时间:2023-03-22 17:32:16
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1.引言
中科院与胜利石油管理局联合资助的国家自然基金委“九.五”重点项目“复杂地质体描述理论与方法研究”,已经进行了好几年了,其中的方法研究已经成熟,我们用该项目研究的偏移方法对桩西地区的资料进行了试处理,其处理效果可与西方地球物理公司和以色列的PARADIGM帕拉代姆公司的偏移软件相媲美。
因此,系统地将我们自己研制的复杂地质体深度成像软件包装起来,并尽快将其推向市场,是迫在眉睫的事情。从去年上半年开始,我们利用AVS/EXPRESS软件为开发平台,克服了一系列包装技术难题,终于完成了复杂地质体深度成像软件CGOD的试用版本1.0。
2.AVS/EXPRESS软件简介
美国AVS公司是享誉世界的可视化软件供应商,它的核心产品就是AVS/EXPRESS开发版,AVS/EXPRESS软件从1988年起,就一致处于可视化技术市场的前言。AVS开发版包括图形显示、数据可视化、图象处理、数据库管理和用户接口等五个软件包,每个软件包又有几十个功能模块,这样就形成了一个具有交互式开发功能的先进的可视化软件系统。
AVS在开放性、三维可视化和用户应用软件包装等三个方面,具有很大的优势,它已在气象、医学、油气开发、军事和工程分析等多个领域得到了广泛地应用。因此,以AVS/EXPRESS软件为开发平台,来完成复杂地质体深度成像软件的包装工作是一条行之有效地途径。
3.复杂地质体深度成像软件系统CGOD的总体设计
复杂地质体深度成像软件系统CGOD的总体设计共分四个子系统,这四个子系统既可独立存在,又可联合起来形成一个统一的软件系统。每个子系统又包括许多独立的功能模块,而且模块的数量可根据需要任意增加,当某功能模块需要升级时,只要将新的模块替换掉旧的模块即可,并不影响其他模块和其他子系统。这四个子系统分别是:
3.1模型建立:数据三维解释、数据网格化、数据光滑处理、速度深度模型的建立等,它共包括12个功能模块。
3.2速度分析子系统:常规速度分析、百分比扫描速度分析和波动方程速度分析等功能,旅行时计算、波动方程和Kirchhoff深度偏移等,它共包括16个功能模块。
3.3数据管理子系统:工区设置、数据格式转换等16个功能模块。
3.4三维可视化子系统主要用来质量监控,它主要完成各种地震数据的二维显示和三维地震数据体的显示、地震层位的显示、速度深度模型的显示、旅行时波前面的显示等,它共包括6个功能模块。
4.利用AVS/EXPRESS软件实现CGOD软件的全面集成
由于复杂地质体深度成像软件功能模块比较多,而且编写时所用的语言各不相同,所以要想将他们包装在一起,必须有一个好的软件平台。另外,复杂地质体深度成像软件还包括许多显示模块,特别是三维可视化模块,用一般软件实现起来比较困难。AVS软件不仅在这两方面功能强大,而且利用AVS软件开发用户界面也比较方便,因此我们确定了:以AVS软件为主,同时尽量吸收其他图形软件的长处来最大效率地完成此软件的包装工作的具体思路。包装工作分以下几步:
充分利用AVS的模块开发功能,实现CGOD软件的模块封装。
充分利用AVS的用户界面开发库,实现CGOD软件的用户交互界面。
充分利用AVS的数据可视化开发库,实现CGOD软件的三维可视化。
充分利用AVS的数据库管理软件库,实现CGOD软件的数据管理。
将AVS与其他开发软件的库函数连接在一起,实现地震剖面显示和并行算法等功能。
4.1实现CGOD软件的模块封装
AVS/EXPRESS软件的模块封装功能是十分强大的,它可以实现不同语言的混合编程工作。在CGOD软件的集成过程中,我们充分利用了AVS的混合编程优势,从而完成了五十多个功能模块的封装工作,这些模块的源代码分别用FORTRAN、C、C++、MOTIF和MPI等语言编写而成。
4.2实现CGOD软件的用户交互界面
AVS/EXPRESS软件的用户界面开发库,内容丰富,可满足各种应用软件的交互控制技术。在我们的CGOD软件中,交互控制界面有六十多个,包括软件主界面,功能模块交互接口等,我们全部是用AVS来实现的。
CGOD主菜单
模型建立子系统
SEGY输出交互界面
4.3实现CGOD软件的三维可视化功能
剖分和插值是三维可视化技术的基础部分。Delaunay剖分是剖分的最重要技术,它包括2D_Delaunay剖分和3D_Delaunay剖分等。
2D_Delaunay剖分,首先将一些离散点连成三角形网,然后给出每个三角形的相邻信息,并将这些信息用一个N*7的矩阵表示出来,当三角形三个顶点的顺序已经确定,则邻近三角形的序号也相应确定。这样便给出了已知离散点所在曲面的三角形网格描述。
3D_Delaunay剖分的原理与2D_Delaunay剖分基本相同,它首先将一些离散点连成四面体网,然后给出每个四面体的相邻信息,随后将这些信息用一个N*9的矩阵表示出来,当四面体四个顶点的顺序已经确定,则邻近四面体的序号也相应确定。利用这些四面体网格可形成一个凸多面体,找出凸多面体的外表面就可生成一个二维三角形网格,这些三角形网格便给出了已知离散点所在复杂地质体的形态描述。
离散光滑插值技术的基本原理如下:在一个建立了相互之间连接的网格内,如果网格上的点不独立,即它们满足某种约束条件,则其它结点上的值可以通过解一个线性方程组得到。
利用AVS/EXPRESS软件强大的三维可视化功能和上面所讲的Delaunay剖分以及离散光滑插值技术,我们实现了复杂地质体深度成像软件的三维可视化技术,此技术包括六个部分:
地震剖面的变面积、变密度和彩色显示
解释层位的立体显示三维数据体的立体显示,并可实现三维数据体的任意旋转、放大、切割和任意方向的剖面显示。
三维数据体和解释层位的综合显示
速度分析过程的综合显示(包括速度谱、道集和地震剖面)
地震电影的动态显示(包括任意方向的切片等)
地震剖面的变面积显示
三维数据体的立体显示
解释层位立体显示
三维数据体切片显示
4.4数据管理功能的实现
