問題。這里所說的誤差問題指的是礦井地質(zhì)攝影測量系統(tǒng)的結(jié)果與同類專用儀器的量測結(jié)果相比較而得出的相對誤差,有兩個環(huán)節(jié)容易引起誤差:儀器本身的誤差及作業(yè)方法產(chǎn)生的誤差。

標準流程:實際工作中,我們總結(jié)出數(shù)碼編錄工作的標準流程,分10個步驟完成,其中①是外業(yè)準備,②是外業(yè)工作,③-⑩是內(nèi)業(yè)工作。

①井上準備預(yù)編錄地點基本位置信息,并填寫標準表格;

②入井拍照,取得一組照片,存入SD卡;

③升井讀卡,篩選圖片,有用的圖片入庫備用,其余刪除;

④對入庫圖片進行錄入;

⑤對入庫圖片進行編輯:勾畫分層界線、標注巖性及尺寸;

⑥據(jù)已標注的圖片,畫出局部素描圖,存儲備用;

⑦分析構(gòu)造現(xiàn)象,劃分構(gòu)造類型,并確定具體類型及參數(shù);

⑧繪制簡易寫實圖卷;

⑨自動生成寫實剖面;

⑩編錄成果打印。

(2)礦井地質(zhì)攝影編錄配套儀器設(shè)備。井下攝影相機:選用本質(zhì)安全型數(shù)碼相機,配備防爆光源,構(gòu)成便攜式井下攝影系統(tǒng),完成地質(zhì)編錄井下拍攝任務(wù)。

井下攝影光源:要在井下全黑環(huán)境中拍攝到清晰的地質(zhì)圖像信息,必須解決光源問題,并且要求:第一滿足防爆要求;第二光照度滿足對井下構(gòu)造的拍攝需要;第三體積小,重量輕攜帶方便。目前的系統(tǒng)采用KD型組合防爆攝影燈。

(3)礦井地質(zhì)攝影編錄自動成圖技術(shù)。井下拍攝的大量地質(zhì)圖片需要及時處理,才能迅速獲取編錄成果;隨著時間的推移編錄成果會越來越多,存在成果管理的問題;一線技術(shù)人員和決策領(lǐng)導(dǎo)需要及時查詢地質(zhì)成果,因此要解決海量地質(zhì)信息的快速查詢問題;最后的編錄成果要以圖紙的方式提交,存在自動成圖問題。上述問題的解決程度,直接影響地質(zhì)攝影編錄系統(tǒng)的應(yīng)用效果,CMEE0608C型地質(zhì)攝影編錄系統(tǒng)提供的編錄軟件,較好的解決了上述問題,實現(xiàn)了地質(zhì)照片的快速編輯、快速成果查詢和自動成圖功能,基本解決了內(nèi)業(yè)工作的數(shù)字化和自動化。

3 應(yīng)用事例

章村礦3109工作面是一個地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜的煤礦,主采2號煤,是章村礦4231采區(qū)首采面,采掘工作經(jīng)常遇到各種復(fù)雜的地質(zhì)變化。

根據(jù)實際采高對攝影照片位置進行合理調(diào)整,以滿足成圖需要。圖片調(diào)整的目的是用局部素描圖的方式表現(xiàn)煤壁可見及預(yù)測部分的煤層結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象,編錄軟件還可以根據(jù)地質(zhì)工程師的合理推測,對拍攝區(qū)域以外的頂?shù)装鍘r性結(jié)構(gòu)進行預(yù)測。

圖1是對應(yīng)的局部素描圖,系根據(jù)位置調(diào)整后的結(jié)果所做出的局部素描圖,由編錄軟件自動完成。

圖1 對應(yīng)的局部素描圖

4 結(jié)論

基于近景攝影測量理論的煤礦地質(zhì)攝影編錄方法,能夠把井巷工程揭露的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象真實、準確的記錄下來,并能永久的保存,需要時可以隨時再現(xiàn)井下構(gòu)造現(xiàn)象的原狀,供觀測分析和提供有用數(shù)據(jù),這一點手工素描根本無法做到。但在攝影環(huán)節(jié),攝取相片的合格率相對較低,在這方面需進一步進行改進,提高攝影相機相片的合格率。

外業(yè)方面,建立了一整套適合煤礦井下作業(yè)的數(shù)碼式編錄方法,可以大大減輕現(xiàn)場勞動強度,減少井下作業(yè)時間,改善了地質(zhì)人員的勞動條件;內(nèi)業(yè)方面,基于“標準照片”的編錄軟件,通過描摹地質(zhì)照片完成地質(zhì)寫實圖,操作簡單,易于掌握。

用攝影方法記錄井下地質(zhì)信息,是一種簡單實用的地質(zhì)編錄方法,為非專業(yè)人員從事專業(yè)工作創(chuàng)造了條件,在一定程度上解決了目前地質(zhì)專業(yè)人員缺少,不能滿足礦井地質(zhì)工作需要的問題。