地质灾害防治技术教材(共8篇)
地质灾害防治技术
地质灾害监测技术是一项专门的技术,它主要依据工程地质调查和勘察的结论,根据地质体的特点或所采取的工程措施的不同进行监测设计,根据不同的监测精度要求和地貌形态确定相应的监测方法、选择适当的监测仪器,并对地质体进行位移、位移速度或位移加速度(包括地表位移和深部位移)、水环境(包括地表水和地下水)、内应力变化等的周期性观测。小口径钻孔组合抗滑桩防治滑坡新技术
针对当前普通抗滑桩的缺点,中国地质科学院探矿工艺研究所研究开发的新型小口径钻孔组合抗滑桩技术,推广应用前景十分广阔,尤其是在山高坡陡、施工场地狭窄和交通运输困难的条件下,小口径钻孔组合抗滑桩更具有优越性。小口径钻孔组合抗滑桩具有技术先进、安全可靠,只需轻型施工设备,施工简便、成本低廉,便于对地质体进行改造、充分调动和利用岩土体自身的承载能力等优点,能降低地质灾害防治工程规模,节约投资,减小对环境的破坏程度。小孔径锚固技术
小孔径锚固技术是近年来发展较快的新型锚固技术,应用十分广阔。中国地质科学院探矿工艺研究所研制的小孔径预应力锚索、小孔径多段扩孔式预应力锚索和回收式锚索等预应力锚固技术,已在工程中得到广泛应用。小孔径预应力锚索是通过优化锚索结构来提高滑坡的防治效果,即用比常规锚索要小的钻孔直径、少的预应力筋用量来达到相同甚至更好的加固效果,以减小对边坡的扰动,降低成本,缩短工期,提高锚固工程的经济效益和社会效益。小孔径多段扩孔式预应力锚索是用于软岩和土层边坡以及深基坑锚固的一种新型预应力锚索。应用多段扩孔锚索,能缩短锚固段长度,提高承载力,有效地解决软岩和土层中锚索锚固段长且承载力不高、可靠性差的问题。可回收式锚索可在锚索使用后及时拆除与回收,解决了锚固与拆除的矛盾,可回收式锚索广泛适用于城市深基坑加固。
高陡边坡绿色生态综合防护技术
边坡绿色生态综合防护体系,是将生物防治技术与工程防治措施有机地结合起来的一种防治方法,既降低了高陡边坡生态防护的造价,又提高了防护的可靠性,很好地实现灾害治理与环境保护的结合,有力地推动边坡防护及灾害防治技术的进步。绿色生态护坡具有维持生态平衡、保持水土、改善环境的作用;绿色植物还能丰富景观,实现环境的协调,提高环境的舒适
感。该项技术广泛适用于高速公路边坡、水电建设高边坡、山区城市建设高边坡等人工边坡的治理。
保护环境的一个重要方面就是保护地质环境、减轻地质灾害, 树立减灾就是增产、灾情就是国情的组成部分的思想。我国是世界上地质灾害最为严重的国家之一, 灾害种类多、灾情严重、分布面积广。地质灾害严重危害到人民生命财产安全, 破坏各种工程设施和社会财产, 造成巨大经济损失, 严重影响到我国的可持续发展, 文章从地质灾害危害出发, 对岩土工程地质灾害的防治技术和实践经验进行了详细的论述。
一、岩土工程与地质灾害的内涵
地质工程学包括岩土工程和地质灾害防治工程两个方面, 但后者对其特征的反映更为深刻。岩土工程也就是指工程建设中有关岩土体的开挖与加固, 地质灾害防治工程是对自然或人为作用产生的有害地质现象进行防范与防治。后者包括了更全面地对地质生态环境合理开发与管理方面的思想。
地质灾害是因为自然原因或者人为活动引发的危害全体人民的生命财产安全或使人类赖以生存和发展的环境、资源发生严重破坏的地质现象。《地质灾害防治条例》规定, 地质灾害包括山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等灾害。
在我国, 大多数地质灾害现象是人为原因引发的, 据相关文献统计:这些年以来我国每年因地质灾害造成的经济损失约占各式各样自然灾害的1/4至1/5, 所以, 减少或制止破坏生态环境行为, 及时采取地质灾害预防和防治对策, 是我国现在减少损失的首要方法。
二、我国地质灾害的特征与危害
由于我国地理位置独特, 地质构造复杂, 地球生态环境多变, 加之是人口众多的农业大国, 经济较落后, 承灾能力弱, 所有这些叠加在一起, 形成灾害类型多、分布广、频度高、强度大、影响面宽、损失严重的格局。
据资料统计分析, 崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等种类的地质灾害在我国十分发育。其中崩塌、滑坡、泥石流的分布范围约占国土面积的50%, 其中以西南、西北地区最为严重。
地质灾害可分两大类:第一类主要是由自然因素引起的地质环境问题, 又称第一环境问题, 属自然地质灾害。这些灾害不以人类历史的发展为转移;第二类主要是由人为活动引发的地质灾害, 称第二环境问题, 属人为地质灾害。这些灾害常随社会经济的发展而日益增加, 据地质灾害成因分析, 全国50%以上的地质灾害发生的主要原因是人类行为, 尤其是人类不合理地大量挖掘能源所造成的。
(一) 滑坡
滑坡是指斜坡上的土体或岩体, 受河流冲刷、地下水活动、地震、人工切坡等因素的影响, 沿着一定的软弱面或软弱带, 整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。
滑坡的诱因:
(1) 地震; (2) 降雨和融雪; (3) 地表水的冲刷、浸泡; (4) 河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷; (5) 开挖坡脚; (6) 蓄水排水; (7) 堆填加载; (8) 劈山放炮, 乱砍乱伐。
滑坡发生的规律:
下列地带是滑坡的易发和多发地区: (1) 江、河、湖 (水库) 、沟的岸坡地带, 地形高差大的峡谷地区, 山区铁路、公路、工程建筑物的边坡等; (2) 地质构造带之中, 如断裂带、地震带等; (3) 易滑 (坡) 岩、土分布区; (4) 暴雨多发区及异常的强降雨区。
(二) 崩塌
陡坡上被直立裂缝分割的岩土体, 因根部空虚, 折断压碎或局部移滑, 失去稳定, 突然脱离母体向下倾倒、翻滚, 堆积在坡脚 (或沟谷) 的地质现象称为崩塌。
崩塌的诱因:
(1) 采掘矿产资源; (2) 道路工程开挖边坡; (3) 水库蓄水与渠道渗漏; (4) 堆 (弃) 渣填土; (5) 强烈振动。
(三) 泥石流
泥石流是由于降水 (暴雨、冰川、积雪融化水) 产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流, 是高浓度的固体和液体的混合颗粒流。
泥石流的诱因:
(1) 不合理开挖; (2) 不合理的弃土、弃渣、弃石; (3) 滥伐乱垦。
地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落, 并在地面形成塌陷坑 (洞) 的一种动力地质现象。
(四) 地面变形
地面变形包括地面沉降、地面塌陷与地裂缝。目前中国发生地面沉降活动的城镇有70多个, 明显成灾的有30余个, 最大沉降量已将近3m。这些城市有的孤立存在, 有的密集成群相连形成广阔的地面沉降带 (区) 。造成中国城镇地面塌陷原因有三:一是不合理地大量开采地下矿产资源引起的塌陷;二是表面岩溶活动引起的塌陷;三是大量抽取地下水引起地面下沉。
三、地质灾害防治工程的主要施工技术标准及防治措施
(一) 主要的施工技术标准总结