AVS/EXPRESS软件可实现与ORACLE数据库的连接和各种数据的管理功能。在CGOD中,我们充分利用了AVS在这方面的优势,实现了CGOD中各种地震数据的综合管理功能,这些数据包括三维地震数据体、速度分析数据、三维立体解释数据和各种中间结果等。
4.5AVS软件与其他开发软件的混合编程,并实现地震剖面显示和并行算法
通过AVS与其他库函数的连接,我们实现了变面积地震剖面、速度分析交互界面和MPI并行算法的编程,从而解决了AVS/EXPRESS软件与MOTIF软件、MPI软件的混合编程问题,为不同软件发挥各自的优势开辟了一条有效途径。
常规速度分析交互界面
沿层速度分析交互界面
三维交互解释系统
5.结论
通过上面的分析我们可以看出,复杂地质体深度成像软件经AVS继承之后,具有如下优点:
软件方法新颖,处理结果明显。
用户界面友好,全部实现图形用户界面。
软件结构灵活,可根据需要随时将功能模块进行替换、修改和升级。
三维可视化子系统功能强大,可实现三维数据体的任意切割和动态显示。
实现了MOTIF、MPI、C++等语言的混合编程技术,充分发挥了不同开发软件的优势。
因此,利用AVS软件来实现不同应用程序的集成是一种行之有效的途径,它不仅能够满足各种应用软件的集成需要,而且可以具有强大的三维可视化功能。另外,利用AVS软件实现应用软件集成效率极高,可以节省大量人力物力。
6.参考文献
BowyerA1981ComputingDiechletTessellation:TheComputerJournal24(2)
刘宏复杂地质体三维地质模型建立及显示
1.2贵州省的地质灾害概况贵州省位于我国西南部,地处云贵高原东部,地势西高东低,平均海拔约1100m。省内多山,是我国山地面积所占比例最高的省(占92%)。值得注意的是,贵州省岩溶地貌发育非常好,喀斯特出露面积高达10.91万km2,占全省国土面积的61.95%,是世界上岩溶地貌发育最典型的地区之一。贵州省地貌复杂,以山地丘陵为主(占总面积的92.5%),全省山高坡陡地形险峻,沟壑密布地貌复杂,是我国唯一一个没有平原的内陆省区。从地质条件来看,贵州省特有的地理、地质、气候、水文条件致使贵州省地质环境十分脆弱,属于地质灾害易发、高发区域,具有“灾种齐全,灾害严重,隐患多广,发生频繁”的特点,外加省内切坡开挖、坑道洞室开挖、蓄水饮水、乱抽排地下水、弃渣堆土等对地质环境破坏较大的人类工程活动日益强烈,极易引发大量的地质灾害,是国家地质灾害防治规划的重点防治区域。贵州省地质灾害损失重且隐患点非常多。仅“十一五”期间,贵州省先后发生地质灾害1606起,其中滑坡1029起,崩塌338起,泥石流37起,地面塌陷89起,地裂113起,共造成332人死亡,直接经济损失高达3.47亿元。目前全省已知地质灾害隐患点共10992处,。贵州省地质灾害有以下几个特点:地质灾害数量多,地质灾害隐患点也多,为全国之最;斜坡类地质灾害占全省地质灾害的毕生较大;自然因素仍是地质灾害发生的主导因素,但近几年随着人类活动的加剧,人为因素导致的地质灾害也越来越多;地质灾害多以中小型为主,大型、特大型相对较少,但形成的灾情在重大级以上的却不少。
2贵州省主要地质灾害的形成机制及危害
贵州省地形以山地和丘陵为主,因此贵州省地质灾害类型也多为斜坡类和地裂类为最多,其中最主要的灾害有滑坡、崩塌、泥石流、地裂、地面塌陷等。此外,石漠化作为贵州特有的一种地质环境问题,也将在本节单独说明。
2.1滑坡滑坡是指斜坡上的土体或岩石体受到河流或雨水冲刷等因素的影响,在重力作用下沿着坡面向下滑动的自然现象。由于贵州省多山地丘陵且气候湿润多雨,易导致滑坡发生。滑坡贵州省最常见的地质灾害,也是造成死亡人数和经济损失最多的地质灾害。1988年晴隆大厂镇发生滑坡使周围两个村镇被埋,损失达500万元。贵州省内发生的滑坡主要分布在中东和中西部地区,此外北部和中南部也属于滑坡危险地带。许湘华利用权重线形组合模型(WLC)对滑坡灾害的危险性分区做了研究,认为贵州省内滑坡低危险区、中危险区、高危险区和极高危险区分别占贵州省总面积的近四分之一。全省危险程度较高。滑坡的形成很大程度是由人类活动不当引发的。主要分为以下几类:露天开采的设计不合理,尤其是露采场边坡角度过大极易引发滑坡;固体废弃物(如矿渣等)不适当堆积也较容易引起滑坡。滑坡造成的危害十分严重,主要表现在:人员伤亡,财产损失;毁坏房屋,掩埋村落;堵塞交通、破坏水利设施;毁坏耕地。
2.2崩塌崩塌一般是指较陡斜坡上的岩土体在重力作用下的突然崩落,它也是贵州省最主要的地质灾害之一,主要分布在西部的六盘水市、毕节市以及北部的遵义市,而在东部地区相对较少。崩塌的特点是突发性强、且易引发其它灾害。贵州省多高山陡坡,许多村寨都处于崩塌威胁之下。崩塌最初多是由山体不同程度的开裂引起的。一般崩塌前会有一些前兆,如:崩塌体的后部出现一些小的裂缝;有土块掉落,大小崩塌时髦发生;坡面出现土石的剥落。根本原因一方面在于岩石的贯通性较好,此外,人类不规范的矿山开采活动也会加剧并引发崩塌灾害。矿山崩塌造成危害主要为致死、致伤人畜,毁坏房屋,毁坏公路,中断交通运输等,对其下村寨、工矿居民、村民的生活生产经济构成了严重的威胁。据统计,崩塌事件在矿区年年都有发生,并且潜在危害较大。
2.3泥石流泥石流是指在山区或其它地形险峻的地区,因为暴雨引起的山体滑坡并携带有大量漏水以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快,流量大,物质容量大和破坏力强等特点。泥石流的物源主要分两种,一种是滑坡、崩塌等地质灾害形成的松散堆积体,它们容易在暴雨的作用下形成泥石流灾害。二是由于矿山在开采过程中产生的矿渣或矿产品加工、冶炼中产生的弃渣不合理堆放,这些矿渣在灾害性降水作用或人为水体作用下形成泥石流。后者是贵州省的泥石流的主要类型,约占总数的85%。矿山泥石流的危害主要有:冲毁城镇、工厂、矿山、村落等;造成人畜死亡;破坏农作物、耕地;污染土壤等;此外。泥石流有时也会淤塞河道,严重时还能引起水灾,是山区最严重的自然灾害。
