单个歪斜钻孔确定煤岩层产状的计算方法.pdf

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44 经济技术 一、概述 在地质勘探工作中,为了获得准确的地质资料,对钻孔的垂直 度要求很高,但是因地质条件的差异和操作人员水平的不同,钻孔 偏斜很难避免。在这种情形下,用赤平极射投影方法可以确定岩层 的产状。可是多年来由于作图法存在步骤多、精确低,特别是两组 以上数据很难在同一个投影图上表示,致使其应用受到很大程度的 限度。为此,本文从赤平极射投影原理出发,推异出单个歪斜钻孔 计算煤岩层产状的一般方法。 二、计算方法 由于岩层面的法线在以钻孔轴线为旋转轴,以法轴角为顶角的 圆锥面上(见图一)。而该圆锥面在参考球面上的交迹为一圆,此 圆与极点的连线构成一个斜圆锥面,该面与赤道平面的交迹(即参 考球面上的小圆的赤平极射投影) 也是一个圆 (1) (见图二) , 因此, 随着钻孔偏斜方向或倾角的变化,所构成的旋转锥面可能程交或相 切,此时其赤平极射投影圆也可能程交或相切。那么切点或某一交 点所代表的产状就是岩层面法线的产状。所以问题的关键就在于确 定赤平极射投影圆的圆心和半径。 1. 假定钻孔向正孔方向倾斜, 作过南北方向的剖面, 如图三所 示 其中α-- 钻孔倾角,Q-- 岩芯法轴角,W-- 钻孔倾向。 此圆的原点,ON 为 X 轴,OP 为 Y 轴, 则 A 点坐标为(cos (α-Q)-sin(α-Q)), B 点坐标为(cos (αQ)-sin (αQ)), PA直线方程为 (y-1) /x (1sin (α- Q) ) / (-cos (α- Q)), PB直线方程为 (y-1) /x (1sin (αQ) ) / (-cos (αQ) ) , 那么PA 与 X 轴的交点 A’ 坐标为[cos (α-Q)/(1sin (α-Q)), 0], PB与X轴交点B’ 的坐标为[cos (αQ) / (1sin (αQ) ) , 0], rx1/2[cos (α-Q) / (1sin (α-Q) ) cos (αQ) / (1sin (αQ))]。 因此,赤平极射投影图的圆心在 A’B’ 线段的中点,而半径 则为 A’B’ 的一半。若让圆心坐标(rx,0),圆半径为 r,则为 r1/2[cos (α-Q) / (1sin (α-Q) ) - cos (αQ) / (1sin (αQ))]。 显然,是 α Q 时的情形,此时,投影圆在基圆内或与基圆相 切。但是,当 α0 时,则 投影圆半径 r1/2[cos (α-Q) / (1sin (α-Q) ) -cos (αQ) /(1sin (αQ))]; 投影圆心圆心距rx1/2[cos (α-Q) / (1sin (α-Q) ) cos (αQ)/(1sin (αQ))]; 投影圆圆心坐标为(rxsinω,rxcosω)。 (2)若 α Q 时,则 r 同上,rx 同上,rx 处圆心坐标同上 但另一侧圆心距 r-x rx r-1 -rx2 rx r-1 2 2 , 另一侧圆心坐标为(- r-x sinω,- rxcosω),而半径为 r。 3. 应用范围的延伸。尽管上述推测是以地面倾斜钻孔为基础 的,但是考虑到井下同一区域不同方向和倾角的多个钻孔也属同样 性质,故仍可用此方法。 此外,如果从开拓大巷打钻,则其走向已知,那么投影圆与倾 斜线的两个交点之一,即代表煤岩层产状。 三、实例 我公司 4079 掌煤层走向近于南北,但该掌北侧的吕 42 与吕 10 孔精距 100 米,高差竟达 36 米,究竟是中间存在落差 15 米以上 的断层,还是该部位产状变陡,这是地质部门应该回答的问题。经 查阅钻孔测斜资料和编录的法轴角记录,以此方法处理之后所得岩 层产状为 347∠ 28。可见,存在大断层的可能很小,而主要的 问题是,岩层走向由近南北向转为近东南向,而且,真倾角也比四 中 10 ~ 13大了一倍。 参考文献 1)何作霖.赤平极射投影在地质上的应用 2)毛健全等.地质构造分析的赤平极射投影方法 单个歪斜钻孔确定煤岩层产状的计算方法 开滦股份吕家坨矿业分公司 李福柱 图 1图 2 图 3图 4 摘要本文主要介绍在地质勘探中,利用赤平极射投影方法推异出单个歪斜钻孔计算煤岩层产状的方法,并以实例说明利用这种方法可降低勘探中钻孔 产生偏斜后计算煤岩层产状的误差。 关键词勘探,偏斜,降低,误差
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