涉及地质灾害防治工程施工的技术规范和标准主要有: (1) 地质灾害防治工程现行施工技术标准和规范; (2) 各类工业与民用和市政工程建设项目的地基与基础、深基坑、高切坡、地基处理、基础病害工程防治等所涉及的技术规范和标准均可参考使用, 如《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 (GB50202-2002) ; (3) 各类水利水电工程的土石方、地基与基础和岩土工程所涉及的技术规范和标准均可参考使用; (4) 各类交通建设中所涉及的边坡、滑坡、危岩、塌陷和沉降等工程防治的相关技术标准和规范, 如《公路隧道施工技术规范》) (JTJ042-94) 。
(二) 地质灾害防治工程防治措施
1. 做好防治工程设计
(1) 根据致灾的成因确定主要防治途径;
(2) 根据灾害的易发程度、防治目标确定防治工程的强度和工程量。
2. 地质灾害防治工程的主要工程措施
根据地质灾害防治工程勘查设计现行行业规范, 《三峡库区地质灾害防治工程质量检验评定标准》等技术标准及资料分析, 国内防治地质灾害的主要工程类型有:排 (截) 水工程、支 (拦) 挡工程、加固工程、护坡工程、减载与压脚工程及搬迁和避让等。
3. 地质灾害防治措施
(1) 工程防治措施
工程防治措施是防治地质灾害的重要组成部分, 工程防治措施的适用条件及方式:大多数房后切坡造成的小型土质滑坡, 选用滑坡后缘地表排水、前缘支挡或削方减载护坡等工程措施较为适应;对于中型以上滑坡, 应根据工程地质勘察资料选择工程防治措施。
(2) 生物防治措施
生物防治措施是指植树造林、种草护坡及合理耕牧。它具有应用范围广、投资省, 能促进生态平衡, 改善自然环境条件, 防治作用持续时间长的特点, 需较长时间才能发挥其效益。根据调查区地质灾害特点和自然经济条件, 泥石流区、地面塌陷区及水土流失区应采取封山育林、退耕还林等防治措施, 减少地质灾害的发生和经济损失。
(3) 避让措施
(1) 雨天避让措施:对灾害隐患点和变形斜坡, 采取雨天临时避让措施, 各镇在防灾预案的基础上编制安全转移预案, 雨天对受威胁户一一作转移地点安排。应根据就近原则、转移地不受地质灾害或其它灾害威胁的原则进行操作; (2) 搬迁避让措施:对一些危险性大、危害性严重的地质灾害, 防治费用超过搬迁费用或再建房仍然受地质灾害威胁的, 采用搬迁避让措施。
四、结语
关键词:地质灾害;防治技术;应用
一直以来,我国比较关注地质灾害,尤其是各种工程数量的不断增多,这就导致地质灾害发生得越来越频繁。地质灾害不仅对人民的生命、财产安全产生了一定的影响,还会破坏当地的公共设施。所以如何有效的预防地质灾害成为国家比较关注的问题。我国每一年都由于地质灾害而造成很大的经济损失,这特别不利于我国社会经济的发展。
一、地质灾害的主要类型
近几年来,各种各样的工程数量越来越多,特别是一些地下工程的项目,这些项目的增多无疑会引发一些地质灾害。因此,如果不能控制好地下工程,那么一些地质问题就会逐渐涌现出来。当前,地质灾害发生的频率越来越高,并且地质灾害的种类也是多种多样,具体来讲,主要有以下几种:
(一)滑坡
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,当它们受到了河流冲刷、地震、人工切坡等因素影响的时候,其会沿着一定的软弱面向下滑动的自然现象。引发滑坡的原因有多种,如:地震、接连不断的降雨、地表水对斜坡角的冲刷,除此之外一些工程在开挖坡脚以及蓄水排水的时候,也会引发滑坡这一地质灾害。有时候一些工程在进行劈山放炮等行为也会引发滑坡这一地质灾害。通常江、河、山区铁路、工程建筑物的边坡等是滑坡的易发地带。除此之外,如果工程处于断裂带、地震带、暴雨多发的地区,也经常会发生滑坡这一地质灾害。
(二)崩塌
陡坡上被直立裂缝分割的岩土体,由于根部空虚,折断压碎,最终失去稳定,从而导致岩土体脱离母体向下倾斜,堆积在沟谷的这一地质现象被称为崩塌。引发崩塌的原因是多种多样的,如:道路工程盲目的开挖边坡、过分采掘地下资源等。
(三)泥石流
所谓泥石流指的是由于暴雨、冰川、积雪融化水汇集在沟谷或者山坡上的一种携带大量泥砂、石块等固体物质的洪流。引发泥石流的原因是多种多样的,如:不合理的开挖、乱砍滥伐等。
(四)地面变形
地面变形包括了以下三个方面:第一,地面沉降;第二,地面塌陷;第三,地面裂缝。现阶段,我国已经有70多个城镇发生了地面变形现象,其中有30多个城镇遭受着地面变形的危害。这些城镇有的是孤立存在的,有的是密集成群分布的。造成城镇地面沉降、塌陷、裂缝等变形的主要原因如下:第一,不合理的开采所引起的沉降;第二,表面岩溶活动频繁所引发的沉降;第三,大量抽取地下水所引发的地面沉降。
二、防治地质灾害的技术
基于我国当前存在的极为严重的地质灾害,以及其对我国社会发展造成的巨大损失,为了更好地保证工程的安全,从而有效地保护我国人民的生命和财产安全,本文提出以下几种防治地质灾害的技术:
(一)小口径钻孔组合抗滑桩防治滑坡新技术
当前,普通抗滑桩本身具有一定的缺陷,为此我国地质科学院探矿工艺研究所研发出了一种新型的技术,即:小口径钻孔组合抗滑桩技术。该技术具有非常广阔的应用前景,特别是在施工场地狭窄、运输困难的地带,具有普通抗滑桩无法比拟的优越性。小口径钻孔组合抗滑桩技术具有安全性、可靠性、成本较低、施工简便等优点,同时其还具备了改造地质体、充分利用岩土体等优势。这一技术可以减少其对环境的破坏,又可以实现防治的目的。
(二)小孔径锚固技术
近几年来,小孔径锚固技术作为一种新型的锚固技术逐渐发展起来,具有非常广阔的应用前景。在工程中,我国地质科学院探矿工艺研究所研发出的小孔径锚固技术得到了广泛的应用。小孔径预应力锚索往往是对锚索结构进行优化,以此来取得良好的防治效果。换句话来说,一般是采用比常规锚索要小的钻孔直径、比常规锚索要少的预应力筋用量来取得良好的加固效果,這样做既降低了其对边坡的影响,又促使成本得以降低。同时小孔径锚固技术可以将工程工期缩短,给工程带来更多的经济效益。小孔径多段扩孔式预应力锚索被广泛应用到软岩、土层边坡上。通过借助多段扩张锚索,不仅可以将锚固段的长度缩短,还可以促使锚固段的承载力得以提高,最终将土层中锚索锚固段长、承载力较低的问题解决。在使用锚索之后,可以及时拆除锚索,并且回收锚索,这样做不仅可以将锚固与拆除这两者的矛盾解决掉,还可以达到加固的目的。
(三)高陡边坡绿色生态综合防护技术
边坡绿色生态综合防护技术是将生物防治技术与工程防治措施这两者相结合起来的一种技术,该技术不仅可以将高陡边坡生态防护的造价降低,还可以促使防护的可靠性得以提高,真正实现灾害治理与环境保护的有机结合。高陡边坡绿色生态综合防护技术加快了防治地质灾害技术的进步。现阶段,在高速公路、山区城市建设高边坡等人工边坡的治理中,该技术得到了广泛的应用。
(四)规避地质灾害的技术
第一,雨天避让措施。对于那些变形比较严重、灾害隐患点的斜坡,施工单位在下雨天的时候要采取临时避让的措施,在防灾预案的基础上来编制一套科学的、合理的安全转移方案。同时还要分析雨天可能威胁到的用户,然后转移这些用户。在转移用户的时候,要按照就近原则、不受地质灾害影响的原则来进行。