2.4地裂地裂主要是指由于构造运动而产生的土地开裂,它在地表发育,在构造活动强烈的地区或者地下开采资源的地区容易产生极大的危害。矿区的地表容易产生地裂缝,根本原因是地下进行的大规模的开采活动导致矿井顶板变成产生一定张裂,进行发展成较大的地裂缝。地裂造成的危害也是相当大的,主要表现在以下几方面。毁坏房屋。这种情况在煤矿开采区更为普遍。影响地下资源的开发和利用。因为地裂缝为地表水向地下渗透提供了通道,尤其雨季时矿井经常由于被淹而停产。毁坏耕地、林地。有的裂缝成群发育且规模非常大,导致该地段耕地荒芜,甚至威胁牛、马、羊群的生命。
2.5石漠化“石漠化”一词最早由贵州科学院苏维词提出,与“荒漠化”概念相区别,石漠化土地特指在亚热带湿热环境下喀斯特地区特有的土地类型,土石按照一定比例交互存在于石灰岩山丘中,在陷穴、岩隙中有不同厚薄的土层覆盖,而在突起的部分多裸岩分布。石漠化过程主要发生在陡坡耕地上,它的发展直接导致山区耕地面积的大量减少。据统计,贵州省在1974~1979年间,石漠化面积增加了624km2,平均每年丧失的耕地面积占全省耕地总面积的1.6%,且石漠化速度仍在加快。土地石漠化的成因主要有几个方面:碳酸盐岩的搞风蚀能力强,不易风化,这是发生土地石漠化的最基本的要素;贵州省多山区,地面起伏大,不利于水土保持;贵州省的降雨多集中在春夏两季,而此时农作物尚处于幼苗时期,坡土得不到充分的覆盖,加剧了土地石漠化的发展;贵州省农业人口增长过快,加重了土地的负担,使得西南地区陷入了“人口增加—过度开垦—土壤退化—石漠化扩展—经济贫困”的恶性循环之中。
3贵州省地质灾害的防治及管理中出现的问题
3.1贵州省地质灾害的总体成因分析总结上文对贵州省滑坡、崩塌、泥石流、地裂等主要地质灾害连同石漠化的分析,发现它们的形成机制在许多方面是相似的。
1)贵州省的地质背景是种类地质灾害的根本要素。首先,贵州省地质构造复杂,处于断层断裂交汇地带上,地震较为频繁,岩层松散,构造运动强烈,易导致地质灾害的发生。其次,贵州省的岩石多为碳酸盐岩类,此类岩石具有搞风华能力强但易溶解的特点。在潮湿的地区容易溶解造成地面塌陷、崩塌等灾害,而在相对干旱地区由于其较高的抗风化性而加剧土地的石漠化。由此可以,碳酸盐岩的地貌一方面形成了贵州省独特的喀斯特地貌,另一方面,却也为贵州省的种类地质灾害提供了基础。
2)降雨量充沛是地质灾害的主要诱发因素之一。贵州省气候湿润多雨,降雨量非常大,且特别集中。而暴雨极易引发滑坡等灾害。郭振春对1993~2000年贵州省地质灾害的月份作了统计,发现贵州省的地质灾害全年均有发生,多集中在4~8月,尤其是6~7月(4~8月占91.7%,其中6~7月占62.1%)。而贵州省的雨季集中于春夏之交,降雨最在5~7月最大。记录中也显示有多起大型地质灾害是由暴雨引发的。此外,贵州省地下水系也特别发育,斜坡土体长期被浸泡而导致软化、溶蚀,容易引发崩塌、地裂和地面塌陷。
3)各种不规范的工程活动是贵州省地质灾害的人为诱因。值得一提的是,除了自然因素外,人为因素在贵州省地质灾害中所占的分量虽然较小但也呈现出逐年增长的趋势。人类活动对地质环境影响主要有:毁林开荒对植被的破坏很大,是导致水土流失的重要因素,进而可引发滑坡、泥石流等地质灾害;矿产资源的开采不合理,尤其是一些乡镇矿山的开采,不顾及矿山的地质结构和采矿技术,对矿区也没有进行合理规划,容易引发地裂、地面塌陷、矿井涌水等灾害。许多灾害还造成了严重的人身伤心和经济损失;工程建设设计不合理,只追求效率,忽视了工程中的安全问题和环境问题。非常容易导致地质灾害的发生。
3.2关于贵州省地质灾害防治的思考地质灾害对于贵州省无论经济发展还是居民安全都造成了极大的威胁,要针对贵州省地质灾害的特点及其诱因进行防治。
2滑坡解译
2.1遥感数据源和解译方法GoogleEarth影像在研究区的覆盖情况较好,大部分区域有Quickbird(0.6m)、Worldview-2(0.5m)和Geoeye-1(0.5m)等高精度影像,只有少部分区域为Spot-5(5m)影像(图2)。滑坡解译直接在GoogleEarth软件三维视图下进行,采用添加多边形的方式直接进行滑坡的解译。由于研究区面积较大,为了避免遗漏和重复解译,全区被划分为34小块,逐一对每小块进行解译,如图2所示。为了后期滑坡分布规律统计的准确性,将滑坡滑源区和堆积区分别用不同的多边形表示,并赋予相同的滑坡编号。所有解译的滑坡多边形都放在同一个文件夹下,解译完成后将该文件夹存为KLM格式文件,再由GlobalMapper软件转换为Shapefile文件。
2.2解译标志区别于其他植被覆盖较茂密的区域,黄土高原地区植被稀少,地表光秃,通过以下影像特征可以较容易识别出滑坡。(1)圈椅状滑坡后壁滑坡后壁是滑坡解译最直接的解译标志。海原地震滑坡发生已有90多年,虽然经历了长期的水土侵蚀和人工改造,但由于海原地震触发的滑坡后壁都很高陡,其圈椅状特征仍然非常明显,在影像上呈弧状深色调,尤其在GoogleEarth三维视图下,较容易识别出滑坡(图3)。圈椅状滑坡后壁是本次遥感解译中最主要的解译标志。(2)影像纹理黄土斜坡在遥感影像上一般呈现与等高线平行的连续条状纹理,滑坡位置条状纹理会突然错位或者中止(图4),是识别黄土滑坡的重要标志。(3)堰塞湖大量规模较大的海原地震滑坡堵断河流形成堰塞湖,共有43处保留至今,主要集中分布在西吉县境内。在影像上堰塞湖呈深色调,容易识别,可以作为地震滑坡的辅助解译标志(图5)。
