[其他]煤層結構成象的電磁儀器及勘測方法

無效

• 申請號: 85104704
• 申請日: 1985-06-19
• 公開（公告）號: CN85104704A
• 公開（公告）日: 1986-12-17
• 發明（設計）人: 斯托拉爾錫克
• 申請（專利權）人: 斯托拉爾公司
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李先春

本發明一般關系到探測煤層中地質異常的儀器和方法，明確地說，這件發明是利用連續波中頻無線電成象技術和計算機輔助構圖技術來得出輻射產生的煤層異常圖。

成層的煤層或煤床由于種種地質機理都是變了形的。周圍幾層壓緊程度的不同，會引起煤層的斷裂、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。在采煤工業中，廣泛采用兩種地下采煤技術，一種叫房柱式連續采煤，這種開采法可以繞過許多障礙進行開采。連續開采技術化費少并且只需少量人力。例如，開采時通常只需八個人開三班。然而，連續開采每班只能生產約300噸煤。另一種廣泛采用的技術叫長壁開采。長壁技術在開采均勻煤床時很有效，生產率平均可達每班1500噸。

在美國，采礦安全和健康管理局要求采用后退式長壁，而不希望采用前進式長壁。但在歐洲，前進式長壁用得很多。后退式長壁是向著主巷道方向開采，而前進式長壁是離開主巷道方向開采。在建立后退長壁時要用到連續開采技術。從主巷道、與主巷道成直角方向和在長壁采區的任一側，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，延長成長壁采區的長度。在長壁區的盡頭，在首巷道和尾巷道之間掘一橫巷，對著主巷道的橫巷的壁是長壁的面，長壁采煤機就沿這面掘進，其頭就指向著主巷道。長壁向前移動時，挖出區上方的頂部就坍陷下來。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。

在有長礦區可以開采的情況下，由于長壁采礦的高產量，采用長壁開采在經濟上是有利的。一個典型的長壁采區可包括500，000至一百萬噸煤。長壁采煤的初始投資和建立費用都很高，設備費用平均數百萬美元，長壁的建立最少要30天，每天三班，每班十二至十四人。因此，建立費用非常大，而要得到長壁方法的低價生產利益，需要煤層是均勻的，以保持長期生產。煤層的異常，例如斷裂、沖蝕、礦床交錯和遇到巖脈，都能使長壁生產提早終止。在許多例子中，遇到異常后，長壁設備要換成“堅硬”的鉆頭，或者用炸藥炸開，這可能破壞設備并使礦工處于危險之中。因此，如果在開采以前能檢測和分析出煤層的異常，那么開采工藝就可計劃得使生產成本為最少。如果能勘測到一個長的連續的煤層，那么就可采用低成本的長壁技術。如果發現有長壁采礦的障礙，那么，采礦工程部門可以采用連續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。

對于有潛在生產價值煤礦的地質勘探，已知有多種方法。這些方法采用了各種各樣的技術。衛星成象和攝影給出過全球的數據供采礦地質學家使用。然而，由于這種數據只能提供一個概貌，在決定煤層能否開采上，這種數據起不了作用。地表層和露頭的客觀勘查（踏勘），根據地質學家的光驗知識，可以預報出形成的特性，地表的地震和電磁波傳播方法，對于經濟礦包括石油和天然氣，在地球物理勘探中也廣泛采用，然而，這些微觀勘測技術，在調查煤層的詳細結構上并不可靠。

為了得出關于煤層異常的有用數據，目前采用的是各種微觀勘查的礦層內的地震法。在歐洲，有一種正在發展的技術，它是從16個地點爆炸，用120組地音探測器收聽，每組有36個地音探測器。所得的地震數據用計算機處理，結果能發現斷裂。直到現在，這種方法需要在5英尺間隔處放置炸藥并需要安裝相當長的電線。地震法主要對前進長壁法而沒有想對后退長壁法使用。此外，還沒有證明這個方法有解決沙床異常的能力，特別對于部分沖蝕和不重要的小的異常。這個方法也不能探測頂部或底部巖石的狀況。基于用控制源的地磁方法來浮現地表，也有看到地殼的能力。這個方法在探測礦層的主要斷裂時看來是有用的，但也不能解決詳細的礦層結構。

鉆井對探測長壁障礙是有用的，在采礦區鉆600英尺的10×12個孔，以便對煤層那樣，然而，這方法的缺點是只復蓋障礙的一小部分。因為復蓋面積有限，所以這個方法在探測和解決鉆孔與鉆孔之間可能存在的礦層異常時是沒有用的。從地表鉆探巖心和測井記錄仍然是煤礦信息的最可靠來源，巖心樣本提供了描繪地層的有用數據，測井記錄能夠探測到鉆孔附近的組成。但是，如果鉆井與鉆井之間的距離超過約50英尺，目前所用的測井記錄方法都不能探測和解決礦層的異常。礦層內的水平鉆探能夠探測到礦層異常，但它和垂直鉆探同樣受到復蓋面的限制。此外，水平鉆探很費錢，平均每生產一噸煤要化20美分。