第二,搬迁避让措施。有一些地质灾害所带来的危险性较大、危害性较为严重,防治的费用远远超过了搬迁的费用,此时就要采取搬迁避让的措施。当前地质灾害影响着我国社会经济的发展步伐,因此防治地质灾害成为当前一份非常重要的工作。近两年来,在社会经济快速发展以及综合国力不断增强的背景下,我国已经拥有了更多防治地质灾害的技术,这些技术可以有效的防治地质灾害,也可以更好的保护国家、人民的各项财产。虽然防治地质灾害的技术是多种多样,但是当真正发生地质灾害的时候,要根据实际情况来进行,该规避的时候还是要选择规避。
四、总结
(矿井地质与防治水)
一、填空题
1、煤的工业分析包括水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。
2、水泵:必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力,应能在 20 小时内排出矿井24小时的正常涌水量(包括充填水及其它用水)。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70 %。工作和备用水泵的总能力,应能在 20 小时内排出矿井24 小时的最大涌水量。
3、矿井探放水工作的原则是“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采。”
4、在有水害威胁地区采、掘前必须制定超前探水措施和施工安全技术措施。钻探超前探测距离不少于20m;物探探测距离不少于50m,超前距离不少于20m。
5、防治小窑水由积水边界向外推30m作为放水线,积水边界向外推60m作为警戒线。
6、探水钻孔的终孔孔径不得大于58mm。疏放水钻孔或注浆堵水钻孔的孔径可根据实际排水能力等因素确定。
7、巷道由高向低掘进,与老空积水区平行,探上部采面老空水,探水钻孔布置应根据煤柱厚度严格控制老空水头降低高度,沿空送巷煤柱厚度小于4m时,老空水积水高度不得超过1m。
8、探放断层水:井巷通过导水或可能导水断层前必须超前探水,探水线至断层交面线的最小距离不得小于20m。
9、孔口管长度设计:探放老空水钻孔必须按规程要求埋设孔口管,煤柱宽度小于4m时,探放老空水埋设孔口管的长度应不小于煤柱宽度的1/2。
10、孔口管安装方法较多,具体操作时要依水压大小和煤(岩)柱而定。
11、探放高压强含水层、高压充水断层或探放老空水头超过10m以上时,孔口管安装要采用管内压水泥浆或化学浆等方法,必须做孔口管耐压试验,并符合设计要求。
12、探放老空水水头高度在4m以内时,孔口管可采用裸管打入加固或缠布缠海带打入等方法。
13、、老空水头在4—10m之间时,孔口管安装方法视煤柱大小、煤壁完整情况和水压情况而定。
14、、煤层开采后,根据上覆岩层的破坏程度可分为冒落带、裂隙带、整体移动带三种不同的开采影响带,俗称上“三带”。
15、水文地质补充勘探的手段包括:物探、钻探、巷探、水文地质调查、试验和动态观测五项。
16、矿井水文地质类型可划分为简单、中等、复杂、极复杂四个类型。
17、当发生突水时,现场领导要首先立即通知附近受水害威胁人员撤离到安全地点,并同时向矿调度室汇报。
18、探放老空水的钻孔应成组布置,每组不少于3个钻孔。在平面上呈扇形,终孔位置应满足平距3m为准。厚煤层内各钻孔的终孔垂距,原则上不得超过1.5m,并至少各有一个见煤层顶板和底板的钻孔。
19、由最低点探放老空水时,在采掘工程平面图上标明积水区边界及其最低点的具体位置和积水外缘标高。积水边界距放水线的距离,必须保证每米煤柱抵挡老空水头压力不超过1m水柱,并且煤柱总厚度不小于20m。积水边界外推60m作为警戒线。工作面进入警戒线后,必须超前探水;到达放水线后,进行打钻放水。在确认积水已被放完后才允许继
续掘进。
20、存在承压水威胁的矿井,必须查清采掘地区的承压水水源、水头高度、水压、隔水岩柱厚度;计算隔水层突水系数和上、下“三带”发育高度,当影响安全开采时,必须采取相应措施。
21、回采工作面底板破坏深度直接波及到底板承压含水层时,必须先进行疏水降压后开采。
22、井巷工程接近和进入强含水层,必须编制超前探水设计,采用物探和钻探的手段查明井巷工程周边、前方的水文地质条件和富水性,并实施超前探水,超前距离符合有关规定。
23、对各类断层,要按《矿井水文地质规程》的要求留设防水煤柱;巷道必须穿过断层时,必须探明断层的位置、性质、赋水状况,采取探放、预注浆和加固等相应的安全技术防治措施,必要时预先建筑防水闸门(墙)。
24、探放断层水:井巷通过导水或可能导水断层前必须超前探水,探水线至断层交面线的最小距离不得小于20m。
25、防治水工程施工前须由施工单位编写施工安全技术措施,必须经矿总工程师组织审批。安全技术措施必须包括防瓦斯、防高压水伤人、防探出水失控、防治水地点附近巷道加固及避灾路线等内容。
26、相邻矿井的分界处,必须留防水煤柱。
27、严禁在各种防隔水煤柱中采掘。
28、在水淹区域应标出探水线的位置。采掘到探水线位置时,必须探水前进。
29、断层按其走向与地层产状之间的关系可分为走向断层、倾向断层、斜交断层、顺层断层等四类。
30、矿井充水因素分水源和通道两类。
31、地层的接触关系类型,可分为整合接触、平行不整合接触和角度不整合接触三种。
32、岩层产状三要素是指走向、倾向和倾角。
33、断层的几何三要素是指断层面、断盘和断距。
34、矿井地质工作中常说的“三书”是指:采区地质说明书、工作面掘进地质说明书、回采工作面地质说明书。
35、矿井“三量”分别指的是开拓煤量、准备煤量和回采煤量。
36、按赋存条件地下水可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三种类型。
37、井下探放水钻孔位于巷道低洼处时,必须配备与探放水量相适应的排水设备。
39、在预计水压较大的地方,探水钻进前,必须安装孔口管和控水闸阀,并进行耐压试验,达到设计承受的水压后,方可继续钻进。
40、在钻进时,发现煤岩变软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大,以及有顶钻等异常现象,必须停止钻进但不得拔出钻杆,现场负责人应立即向矿调度室汇报,并派人监测水情。
41、探放水钻孔出水后,必须设专人监测钻孔出水情况,测定水量、水压,并做好记录。
42、回采率是采出量与动用量的百分比。分工作面回采率、采区回采率和矿井回采率。
43、煤炭资源回采率标准采区回采率:薄煤层不低于85%,中厚煤层不低于80%,厚煤层不低于75%。
44、煤炭资源回采率标准工作面回采率:薄煤层不低于97%,中厚煤层不低于95%,厚煤层不低于93%。
45、十二矿的主要矿井级地质构造有F2逆断层、牛庄向斜、牛庄逆断层、原十一矿逆断层、郭庄背斜、李口向斜。
二、判断题(正确的在后边括号内打“√”,否则打“×”)
1、开拓煤量是指开拓巷道揭煤时所产生的煤量。(×)
2、准备煤量是指准备开采的煤量。(×)
3、回采煤量是指采出的煤量。(×)
4、煤层结构类型的划分依据是以煤层内有无断层为依据。(×)
5、煤层结构类型可划分为简单结构煤层和复杂结构煤层两大类。(√)