2.3解译结果利用上述解译标志,我们前期在研究区共解译滑坡805处。2012年7-8月对其中473处滑坡进行了野外验证,这473处全部被证明为滑坡。在野外调查的基础上,我们进行了第二次补充解译,最终确定滑坡为1000处,如图6所示。滑坡总面积102.6×106m2,其中滑源区总面积45.2×106m2,堆积区总面积57.4×106m2。最小滑坡面积755m2,最大滑坡面积2.3×106m2,平均面积102.5×103m2(图7)。从图6可以看出,地震滑坡主要集中分布于两个区,海原县东南部和西吉县西南部,其中后者分布滑坡最多,约有600处滑坡分布在该区域。此外,绝大多数滑坡都分布在发震断裂的西南侧,仅有14处滑坡分布在东北侧。需要说明的是,由于海原地震距离现在已经有90年,大量地震触发的中小型滑坡由于后期自然和人为改造已经无法通过遥感解译辨别出来,因此海原地震触发的滑坡应该要远远多于1000处,本研究解译的1000处滑坡是规模较大或后期改造较小,滑坡形态保持较好的滑坡。
2.4党家岔滑坡和地震堰塞湖位于西吉县城大约30km的党家岔滑坡(35°50''''3″N,105°27''''38″E)是海原地震触发的大规模、低角度、高速、远程灾难性滑坡的最典型代表。该滑坡为黄土滑坡,滑体由同一山脊的两部分组成,如图8所示。滑坡先沿着沟谷快速运移了约2km,直至沟口主河,再顺主河向下游运动了约1.1km。滑坡坝堵塞主河,形成了一个长约5km,宽约400m的堰塞湖,是海原地震触发堰塞湖中保留至今规模最大的,滑坡体积约1500万m3。该滑坡滑源区原始坡度约20°,前后高差仅约170m,却总共运动了约3100m,其视摩擦角仅0.05,表现出了非常大的运动性。ZhangDX等[23]通过现场调查和大量环剪试验认为主要是由于地震过程中黄土液化和孔隙水压力导致该滑坡具有大的运动性。
3地震滑坡分布规律
地震滑坡的分布主要受到地震参数、地质构造背景和地形地貌等因素的影响和控制。本文拟从震中距离、地震烈度、发震断层距离、高程、坡高、坡度和坡向等参数来分析海原地震滑坡的分布规律。统计分析利用ARCGIS9.3的Spatiala-nalysis功能完成,分别将滑坡滑源区多边形与对应参数进行叠加,统计滑源区面积在各参数内的百分比。
3.1震中距离与地震滑坡分布不同的研究人员确定的海原地震的震中位置差别较大,本文以兰州地震研究所确定的海原县干盐池(36°39″N,105°17″E)为震中位置(见图6)。利用ARCGIS9.3软件,以5km为间隔统计地震滑坡的分布情况,结果如图9所示。地震滑坡距离震中最大距离约140km。与大部分地震滑坡不一样,海原地震滑坡并不是距离震中越近滑坡就越多,大部分(67%)的滑坡分布于距离震中80~100km范围,这说明海原地震滑坡主要不受震中距离控制。
3.2地震烈度与地震滑坡分布海原地震震中位置地震烈度达到Ⅻ度,本研究解译滑坡分布范围为Ⅸ~Ⅻ度范围。统计分析发现,滑坡分布密度随地震烈度递减,47.4%的滑坡位于Ⅸ度区,35.0%的滑坡位于Ⅹ度区,10.3%的滑坡位于Ⅺ度区,而Ⅻ度区内滑坡最少,占总滑坡的7.3%(图10)。可见Ⅸ、Ⅹ度区内的滑坡要远远多于Ⅺ和Ⅻ度区,而且Ⅺ和Ⅻ度区内滑坡总体上较小,这可能主要由于Ⅺ和Ⅻ度区主要为六盘山脉(见图6),黄土厚度较小或为基岩出露。
3.3断层距离与地震滑坡分布发震断层矢量化于1:50万地质图,并根据遥感影像特征进行了局部修改,如图6所示。以5km为间隔对地震滑坡与发震断裂的关系进行统计,结果如图11所示。地震滑坡具有两个集中分布区,即0~5km(22.0%)和40~70km(66.8%)范围,分布对应海原县和西吉县集中分布区,其中40~70km范围内地震滑坡最多。两集中分布区之间为六盘山脉,可见地震滑坡还主要受到地层岩性和地形地貌等因素的影响。
3.4高程与地震滑坡分布高程数据来源于ASTERG-DEM,ASTERG-DEM单元格大小为30m,高程标准差为7~14m。整个研究区高程范围为1245~2992m,而地震滑坡的滑源区分布范围为1407~2423m,且集中分布于1800~2200m高程范围(90.3%)。
3.5斜坡高度与地震滑坡分布斜坡高度由ASTERG-DEM数据利用ArcGIS软件计算得来,即斜坡坡底至坡顶的高程差。整个研究区斜坡高度范围为0~496m,而地震滑坡滑源区斜坡高度范围为0~224m,且集中分布于15~100m坡高范围(74.0%)。
3.6坡度与地震滑坡分布斜坡坡度也由ASTERG-DEM数据利用ArcGIS软件计算得来。整个研究区地形坡度都较小,91.6%的范围斜坡坡度都小于20°,而地震滑坡滑源区的坡度范围为0°~41°,且集中分布于5°~20°坡高范围(87.9%)。
3.7坡向与地震滑坡滑向分布关系整个斜坡坡向由ASTERG-DEM数据计算得来,整个研究区斜坡坡向分布比较均匀,而地震滑坡滑向是ArcGIS软件里逐个量取得来,二者分布关系见图15。可见地震滑坡的优势滑向为40°~80°和260°~330°。结合滑坡的整体分布位置,即大部分滑坡分布于震中东南方向和发震断裂的西南方向(图15),则地震滑坡的滑向主要是朝向震中和发震断裂方向,这正好与汶川地震触发滑坡的规律相反。
4讨论
上述滑坡分布统计分析结果表明,海原地震滑坡的空间分布主要受高程、坡高、坡度、坡向等地形地貌因素的控制,而与距震中距离、距发震断层距离、地震烈度等地震本身因素相关性较小。海原地震滑坡的空间分布规律与汶川地震滑坡相差较大,汶川地震滑坡主要受发震断层的控制,可能主要是由于两地震发震断裂性质和触发滑坡类型不同的缘故。汶川地震发震断层为逆冲走滑型,而海原地震发震断裂主要为左旋走滑型。汶川地震滑坡主要为岩质滑坡,而海原地震触发滑坡主要为黄土滑坡。陈永明等[30]认为黄土厚度对黄土地震滑坡有重要影响,滑坡厚度越大,黄土滑坡的规模也就越大,西吉县境内滑坡的集中分布,也可能是由于该处黄土厚度较其它地方厚的缘故。前述研究表明,海原地震滑坡普遍发生在坡度较缓的斜坡上且运动距离较远。许多研究人员都试图对其机制进行解释。袁丽霞[22]对西吉县境内的滑坡进行了调查和室内试验研究,认为由于非饱和黄土中大量孔隙的存在,地震中地下水位迅速上升,导致孔隙水压力陡增,在地震作用下,黄土瞬间液化导致低角度高速远程滑坡的发生。在遥感解译中,我们发现位于固原县西北约14km的石碑塬滑坡黄土液化的特征最为明显(图16)。该滑坡原始坡度非常缓,只有2°~5°,其滑动距离则达1500m。图16显示滑坡表面呈排列整齐的波浪状,液化流动特征非常明显,是黄土液化的重要证据。
1.2主观原因我国有限的矿山资源,使得众多小煤矿为了求得生存,或者寄生于大型国营矿山,或者不得不与其进行资源的争夺,出现了大矿山上被挖小矿山的情况,由此导致了透水、瓦斯泄漏等等现象。部分矿山为了增加煤矿产量,一味地追求经济利益,而严重忽视了矿区的安全生产工作,诱发众多地质灾害,同时腐败现象屡见不鲜。
2煤矿地质灾害的防治方法
2.1加大灾害宣传和教育力度为防治煤矿地质灾害,政府及有关部门应该对煤矿地质的防灾工作予以足够的重视,在全社会加强对相关知识的宣传和教育,通过多种形式的教育活动,引导全社会重视,提高社会的防灾意识和灾后自救能力。与此同时,相关单位和人员可以通过实地调查的开展,对煤矿的地质灾害和灾情进行深入研究,以便及时掌握灾害实情,更新灾害防治方法和技术,引导全民防灾,保证其积极性和主动性,做好准备和防御工作,在灾害来临时做到有条不紊,以最大程度的减轻灾难损失。
2.2保证煤矿开采的合理性近年来,我国已经颁布了煤矿开采的法律法规,如《环境保护法》《矿产资源法》,相关从业人员也应该严格遵照规定,进行规范作业,以提高地质灾害的防治效率,尽量减少甚至避免高危动作。与此同时,矿管部门要对煤矿开采的监管予以足够的重视,有效结合矿山的承受力及其周围环境的实际条件,坚持可持续发展,对煤矿资源进行合理开采,而不是一味追求经济效益,以实现对地质环境的有效保障。
2.3提高煤矿开采技术和效率当前我国由于技术水平的限制,在煤矿开采过程中仍旧出现较多的问题,无法实现煤矿地质灾害的技术防御。比如,选用合适的矿井模型和采掘工程,可以防止发生井下水灾;通过保证开采方法的合理性,在自燃煤层的开采过程中,减少丟煤状况,并通过密实充填或者灌浆等措施,抑制煤矿的自燃。在开采煤矿的过程中,要对采区进行合理布局,并通过加强防护的方式,减少矿压,以有效避免煤体破裂或者冒顶情况。此外,通过保证采取规模以及回风方式的合理性,实现对开采方法的优化,提高煤矿的开采水平和效率。
2.4建立健全地质灾害预警系统由于煤矿地质灾害存在一定的规律性,国家技术部门可以对其加以预测。因此,国家地质部门等相关单位和人员要加强地质的勘探,尽快建立健全灾害预警系统,并结合矿区的实际情况,在了解相关采掘资料的基础上,进行科学的预测预报,并采取有针对性的措施。需要注意的是,煤矿地质灾害的预测预警工作存在长期性和艰苦性,只有切实做好这项工作,才能防患于未然,才能从根本上减轻地质灾害造成的直接或者间接损失。
2.5完善政府的领导责任和工作通过研究地质灾害的底数,实现对其发育分布规律的了解和掌握,以做好易发灾区与危险区域的圈定工作,并在此基础上完成防治计划的制定;组织相关人员进行定期的研究和检查,做到以防为主,实现综合治理;通过地质灾害防治体系和执行机构的建立和完善,加强对煤矿开采的行政聂帅帅
(山西省煤炭地质勘查研究院管理;为了实现对地质灾害动态的实时监控,要建立一套健全的信息系统,并通过适时监测和预报,减轻由于地质灾害的突发性而造成的影响和损失。
2.6因地制宜,开展综合防治由于地质灾害类型的差异,相应的治理措施与方法也不尽相同,为增强地质灾害的防御和抵抗,需要与发生地质灾害的区域规律相结合,并通过严格的工程措施的采取,配合生物措施,实现地质灾害的有效防治,并保证防治工作的综合性。另外,通过快速救援队的建立,及时救助灾区,最大限度的降低灾害损失。同时,通过各族人民的团结、互助,更快、更好地完成灾后重建工作,恢复矿区生产。
2对岩土水理的性质进行测试及研究
岩土由于受到地下水的影响,两者之间发生反应,这时岩土就会表现出一些性质,这种性质就是岩土的水理性质。该性质包含许多特性,例如透水性、给水性、容水性等,它们对岩土的三态有着很大的影响作用。岩土中的地下水能够有许多方式存在于其中,比较典型的有承压水、上层滞水、岩溶水和孔隙水,前两种是按照埋藏条件划分的,后两种是依据水层的空隙性质划分的。然而不仅岩土的水理性质会因为地下水存在的形式而有所影响,具体的程度不尽相同,而且该性质也会受到岩土类型的影响。为了能够对以后可能产生改变的地下水量进行及时的观测,方便在施工中进行有效的处理措施,需要对岩土的水理性质进行准确的测试。不仅建筑本身的稳定可能会因为岩土的某些水理性质而发生改变,岩土本身也可能由于某些性质产生特性的改变。为了能够有效的对地质性质等情况进行全面的评价,就必须重视对岩土水理性质的测试。
3岩土工程由于地下水的原因引起的危害
3.1岩土工程因地下水位变化引起的危害
在岩土工程中,地下水对其造成的危害很多,其中主要的危害原因有地下水位的上升、地下水位的下降以及地下水频繁的升降等。很多因素都会造成潜水位的上升,例如地质、水文气象、温度或者人类行为等因素。岩土工程产生的危害可能不是单一因素引发的,而是多种因素共同作用的结果。土壤的盐渍化、沼泽化等的形成都是由于不断上升的潜水位造成的,建筑下边的岩土或者地下水可能会对其进行腐蚀。此外,岩土还可能产生软化、流砂等不良的地质现象。人们的一些行为,例如对地下水无节制的开采,对下游的地下水进行截取等都可能会使地下水的水位下降。一些经常出现的地质危害、贫乏的地下水源以及地下水的水质不断的恶化等,都是由于地下水的下降幅度超出了正常范围引起的。这些危害对人们的生活环境以及建筑物等都有很大的影响。针对那些膨胀性的岩石,它们的膨胀会受到不断升降的地下水影响,从而发生不均匀的变形。岩石的变形会由于不断升降的地下水而重复的进行着,并且随着重复次数的增多变化的幅度也逐渐的增加。这种现象的发生就会使地面出现裂缝,不断的损害轻小型的建筑物。土质也会受到地下水升降的影响,不断变化的地下水会减少土质层中的一些胶结物,最终将都会流失,从而使土质没有胶结性,就会非常的松动。岩土的承载能力会受到含水量的影响,不断变大的空隙导致承载力越来越低,使得岩土工程的工作产生很大的困难。
3.2岩土工程受地下水动压力作用产生的危害