6、岩层的产状三要素包括走向,倾向和倾角。(√)
7、岩层层面与水平面的交线称之为走向线,与走向线的延伸方向垂直线方向即为岩层的走向。(×)
8、岩层层面上与走向线垂直、并沿层面向下所引的直线叫倾斜线,其在水平面上的投影所指的方向即为岩层的倾向。(√)
9、岩层层面上的倾斜线与其在水平面上投影线的夹角叫做倾角。(√)
10、产状要素象限角表示法:一般记录走向,倾角和倾斜象限。例N30E/27°SE,即走向北偏东27°,向南东倾斜,倾角30°。(×)
11、产状要素方位角表示法:只记录倾向和倾角。例SW255°∠35,即倾向南西255°,倾角35°。(√)
12、岩层在构造应力作用下产生塑性变形,出现一系列波状弯曲,并丧失其连续完整的构造形态称之为褶皱。(×)
13、褶皱的基本形态可分为背斜和向斜。(√)
14、岩层或岩体在构造应力作用下,产生断裂变动,出现裂隙、滑动面和破裂带,沿着裂面两侧具有相对位移者称之为断层。(√)
15、断层的几何三要素包括:断层面、断盘和断距。(√)
16、平煤集团加强矿井防治水技术管理的八字方针是“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”。(√)
17、矿井充水水源包括:大气降水、地表水、围岩地下水、袭夺水、老窑(空)水。(√)
18、充水通道包括:岩溶陷落柱、断裂带、隐伏露头、裂隙(岩溶)网络、地震通道、顶板冒落裂隙带、地面岩溶疏干塌陷带和封闭不良钻孔等。(√)
19、井下探(放)水的目的是查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造(包括陷落柱)、含水层、积水老窑(空)等水体的具体位置、产状等,为有效的防治矿井水害做好必要的准备。(√)
20、采掘工作面探水的原则是“有疑必探,边探边掘”。(×)
21、雨季“三防”指的是:防洪、防治水、防涝。(×)
22、矿井防治水齐抓共管责任制,主要是指矿井防治水是总工程师和地测部门的责任,与其他矿领导,区、队长关系不大。(×)
23、各煤炭生产单位的总工程师是本单位水害防治的第一责任者,负责领导水害防治工作,在人、财、物上对水害防治工作给予保证。(×)
24、各单位地测科长负责具体实施和主抓煤矿水害的防治工作。(×)
25、探水钻孔的终孔孔径不得大于72mm。(×)
26、某地区长年干旱少雨,因此可以考虑开采煤层露头的防水煤柱。(×)
27、承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值小于实际水头值时,有时可以不采取措施。(×)
28、探放水钻孔必须具有孔口控水装置。(√)
29、掘进工作面进入积水警戒线后,不一定进行超前探放水。(×)
30、探放老空积水时,因有水,故不用制定预防有害气体伤人措施。(×)
31、井巷通过导水或可能导水断层前,必须超前探水。(√)
32、采掘工作面接近断层煤柱前,要复查煤柱的可靠性。(√)
33、矿区边远报废的钻孔可不必封孔。(×)
34、两个缺水的相邻矿井分界处,可不必留防水煤柱。(×)
35、可以在防隔水煤柱中作峒室。(×)
36、在水淹区域应标出探水线的位置。(√)
37、采掘到探水线位置时,必须探水前进。(√)
38、每次降大到暴雨时和降雨后,应及时观测井下水文变化情况,并向矿调度室报告。(√)
39、岩层产状三要素是指走向、垂向和倾向。(×)
40、、断层的几何三要素是指断层面走向、断层面倾向和断层面断距。(×)
41、、矿井地质工作中常说的“三书”是指:矿井地质说明书、水平地质说明书、采区地质说明书。(×)
42、矿井“三量”分别指的是矿井煤量、采出煤量和剩余煤量。(×)
43、在有水害威胁地区采、掘前必须制定超前探水措施和施工安全技术措施,钻探超前探测距离不少于10m。(×)
44、防治小窑水由积水边界向外推20m作为放水线。(×)
45、防治小窑水由积水边界向外推30m作为警戒线。(×)
三、单项选择题
1、老空水放完的标准必须有 ②以上在原出水孔下方的钻孔证实无水时,方可结束放水工程。
①1②2③3④42、每年雨季前必须对全部工作水泵和备用水泵进行一次②,发现问题,及时处理。①联合供电试验②联合排水试验③大串联④联合供水试验
3、永久排水系统形成之前,必须设置 ③,并保证有足够的排水能力。
①临时水泵②临时管路③临时排水系统④临时潜水泵
4、对封闭不良的钻孔,距钻孔④ m时应采取超前探水或其它防范措施。
①50②30③10④205、在有水害威胁地区采、掘前必须制定超前探水措施和施工安全技术措施,钻探超前探测距离不少于20m。
①10②15③20④256、物探探测距离不少于50m。
①20②25③30④507、防治小窑水由积水边界向外推30m作为放水线。
①20②30③40④508、防治小窑水由积水边界向外推60m作为警戒线。
①30②40③50④609、探水钻孔的终孔孔径不得大于58mm。
①42②48③59④5810、巷道由高向低掘进,与老空积水区平行,探上部采面老空水,探水钻孔布置应根据煤柱厚度严格控制老空水头降低高度。
①煤柱厚度②老空水量③老空水头降低高度④掘进头标高
11、探放老空水,探水钻孔应成组布设,并在平面图上呈扇形,钻孔终孔位置应满足:B
A 4mB 3mC 2mD 1m12、探放断层及底板岩溶水的钻孔,必须沿掘进方向的前方及下方布置,底板方向的钻孔不得少于2个,探水也终孔直径一般不得大于:A。
A 58mmB 60mmC70mmD80mm
四、多项选择题
1、雨季“三防”指的是①④⑤
①防洪②防治水③防涝④防雷电⑤防排水
2、矿井水文地质条件一般划分为简单、中等、复杂、极复杂四类。
①简单②较简单③中等④复杂⑤极复杂
3、防水煤柱的尺寸,应根据相邻矿井的①②③④⑤等因素,在矿井设计中规定。
①地质构造②水文地质条件③煤层赋存条件④围岩性质⑤开采方法及岩层移动规律
4、井巷出水点的位置及其水量,有积水的井巷及采空区的①②④,必须绘在采掘工程平面图上。
①积水范围②标高③水质④积水量
5、地质构造复杂程度原则上以断层、褶皱、岩浆侵入三个因素中复杂程度最感高的一项为准。
①断层②断距③褶皱④岩浆侵入
6、矿山水害的产生所必须的条件:充水水源、导水通道、富水强度
①充水水源②导水通道③导水裂隙④富水强度
7、导水通道按其形态划分为:点状导水通道、线状导水通道、面状导水通道。①点状导水通道②线状导水通道③面状导水通道④圆状导水通道
8、煤层采动可引起顶板岩层的破坏及变形,采空区上方可划分出三个不同性质的破坏和变形影响带:垮落带、断裂带、弯曲带。
①垮落带②断裂带③变薄带④弯曲带
9、矿井涌水量按其性质可分为正常涌水量、矿井最大涌水量、矿井灾害涌水量。①灰岩突水量②正常涌水量③矿井最大涌水量④矿井灾害涌水量
二、简答题
1、岩层的产状要素及其含义是什么:
答:岩层的产状要素包括走向,倾向和倾角。岩层层面与水平面的交线称之为走向线,走向线的延伸方向即为岩层的走向。岩层层面上与走向线垂直、并沿层面向下所引的直线叫倾斜线,其在水平面上的投影所指的方向即为岩层的倾向。岩层层面上的倾斜线与其在水平面上投影线的夹角叫做倾角。
2、怎样表示产状要素?并举例说明?
答:产状要素的表示方法有两种:
(1)象限角表示法:一般记录走向,倾角和倾斜象限。例N30E/27°SE,即走向北偏东30°,向南东倾斜,倾角27°。
(2)方位角表示法:只记录倾向和倾角。例SW255°∠35,即倾向南西255°,倾角35°。
3、什么叫褶皱?其基本形式是什么?
答:岩层在构造应力作用下产生塑性变形,出现一系列波状弯曲,但未丧失其连续完整的构造形态称之为褶皱。褶皱的基本形态可分为背斜和向斜。
4、什么叫断层?其几何要素是什么:
答:岩层或岩体在构造应力作用下,产生断裂变动,出现裂隙、滑动面和破裂带,沿着裂面两侧具有相对位移者称之为断层。断层的几何要素包括:断层面、断盘和断距。
5、平煤集团加强矿井防治水技术管理的八字方针是什么?
答:矿井防治水工作要坚决落实“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八字方针。
6、简述矿井突水的一般预兆。
答:一般预兆包括:
①煤层变潮湿、松软;煤帮出现滴水、淋水现象,且淋水可由小变大;有时煤帮出现铁锈色水迹;
②工作面气温降低,或出现雾气及硫化氢气味;
③有时可闻到水的“嘶嘶”声;
④矿压增大,发生片帮冒顶及底臌。
7、试述井下探(放)水的目的和原则。
答:探水的目的:查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造(包括陷落柱)、含水层、积水老窑(空)等水体的具体位置、产状等,为有效的防治矿井水害做好必要的准备。
探水的原则:采掘工作必须执行“有疑必探,先探后掘”的原则。
8、采掘工作面遇到哪些情况时,必须进行探水?
答:采掘工作面遇到下列情况之一时,必须确定探水线进行探水:
(1)接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。
(2)接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。
(3)打开隔离煤柱放水前。
(4)接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。
(5)接近有出水可能的钻孔时。
(6)接近有水的灌浆区时。
(7)接近其他可能出水地区时。
9、矿井防治水工作必须坚持“不安全,不生产”的原则,对存在哪些隐患的必须立即停产整改?
答:对存在下列隐患之一的,必须立即停产整改:
(1)矿井未按规定建立完善水文观测系统。
(2)开采己(二煤)、庚(一煤)组煤层,未按规定查明掌握承压水情况。
(3)开采受承压水、老空积水、顶板水、地面水威胁的煤层,未采取有效防治水措施。
(4)矿井、水平、采区和工作面排水系统不完善、不可靠或排水能力达不到规定要求。
(5)下山采区排水系统不完善。
(6)带压开采的采煤工作面形成后和开掘工作面(主要是己、庚组面),没有采用物探手段查明工作面内地质构造及富水情况。
前言
常规录井方法有岩屑录井、荧光录井、钻时录井、泥浆录井、岩芯录井。
一口井的录井工作质量不仅直接影响到能否迅速摘清本井地下地层、构造及含油、气情况,而且还关系到对整个构造的地质情况的认识,含油、气远景的评价和油田开发方案的设计等重要问题。因此,地质录井工作在整个油、气同勘探与开发过程中是一个重要节,必须认真、细致地做好这项工作。
第一节
岩 屑 录 井
岩屑录井方法是除岩芯外,最直观地认识地下地质情况的手段。在勘探过程中,为了查明探区含油、气的情况,获得大量的地层、构造、生储盖组合关系等第一性资料,就必须采用岩屑录井方法,岩屑录井是荧光录井的基础,在常规地质录井方法中,更显得尤为重要。
通常把地下的岩石被钻头破碎后,随泥浆带到地面上的岩石碎块叫岩屑。
岩石在井底被钻头破碎后,岩屑返至井口需要一段时间,在这段时间里钻头又继续钻进。因此,当钻头钻到预定取样井深时,在地面不能马上捞到该深度的岩屑,需要一段时间再去捞,通常把岩屑从井底返至井口所需要的时间叫岩屑迟到时间。
及时准确的测定迟到时间是确保岩屑录井的首要条件。①理论法:T迟到=V/Q=H*(D2-d2)π/4Q ②实测法:T迟到=T实测-T下=T实测-Hd2π/4Q(H:井深 Q排量 D钻头直径 d钻杆外径 T下下行时间)
一、岩屑录井的方法及要求
在迟到时间准确的前提下要捞好岩屑还必须保证井深准确,同时选择合理的取样密度和正确的捞砂方法。井深准确与否是取全取准地质资料的关键。要求地质、气测(综合)、工程三对口。因此地质人员要与工程人员密切配合,管理和丈量好钻具,建立钻具记录或卡片,同时要经常同气测人员校对井深,深度面板与钻具井深误差不能超过0.1米。每次下钻到底必须校对方入,校对方入必须以钻具井深为准。
选择合理的取样密度。取样密度就是隔几米捞一次岩屑,取样间距大小一般根据对区域地层情况的了解程度和井的任务而定。新区或地质复杂地区,应建立起完整的地层剖面,可以每米取一包;在目的层含油气显示段可加密到半米一包。对一个研究程度较详细的成熟油区,可以不系统取样,而只在目的层段取样,取样密度每米取1包。
捞取的岩屑能否有代表性,不漏掉岩层,甚至不漏掉0.5米的薄夹层,它不仅取决于捞取时间和密度,捞样方法也很重要。具体方法和步骤如下,①捞样:要选择好取样地点,固定取样位置,以保证岩屑能真实地反映井中某段所钻岩层。一般情况是根据岩屑迟到时间,按设计间距在振动筛前捞取,取样时必须保证岩屑的连续性,可在岩屑盆内从上到下垂直切取二分之一或四分之一样品(盆内岩屑过多才这样做),这种方法所取的岩屑,代表了取样间距内全部地层的岩屑。绝不允许只取盆内上面部分或只要下面部分的岩屑。在没有振动筛和无法在振动筛前捞取(岩屑呈粉末状)时,可在架空槽上边择岩屑易沉淀的部位取样。并把这个取样地点固定下来。每次取样后要彻底清除掉剩余岩屑。