动水压力在自然状况下不会有很强的作用,几乎不会造成任何的危害。但是这只是在自然的状况下,如果遇到人为的干扰,修建的岩土工程打破了原有的动力平衡,使一些条件得到了改变,这时遇到比较强的移动水时,产生比较强的动水压力,就会使得岩土工程受到很大的损害。这些危害现象一般都包括流砂、基坑突涌或者是管涌等。对于这些危害现象,相关的部门应该对其形成的原因进行细致的研究,通过研究做出合理的治理对策,使其对岩土工程造成的危害能够及时的被解决。
(2)地下水位下降带来的危害。我国属于多地形多气候环境,很多地区都缺水严重,地表水不足,地下水位明显下降,从而导致整个地质结构发生变化,这些是由于气候干旱带来的水位下降,从而影响了岩土层,影响施工操作;同时,还有一些水位下降是由于地表一些工厂施工,抽取了大量了地下水,造成地下水位明显下降,也会直接危害到后续的建筑施工,从而使得水源越来越少,环境受到严重威胁,建筑工程受到阻碍。
(3)地下水位影响岩土结构带来的危害。水文地质变化是影响岩土结构的主要因素,而且这种变化是没有规律的、随机的,地下水位如果忽高或者忽低,就容易造成岩土结构发生变形,导致地表开裂,对建筑物带来损害,水位上升时,岩土结构变得松软,强度低,使得低沉易于压缩,这就会造成建筑物下沉和变形;而数位下降时,岩土结构就会变得坚硬,强度增高,使得地基随之而下降,从而造成地表建筑下沉,遭到损坏。
2解决水文地质带来的危害的具体措施
(1)对地下水位变化危害的解决措施。地下水位的上升和下降都会直接影响岩土结构,影响水源分布,进而影响了建筑物地基的稳定性,所以,在工程地质勘察中,要高度观察地下水位的变化,结合周围环境和气候的变化,密切注意岩土层随地下水位变化的规律,从而制定出切实可行的预先规划和施工方案,对发生意外的情感做好预测措施,使得建筑物所承受的危害降到最低。
(2)水源性质危害的解决措施。在实际的水文地质勘察过程中,地下水由于会和岩土结构发生相互作用,从而影响岩土层的含水量,使得岩土结构发生变化,进而对建筑物带来安全隐患,所以,在勘察时,要注意定期的对地下水进行取样和监测,使得岩土含水量变化可以更好的被监测,对地下水进行综合的分析,得出可靠的数据,以便于可以第一时间发现问题,从而做出正确的解决措施,降低安全隐患。
(3)评价机制不足的解决措施。完善的水文地质评价体系可以提高勘察质量和水平,所以,勘察部门要提高工作人员的技术水平和责任意识,不断完善工程勘察的评价机制,从而提高管理水平,使得水文地质勘察工作更为高效和准确,对地下水位的监控更为严格,确保对各类问题可以做出正确的预防和解决措施,从而有助于建筑工程的施工规划,提高建筑工程的稳定性。
(4)地下水性质变化的解决措施。在勘察过程中,对地下水自身的性质分析也是非常重要的,地下水的PH值、硬度等相关因素的变化,也会对岩土结构和建筑工程带来一定的危害,为此,必须要对地下水的性质做出准确的分析,找出性质变化与岩土结构变化的规律,及时发现问题,确保将风险降到最低,全方位的保证建筑施工可以有序开展。
四井田地处青藏高原,由于新近系以来,该区图1整个井田及构造以及井田沿地层倾向剖面Q—第四系;ENX—古近系古始新统西宁群;J3X—侏罗系上统享堂组;Jy—侏罗系中统窑街组(Jy3、Jy2、Jy1依次代表该组的上、中、下段);Jd—侏罗系下统大西沟组;TM—三叠系上统默勒群图2井田勘探线剖面域受构造运动强烈上升,保留了第四纪冰期形成的冻土至今。多年冻土在井田内成连续分布,冻土层厚30~90m。按埋藏条件井田内地下水可分为冻结层上水和冻结层间水,冻结层上水主要是季节性冻融层内水,该层厚度在1.5~0m,接受大气降水和多年冻土层融化水补给,靠地表径流和蒸发排泄。冻结层下水主要指多年冻土层以下基岩裂隙承压水。由于多年冻土层的存在,阻断了基岩裂隙承压水与地表水的水力联系,地下水的补给和排泄只能通过井田的融区进行。因此融区的分布成为江仓四井田控制水文地质特征众多因素中最重要的因素。井田融区有3种,第1种是受河流侵蚀作用和地表水热力溶融作用形成的侵蚀溶融区,主要分布在南部江仓河床及岸边;第2种是断层融区,主要分布在大断层F8、F1沿线。第3种是融冻剥蚀融区,主要分布在井田周围山区基岩。
1含水层的划分及特征
从钻孔水文观测资料分析,井田内泥岩、炭质泥岩、炭质粉砂岩及煤层呈不含水反应,砂岩多呈含水反应。但由于泥岩、炭质泥岩、炭质粉砂岩及煤层厚度变化巨大,煤层顶底板岩性的多样性,要在井田内含煤地层进行含水层划分较困难,只能将煤层视为相对隔水层,结合钻孔抽水资料和煤层沉积规律及相对稳定的8、12、16、20号煤层作为划分含水层的依据,将井田内地层划分为5个含水层和5个隔水层。各含水层水文地质特征见表2。
2隔水层特征
2我国煤炭煤矿发展中的问题
随着需求产量的增加,开采速度的加快,一些水、火、瓦斯、煤尘、顶板等煤矿自然灾害对煤矿的安全产生了严重的威胁。我国整体开发技术比较落后,虽然国营煤矿机械化已经普及,但是由于大量私营煤矿追求利益,导致开采技术落后,在加快开采过程中由于深度不断加大,导致水害、塌方、瓦斯爆炸灾害时有发生。在煤炭开采的过程中带来的环境问题日趋严重,主要原因是煤炭开采等活动破坏了植被、耕地,造成了生态环境的破坏、失衡。由于煤矿附近采煤排出的矸石、废渣、尾矿也侵占了大量土地,煤矿排水污染了地下水资源,造成了土地荒芜,地下水遭到了污染,对我国的环境造成了严重破坏。对于煤矿环境的问题,我们应该制定煤矿环境保护方案,对煤矿中产生的废水、废渣进行回收、利用,以减少由于煤矿生产而引起的环境问题。应减少由煤炭开采带来的环境污染,发展对煤炭的深加工,对废水、废渣进行循环利用,提高煤炭经济效益,减少我国的煤炭资源浪费。
3煤炭对我国经济发展的重要性
随着我国经济的高速发展,对煤炭的需求在各行业随处可见。在我国,1500m左右的煤炭总资源量大约有4万亿吨,已探明的可开采出来的有2万亿吨。而天然气、石油,由于资源赋存条件与勘探、开采困难等原因,在很长的一段时间里很难做到大幅度增产。但是,随着市场经济的发展,对资源的需求也越来越大,煤炭在需求中占有的比例也越来越大,所以煤矿开发的效率以及煤炭资源的利用也就成为了煤炭行业产量发展的关键。因此,我国煤炭行业的发展需要继续开展煤矿地质勘探工作,而且,高效、经济的煤矿开采工作也是煤炭可持续发展的有力保障。进入21世纪以来,随着煤炭勘探技术的发展,我国科研工作者积极开展煤炭及相关领域地质理论和技术方法的研究,加强煤田地质基础研究,加强与国际煤炭勘探技术的合作和交流,为煤炭资源调查、煤田地质勘查以及相关煤层气提供了系统的理论支撑和技术支撑,促进了煤炭行业的可持续发展。