起钻前必须循环泥浆捞至最后一包岩屑才能起钻。不足一包的尾数要标明深度,待与再次下钻钻完该米所取的岩屑合并一起。在钻进过程中,要经常注意泥浆携带出的岩屑多少,如果很少或没有,应立即处理泥浆,然后继续钻迸。以不漏取资料为准。
捞取岩屑总量不得少于1000克。凡有挑样任务的井,将所捞岩屑分装两袋,一袋用做挑样,一袋用做保存。
②洗样:取出的岩屑要缓缓放水冲洗,并加以搅拌,直至岩屑露出本色为止(造浆性能 的粘土岩及极易泡散的岩石例外);冲洗时要防止沥青块、碳质页岩,油页岩、煤屑等轻质 样品悬浮在水面上流失,并注意观察油气显示。
③晒样:晾晒岩屑时应注明深度,不能搞乱搞混。雨季和冬季烘样时要用温火,防止将岩屑烤焦而失真(岩屑堆积烘烤,因缺氧易变为黑色;摊开烘烤过分,常变为红色;最好是风干,但要注意不要把岩屑吹乱),在摊开晒样的同时,发现含油岩屑或其它特殊岩性应挑出包一小包,注明深度,放在该深度岩屑上面,便于以后观察。
④装样:晒干的岩屑应附有正式深度的标签装入袋内,凡有挑样任务的井,将岩屑各500 克分两袋装好,要用两分法来取,不能随意抓满两袋,否则没有代表性。
二、影响岩屑录井的因素
捞取的岩屑,其岩性总是混杂的。要正确地识别每米的真实岩性,必须去伪存真,影响岩屑录井的因素主要有以下四点。
1、钻头类型和岩石性质的影响
钻头类型及新旧程度的差异,所破碎的岩石形态的差异,比重也有差异,所以上返速度也就不同。如页岩呈片状岩屑,接受泥浆冲力及浮力的面积也大,较轻,上返速度快;砂岩呈粒状及块状,与泥浆接触面积小,较重,上返速度慢。由于岩屑上返速度不同,直接影响到岩屑迟到时间准确性。
2、泥浆性能的影响
泥浆是钻井的血液,它起着巩固井壁、携带岩屑、冷却钻头的作用。在钻井过程中泥浆性能的好坏,将直接影响到钻井工作的正常进行,也严重影响了地质录井质量。
1)若采用低比重、低粘度泥浆或用清水快速钻进时,井壁垮塌严重,岩屑特别混杂,使砂样失去真实性。
2)当切力太低时,携带和悬浮岩屑能力降低,没有浮力岩屑就更混杂。
正常钻进时,泥浆循环空间形成三带,靠近钻具的一带为正常泥浆循环空间,靠近井壁者形成泥饼,二者之间为停滞的胶状泥浆带,其中混杂有各种岩性的岩屑。当泥浆性能较稳定时。胶状泥浆带不流动,所似岩屑混杂情况较轻。如突然处理泥浆,切力变小,胶状泥浆带受到破坏,使三带失去平衡状态,造成大量混杂岩屑与所钻深度岩屑一同返出地面,使岩屑异常混杂。
3、钻井参数及井眼大小的影响
钻井参数不变而井眼不规则时,泥浆上返速度就不一致。在大井眼处上返慢,携带岩屑能力差:甚至在“大肚子”处出现涡流使岩屑不能及时返出地面,造成岩屑混杂;而在小井眼处,泥浆流速快,携带岩屑上返及时。由于井眼不规则,泥浆流速不同,岩屑上返时快时慢,直接影响迟到时间的准确性,并造成岩屑混杂。钻井参数改变时,如排量大,则泥浆流速快,岩屑上返及时,准确性强;否则相反。尤其是单、双泵频繁倒换时,则排量也频繁变化,最易产生岩屑混杂现象。
4·停钻和划眼的影响
起下钻及钻进过程中的停钻和划眼,也会造成岩屑混杂。这种情况应仔细观察,注意与稍后的岩屑对比,可以识别出所钻岩层的真实岩屑。
三、真假岩屑的判断
从振动筛或架空槽上捞取的每包岩屑,其成分是复杂的。泥浆在上返过程中除携带出井口的新岩屑以外,还有上部裸眼井段垮落下来的岩石碎块,以及下沉滞后的上部地层的旧岩屑,这就给建立地层剖面带来了一定的闲难。从这些新旧真假岩屑中、鉴别出真正代井下一定深度岩层的岩屑是提高岩屑录井质量,准确建立地层剖面的重要环节。
因此,工作中要熟悉和掌握工作区域的地层特征,如邻井剖面。经常将本井己钻穿的地层剖面与邻井对比,这对于指导录井工作和判断其假岩屑是极为重要的。但是在鉴别每包岩屑的代表样时,要从实际出发做具体分析。真假岩屑可根据它们各自不同特征加以区别。
1、假岩屑特征:
(1)色调模糊,形态大而圆,局部有微曲面。这是上部个体大,未及时返出地面的岩屑在井内经过冲刷和磨损的结果。
(3)在熟悉区域地层特征的基础上,根据岩屑某种成分百分比变化、钻时、岩性组合关系等,可以判断假岩屑。一般情况下,上部地层掉抉延续井段长,占岩屑百分比低,岩性与钻时不吻合。
2、真岩屑特征:
(1)一般颜色新鲜、个体小、具棱角,若为厚层则百分比将不断增加。
(2)若泥浆切力高时,较大的、带棱角的、色调新鲜的岩屑,是其实的有代表性的岩屑。(3)高钻时的真岩屑,往往是碎小的,棱角特别明显的岩屑,如灰岩、白云岩、砾岩的岩屑。
(4)泥质岩多呈扁平状,页岩呈薄片状,疏松砂岩较圆而不带棱角或栈角不明显,致密 砂岩呈块状。
四、岩屑描述方法: 岩屑干后应及时进行系统、细致的描述。对岩屑描述的要求着重在岩石定名和含油气情况。定名要准确,油层及砂质岩类应重点描述,不漏掉油、气显示和0.5米以上的特殊岩层及其主要特征。
岩屑描述的方法一般是大段摊开,宏观细找:远看颜色,近查岩性;干湿结合,挑分岩性;分层定名,按层描述。
(1)大段摊开,宏观细找。在描述之前,先将数包岩屑大段摊开,稍离远些进行粗看,目的是大致找出颜色和岩性有无界线,然后再系统地逐包仔细地观察岩屑的连续变化,找出新成分,目估百分比变化情况。
(2)远看颜色,近查岩性。对于明显较厚的岩层,由于岩屑中颜色混杂,远看视线开阔,易于找出颜色界线;而有些薄层或疏松层,岩屑数量极少,只有仔细查看才能发现不明显的渐成分及细微的结构变化。
(3)干湿结合,挑分岩性。岩屑颜色的描述一律以晒干后的色调为准,但岩屑湿润时颜色微细的结构、层理格外清晰而明显,二者结合在一起描述时才更准确。对很难估计百分比的岩屑,则可在各包中取出同样多的岩屑进行比较,正确判断和除去掉块与假岩屑。
(4)分层定名,按层描述。通过上述方法所观察到的岩性变化,应参考钻时曲线,上追顶界,下查底界,卡出层来,然后对其岩屑进行描述。
第二节
荧 光 录 井
石油和大部分石油产品,在紫外线照射下能发出一种特殊光亮,这种现象叫荧光。石油的荧光性非常灵敏,只要在溶剂中含有十万分之一的石油,用荧光灯一照就可以发光,而这种光不产生热量所以也叫冷光。
所谓荧光录井,就是系统地收集岩屑荧光资料,进行对比分析判断油、气层位的方法叫荧光录井。
石油的荧光性是这一类物质特有的物理性质,它取决于本身的化学结构,是由石油中的多环芳香烃和非烃引起的。
实验表明,荧光的颜色和亮度与石油的类型和含量有密切关系。根据发光的亮度可测定石油含量,根据发光颜色可测定石油组分,这就是荧光录井的基本原理。
一、荧光录井的方法
目前常用的荧光分析方法有荧光直照法、滴照分析法、系列对比法。
1、荧光直照法
岩屑直照法是一种应用比较广泛的荧光录井方法。此法对岩样无特殊处理要求,操作简便。通常采用的办法是将岩屑系统地逐包置于荧光灯下观察,看是否有荧光显示。含油岩屑在紫外线照射下呈现浅黄色、黄色、亮黄色、褐色、棕褐色等颜色。经荧光灯照射后,若发现含油岩屑,应作好记录,注明井深、岩性。
根据含油岩屑在荧光灯下所呈现的颜色,发光岩屑占岩屑总量的百分比和荧光分布情况,可以初步确定油质的好坏及岩样含油的饱满程度。油质好,发光颜色呈黄、金黄色或棕黄色,岩屑表面好象涂上了一层金黄色花粉。油质差,发光颜色暗,呈褐色、棕褐色。发光岩屑百分比含量高,荧光分布多为斑块状、片状,发光颜色强则含油饱满程度高。如果因油层含水或水层含油,石油经地下水作用而变稠加重,含油不饱满、不均匀时,则发光颜色变暗加深,并且呈星点状、斑块状分布。
用岩样进行荧光直照时,要注意区分成品油、矿物发光和衬纸上填加料及油污造成的荧光干扰。
2、滴照分析法
对含油、气不明显的岩屑,荧光直照显示微弱,难以鉴别,或岩屑已呈粉末时,利用滴照分析方法可以发现岩样中极少量的沥青,达到定性认识的目的。
氯仿是无色有机溶剂,能够溶解石油。在滤纸上放少量具有代表性的磨碎样品,滴1~2 滴氯仿溶液,静置2~4分钟,岩样中若含沥青则被氯仿溶解,氯仿挥发后,沥青遗留在滤纸上,在紫外线照射下,滤纸上将显现出具有荧光的不同形状的斑痕(扩散圈)。由此可以大致确定沥青的含量及类型。用此法可以区分原油发光还是矿物发光。
实验表明,含烃类多的油质,荧光显示多为天兰色·乳白色、微紫一天蓝色斑痕;胶质发黄色或黄褐色斑痕;沥青质发黑一褐色斑痕。根据这些特点,就可以粗略地确定样品中沥青的组成成分。
根据斑痕的形状,可以粗略地确定含油多少。含油由少到多,斑痕的特点是:点状一细带状一不均匀斑块状一均匀斑块状。
点滴分析的滤纸必须洁净,在使用前需做“空白”试验。方法是将滤纸放在荧光灯下检查,若无荧光显示,再滴一滴氯仿,如没有发现荧光现象才能说明滤纸和溶剂是洁净的。
3、系列对比法
系列对比法是利用所测溶液的发光强度与标准溶液的发光强度进行对比,从而定量测定溶液中石油(沥青)含量的分析方法。
测定石油(沥青)含量的方法:取1克磨碎的岩样,放入磨口带塞的试管中,加5毫升氯仿浸泡8~10小时后,待与标准系列对比。
把样品溶液放在荧光灯下照射时的发光强度和本地区本构造标准荧光系列的发光强度相比较,从而找出近似于样品发光强度的试管进行对比定级。
二、荧光录井的影响因素
1、发光矿物的干扰
荧光直照时,除油砂外,在岩屑中常遇到一些矿物也可以发光,造成荧光干扰。遇到这种情况,可以根据氯仿点滴实验方法:在发光物质上加一滴氯仿,若是石油可被溶解而在滤纸上呈现出发光的荧光色环(扩散圈),若是矿物发光则滤纸上无荧光现象出现。
锆英石、朱砂、重晶石、铝钨矿及某些铀矿等有荧光。
2·泥浆混油和成品油的污染
由于油气侵混油,处理工程事故泡油以及人为的其它一些原因,对泥浆及岩屑进行了污染,使本来不含油的岩屑而有荧光显示,特别是对疏松砂岩的影响很大,给荧光录井工作带来很大的困难。在实际工作申要加以认真注意,严格区分。
目前泥浆混油最有效的录井方法是定量荧光录井和气测录井。
3·岩性描述鉴定准确性的影响
荧光录井是岩芯、岩屑录井的一种辅助找油方法,因此它有一定的局限性。尤其是在岩屑录井中,岩性鉴定是首要的,而荧光分析是在岩屑描述的基础上进行的。只有当岩性描述准确时,荧光显示层位才可能是正确的,否则荧光显示层位是不确切的。
三、荧光录井在落实油层中的作用
1)荧光录井是地质录井中寻找油层的重要而有效的方法。及时系统地进行荧光观察,可以较快地发现油气显示。
2)由于油层中石油的物理、化学性质不同,其发光颜色各异。根据荧光鉴别其沥青性质,可以初步判断原油性质。同时,根据发光岩屑的百分比和荧光分布状况初步确定含油饱满程度,为油层测试和综合判断提供参考资料。
3)新探区及特殊岩性井段,电测解释不过关时,它可以配合其它录井资料解释油、气显示层位。
4)钻井取芯中对含油砂岩进行荧光分析,系统鉴别其沥青性质,可以帮助了解油层纵向上含油性质的变化情况,对判别油水同层、底水油层有一定的作用。
另外,在地层剖面中,系统地作荧光分析,根据沥青含量和性质的变化,有助于研究生油层及油、气运移方向,有利于地层对比工作的进行。
第三节
钻 时 录 井
通常把钻时数据,按井深绘成钻时曲线,作为研究地层的一项资料,称为钻时录井。
钻进过程中,当钻头钻遇不同性质的岩层时,由于其坚硬程度不同,往往表现在钻时上也有明显的差异。因此,在钻压、转速、泥浆性能、排量、钻头类型及新老程度等条件相同的悄况下,钻时高低变化,在一定程度上反映了不同性质的岩性特征。
钻时录井具有简便、及时、经济的特点,并能帮助工程技术人员掌握钻头使用情况,提高钻头利用率,选择合理的钻井措施,提高钻速,降低成本,对地质及工程都很重要。
一、钻时录井的影响因素
钻时录井虽然能反映地下岩层的可钻性,但由于影响钻时大小的因素甚多,钻时的真实性常常受到不同程度的影响;并且钻时曲线的应用本身就带有相对比较的概念,所以使用钻时录井资料时,要分析影响钻时的因素,估计钻时资料的可靠性,以免造成错误的判断。
1、钻头类型及新旧程度的影响
钻头是井下破碎岩石的主要工具。钻头破碎岩石能力的强弱,将直接影响到钻进速度即决定钻时的大小。钻买类型的选择是否合理将直接影响钻时的大小。如果硬地层选用了适合钻软地层的钻头类型,钻时就大,反之,钻时就小。