2.储集层储集层在地壳中分布广泛且集中,成为储集层包括两个条件,一是必须具大量的孔隙,能够效地容纳流体;二是必须能够使流体在储集层中流动,同时具备过滤流体和渗透流体的能力。储集层主要包括碎屑岩类、碳酸盐岩类、火山岩、变质岩、泥岩等。
(1)碎屑岩储集层碎屑岩储集层由砂岩和砾岩构成。目前地质界发现的最重要的储集层是碎屑岩储集层,目前发现的新生代陆相盆地、中生代陆相盆地大多属于碎屑岩油气储集层。
(2)碳酸盐岩储集层碳酸盐岩的主要成分为:石灰岩、白云岩、生物碎屑灰岩等。碳酸盐储集层主要分为孔隙、溶洞和裂缝。孔隙近乎等轴状,主要是指颗粒间形状细小的空隙;溶洞是孔隙经过溶解后扩大后的结果。孔隙和溶洞又可统称为孔洞。孔洞一方面可以起到油气储集的效果,另一方面也作为流体的通道存在。裂缝就是伸长的储集孔隙,能够储集一定数量的油气,起到流体通道的作用。
3.盖层盖层指的是防止油气上溢并封隔储集层的岩层,能够及时阻碍油气溢散。储集层周围的盖层的好坏也可以影响储集层的保持时间和聚集效率,盖层的分布范围和发育层位直接影响到油气田的位置和区域。所以,对盖层的勘察也是石油勘探的重要依据。盖层岩石主要包括盐岩、泥页岩、致密灰岩以及膏岩等,其主要特征就是孔隙度极低,对于流体的渗透明显的抑制作用。
二、区域特征分析
(1)大陆边缘区域大陆的边缘因为地壳的运动,形成了成藏的绝佳条件。地壳的运动导致了膏盐层的发育,形成了储盖层的组合。些大陆的裂解之后,逐渐发育成为富油气区。在对深水中的沙砾碎屑结构的研究发现,砂质碎屑流比浊流沉积形成的砂体范围更大、分布更广。
(2)克拉通正向构造区域克拉通大型正向构造是长期发育的古代隆起,其圈闭和构造发育较早,持续接受烃类供给,使得后期成为烃类聚集的指向区域,从而构成了生烃排聚和圈闭组合。此外,由于大型的古隆起具特殊地形地貌,同时还能够为地层尖灭带和浅水高能沉积相带的发育提供利条件。通过后期暴露遭受剥蚀和淋滤等沉积和成岩作用的控制进而形成了优质储集层的发育和分布。
1.2煤田地区的矿井防治水工作依旧得到了很好的发展随着市场经济的发展,对于煤矿能源的需求逐渐增加,煤炭行业开始出现了事业的发展期,但是由于长时间的开采很多大型的煤田上部的资源已经开始枯竭,为了满足工业生产的需要,开始实行深部的能源开采工作。深部开采工作不仅对开采技术提出了更高的要求,还会给地下环境造成一定的影响,因此在能源开采中开始重视煤矿的防治水工作,延长矿井的使用寿命,为社会的经济发展奠定坚实的基础。各个地方的政府部门开始结合当地的矿井情况来制定相关的防治水方案,投入大量的资金来加强地下环境的保护,减少能源开采带来的不利影响。例如山西省的矿业集团开始将防治水以及水文地质勘查作为未来发展的重点,利用先进的治理技术来缓解煤田地区的自然环境,实现资源的持续发展。
1.3煤田地区的环境问题引起了重视由于长期不规范的开采行为,使得煤田地区的水土环境受到极大的伤害,当地居民的生活也受到影响。在建立资源节约型和环境友好型社会的条件下,各地的发展开始重视自然环境的保护。国家加大了对煤田地区的资金投入,针对不同地区的自然环境制定了相应的工作计划,在发展当地经济的同时也应该重视地质环境的保护,这样才能更好更快地实现市场经济的健康持续发展。
1.4煤田地区受到各级部门的重视在煤田地区生态环境受到严重破坏的条件下,各级政府为了适应社会可持续发展的理念,开始转变煤矿开采的管理,将水文地质勘查工作作为工作的重心。例如很多地方的政府部门开始扩大对大型煤矿地区的水文地质勘查范围,根据勘查的结果来制定相应的煤炭开采计划。国家财政还针对现今各大煤矿区的实际运营情况设置了专门的水文地质勘查项目经费,为煤田的今后的发展奠定基础。设置的水文地质勘查机构需要对各地煤田的具体情况进行调查并记录,政府资金的支持以及部门的协助,可以大大改善煤田地区的地质环境。
2煤田地质勘查中的水文地质问题
2.1缺乏水资源制约了当地的发展我国煤炭资源与水资源的分布呈现反比的关系,煤炭资源越丰富的地方水资源越少。北方地区占据90%的煤炭资源,但水资源仅仅只是30%,煤炭资源丰富的晋、陕以及宁等地区的水资源比例不足10%。一般煤矿地区的用水要借助水利工程,仅仅依靠小流域的水资源无法满足当地的实际需要,人们的生活受到直接的影响。山西、陕西以及宁夏等煤矿资源丰富的地区,水资源严重缺乏,煤矿地区水资源的总和远远不能与新疆和内蒙地方比较。改革开放之后我国煤矿地区的水文地质工作受到直接的影响,水文地质勘查的水平比较落后,这些都制约了煤田地区的经济发展。根据相关数据的调查,我国十几个大型煤矿区需要的水资源高达296mm3/d,实际供水只有150mm3/d,水资源缺少的地区不仅会阻碍煤矿事业的发展,还会给当地居民的日常生活造成相当大的危害。
2.2水害事故的威胁我国大部分北方的煤田地区的下部具有含水层,随着煤矿开采深度的不断增加,水害给地下煤矿造成了严重的威胁。含水层下大概有200亿t的煤矿资源,一旦在开采的过程中发生了水害,工作人员的生命安全会受到更大的威胁。在能源供需矛盾越来越突出的环境下,增加煤矿开采的深度是必然的发展趋势,在20年内,我国大概有200多个矿井遭到了水害,死亡人数达1000多人,给国家造成了巨大的经济损失。由于在煤矿开采过程中忽视了水文地质的勘查工作,对于地下环境没有正确的认识,增加了开采工作的风险系数,当地居民的财产安全以及生命安全都受到威胁。煤田地区常年发生水害,既大大降低了煤矿的使用寿命,又为水文地质工作的开展带来极大的干扰。要想真正减少水害对煤矿的危害,需要实行规范的开采行为,重视水文地质的勘查工作,收集充足的水问地质资料是开采工作的基础和前提。
2.3矿区环境受到严重的污染煤田地区的生活用水以及生产用水会使得水文地质条件发生很大的改变,地下水位相比较之前有了很大幅度的上升,但是浅水区的水量减少,长期的抽水行为使得路面开始出现沉降的现象,加重了当地的缺水。根据相关数据的统计,在2010年,因为煤矿的不规范开采造成的沉降面积已经多达60万km2,沉降的面积每天都在持续增长,煤田地区的生态环境越来越恶劣。我国西部地区的煤炭地区本身自然环境较差,再加上水资源的缺乏严重阻碍了当地的经济发展。
3解决水文地质问题的具体措施
3.1将水文地质勘查作为煤矿开采的基础和前提随着工业的不断发展,对于煤炭资源的需求也越来越大,大部分的煤炭开采企业过分重视产量而忽视了水文地质勘查在开采中的重要地位,给当地的生态环境以及居民的日常生活造成直接的影响。科学合理的开采应该是建立在水文地质勘查的基础上,只有清楚了解当地的水文地质情况,才能在开采的过程中规避很多的风险,提高开采的质量和效率,减少开采工作对自然环境造成的危害。当代的煤矿开采企业要想实现自身的健康发展,必须要坚持以水文地质勘查作为基础和前提,这样才能在保证经济利益的同时,减少对生态环境的污染,实现人与自热的和谐相处,符合社会发展的要求。
3.2重视水文地质勘查技术与方法的研究和应用先进的水文地质勘查技术和方法是实现煤炭行业健康长远发展的关键,因此现代的煤矿工业要重视新技术和新方法的研究和应用,借助科学技术的力量来提高勘查的精准性。水文地质勘查的研究内容主要包括生态环境的治理、煤矿开采过程中处理水害的方法、高效勘查技术的研究、水文地质勘查水平以及煤炭资源的分布等等,加强这些方面的研究不仅可以充分了解煤田地区的水文地质环境,还能大大提高勘查的水平,为当地的经济发展创造了有利的条件。
3.3不断创新勘查的标准满足实际发展的需要现在我国使用的大部分勘查的标准和规范都是在几十年之前制定,为我国的水地质勘查做出了很大的贡献,但是随着社会的不断进步和发展,其中很多的内容与实际情况已经有很大的出入,无法真正发挥相应的指导作用。现今的煤矿开采企业应该在科学技术的支持下不断进行创新,根据发展的实际需要制定相关的勘查标准,提高勘查的质量和效率。在注重水文地质勘查工作的同时还要采取规范化的开采方式,降低煤矿开采的风险系数。
3.4重视煤矿地区的水害治理工作煤炭资源在不断开采的过程中会逐渐出现衰竭,为了满足工业生产的需要,加大开采的深度是必然的手段,深部开采对于工作人员的生命安全威胁更大需要加强工作中的安全防护。现在的深度开采主要是受到水害的威胁,煤矿区的深处含水层结构遭到破坏,会引发严重的自然灾害,造成巨大的经济损失。为了提高煤炭开采工作的安全性,当地开采企业应该加强日常的防治水工作,根据岩石的具体情况来制定保护计划,保证工作人员以及开采设备的安全,提高开采的质量和效率。工作人员在开采的过程中遇到水害,要保持冷静,及时采取相应的补救措施,尽量保证自身的安全以及减少经济损失。
4煤田水文地质勘查工作中的注意事项
4.1煤炭水文地质的设计问题
4.1.1水文地质勘查的准备工作水文地质勘查的准备工作主要包括两个方面:①收集相关的资料,在正式开始勘查工作之前需要对当地的地质条件、勘查地区的地质条件以及相关的评价资料有一定的了解,分析和研究当地的地质资料之后制定相应的数据图;②设计人员应该进行实地考察,在考察的过程中获取足够的资料和信息,进一步的实地考察还能对之前收集的资料实行验证,分析比对之后确定最终的结果,保证信息的真实性和完整性是开展勘查工作的基础和前提。
4.1.2资料的整理和审查水文地质勘查资料的整理和审查主要包括以下四个方面的内容:①设计人员需要根据当地的政策来对收集来的结果进行判定,特别是以往水文地质勘查的质量;②判断最终的勘查结果是否符合规定,施工前核对测量的数据之后开始工作,在勘查的过程中还要进行数据的补充;③在数据审查的过程中以原始数据以及综合鉴定表为基础,表格中的煤层深度、厚度以及质量等等都要进行比较,审核完之后确定汇总表中的所有数据;④水文地质中的抽水试验是否符合相关的要求,观察和记录水文地质环境的变化,采样调查煤田地区的水质情况,根据水资源的实际情况来制定具体的勘查方式。
4.2工程布置中应该注意的问题钻孔工程中的小孔都应该有各自的作用,尽可能实现一孔多用,减少工程量。专业的水文孔以及工程地质条件需要符合设计的要求,应该在水文地质工作之前完成。水文孔以及工程地质孔都应该与煤田的内部结构一致,与资源的分布情况相关联,这样才能为下阶段的勘查工作准备条件。抽水试验是水文地质勘查工作中并不可少的一个环节,一般会在一个孔中进行两次抽水试验,保证试验结果可靠性。在抽水试验中要注意水位的变化,通过直线法来获取相应的数值。
4.3水文地质勘查报告中应该注意的问题煤炭地质勘查中的测量、测井以及填图等工作需要经过相关部门的审核,只有审核通过的数据才能记录在勘查报告中。在水文地质勘查工作中要在第一时间获得地质资料以及原始资料,整理和分析资料来编制地质报告。最终的地质报告不仅要满足生产部门以及投资者的需要,更重要的是要真正反映当地的水文地质情况,明确体现出勘查的程度。报告中的结论需要大量的证据,要包含文字和图片,全方面展现水文地质勘查的结果。但是现在很多的工作人员为了刻意迎合生产的需要,会对勘查的结果做适当的修改,这种行为会大大影响到后期的煤矿开采工作,埋下了安全隐患,不利于整个行业的健康长久发展。
4.4新型技术的使用水文地质勘查涉及的内容比较广泛,仅仅借助一种勘查技术无法有效获取相关的数据,一般会采用两种以上的技术。水文地质条件会随着自然环境的变化而不断发生变化,水害发生的原因也在随着变化,这给勘查工作带来更大的困难。要想真正解决煤田的水害问题,需要从不同方面分析和研究,借助新型技术的优势来开展水害治理工作。目前水文地质勘查的新型技术主要有钻孔透视仪、流量测井法以及y射线找水法三种,不同的技术针对不同的工作,相比较传统的勘查手段更加科学和全面。钻孔透视仪能够快速确定煤矿突水的位置,有效防范水害给煤矿带来的危害,提高了煤矿开发的规范性和科学性。