钻头的新旧程度对钻时的大小也有十分明显的影响。新钻头比旧钻头钻速快,钻时小,在同一地层,同一井段,同一钻井参数下可以清楚地将这种情况反映出来。所以钻头使用到后期,钻时有逐渐增大的现象。
2、泥浆性能的影响
实践表明,改善泥浆性能对提高钻速有明显的作用。泥浆性能稍有变化,钻时往往都有反应。一般使用比重低、粘度小的泥浆比使用比重高、粘度大的泥浆钻时小。
3、钻井参数及操作水平影响
在泥浆性能、钻头类型、地层软硬相同时,钻井参数选择是否恰当,对钻时大小的影响也十分明显。当钻压大、转数快、排量适当时则钻时低,反之则高。
钻井参数大小是相对而言的。如果钻压过大,超过了钻具负荷,会出现掉牙轮、掉钻头甚至断钻具等事故。若钻压过小,钻头不能很好地破碎岩石,就会使钻时过大,影响钻井速度。转数和排量的选择也同样如此。钻井参数只有因地制宜,合理选择,配合恰当,才能起到既快又好的作用。
司钻操作技术的熟练程度在很大程度上也会影响到钻时的真实性。经验丰富的司钻,送钻均匀,钻压平稳,钻时的变化就能很好地反映地下岩层的软硬程度。否则,钻时不能真实地反映出地下岩石的性质或反映很差。
4、钻井方式的影响
我国常用的钻井方式一般是转盘钻进和涡轮钻进两种。由于钻井方式不同,同一条件下同一岩性的钻时差别很大。通常情况下,涡轮钻进时转数比转盘钻进时的转数大得多,所以涡轮比转盘钻进时要快,钻时小。
5、井深的影响
在钻井过程中可以明显看到,随着井深的增加,钻时也会相应变大,原因之一是深部地层比浅部地层更致密,更坚硬的缘故,还有随着井深的增加地层压力增大,泥浆比重变大,钻时也会相应变大。
二、钻时录井资料的应用
钻时录井有很多影响因素。尽管单一的使用钻时资料有很大的片面性、多解性,但由于它简便、及时,钻井过程中在其它资料缺乏的情况下往往十分重要,是一项重要的参考资料。它主要有以下作用。
1、定性的判断岩性:
井下岩石的可钻性是由其塑性、脆性、研磨性,硬度等物理性质决定的。不同的岩性由于其组成的矿物成分、固结程度、形成条件不同,表现在物理性质上往往也有很大区别。在钻进过程申,当其它条件不发生变化时,钻时则反映岩性的变化。因此在一个地区,掌握了钻时与岩性的变化规律,就可以利用钻时来定性的判断这个地区的岩性,对砂泥岩剖面和膏盐剖面反映尤其明显。
因此,在录井过程中,有时因井漏或泥浆性能不好而捞不到岩屑时,用钻时资料可以推测漏取井段的岩性;在取芯收获率低时,利用钻时曲线和岩屑资料,可以推断出未取得岩芯井段的岩性。
2、用于岩屑定层归位
岩屑录井由于多种因素的影响,在描述岩屑时往往确定岩性的具体深度及其顶底界时有很多困难,尤其底界在岩屑百分比变化不明显时,而钻时上则有较明显的变化,此时利用钻时曲线进行卡层归位将较容易。
在岩屑混杂,代表性不好的井段或薄层的岩屑返出地面很少,钻时的变化往往可以提示我们在岩屑中寻找新的成分,从而可避免漏定岩性或错描岩性。
3、确定井下渗透层
对于砂泥岩剖面地区,由于油、气层往往是疏松的砂岩层,钻时低,所以利用钻时资料卡分砂岩井段,分辨渗透层和判断油、气层效果较好。一般钻时越低,砂岩层就越疏松,孔隙性、渗透性亦越好。
对于碳酸盐岩剖面,钻时的变化是发现缝缝洞洞最及时的一项录井资料。利用放空、钻时变低和鳖钻、跳钻等资料,与岩屑、泥浆等资料配合,可帮助判断地层是否存在缝缝洞洞及缝洞大小和发育程应,从而确定井下渗透层段。
4、结合录井剖面进行地层划分和对比
在未电测的井段,根据钻时曲线的变化,结合录井剖面常可进行地层的划分与对比工作。尤其在钻井资料较多、地层较熟悉时,对比效果较好。这在钻进过程中对做好地层预告,卡准取芯层位,合理地选择割芯位置都有十分重要的意义。
5、钻时录井资料在钻井工程方面的应用
2)根据对邻井钻时资料的分析,对本井的钻头类型选择及钻井措施的制定提供依据。
3)钻进过程中,可以利用钻时辅助判断钻头使用情况。
4)在新探区,可根据钻时由慢到快的突变,及时采取停钻观察的措施,推断是否钻遇油、气层,以便循环泥浆,观察油气显示情况。若是油、气层,可以从钻时曲线上推断出油、气层的顶界深废,决定是否取芯。若是高压油、气层,则便于及时采取措施防止井喷。
应当指出,钻时资料的应用原则是钻井参数及具它条件大致相同,至少在一个钻头内变化不大。只有在这样条件下,钻时的变化才能比较真实地反映井下地层的变化。如果钻井条件不同,就是相同的地层也会使钻时出现较大的变化。总之,不能只看到钻时的快慢不同就下结论,而应结合地层全而考虑各种影响因素,才能得出比较接近于地下真实情况的结论。
第四节
泥浆录井
泥浆在钻井工程中极为重要,合理地使用泥浆可以防止钻井事故的发生,保证正常钻进提高钻井速度,降低钻井成本;同时,钻进中泥浆性能的变化与所钻进的地层性质有关。因此,必须记录泥浆性能的变化。所谓泥浆就是由粘土、水及化学处理剂,按一定比例组成的溶胶——悬浮混合体系。泥浆录井就是收集井队测量的泥浆参数,研究地层及其油、气、水情况的一项资料称为泥浆录井。泥浆的组成与分类:钻井泥浆一般是用粘土与水混合搅拌,并加入化学处理剂配制而成。主要固体成分,其颗粒多数小于0.002mm。
泥浆录井的主要工作:
1、收集泥浆性能、观察槽面显示
1)连续检测钻井液性能及气测值的变化(应用综合录井仪)。
①油花或原油的颜色、产状(如片状、条带状、墨点状或不规则状等);
②气泡的大小及分布特点K注意区别空气泡、水蒸气泡和油十天然气泡的特征、形态);③显示点槽面面积的百分比;④油气味或硫化氢味的浓度;
⑤槽面上涨情况,外溢情况及外溢量;
⑥钻井液性能的相应变化。
4)按下列规定确定显示类别:
①油花、气泡:钻井液中气泡或油花的面积占槽面少于30 %,全烃及色谱组分值上升,岩屑有荧光级别7级以上显示,钻井液性能变化不明显;②油气侵:油花气泡占槽面30%~50%,全烃及色谱值高,钻井液出口密度下降,粘度上升,有油气味,钻井液池内总体积增加;
③油气涌出:出口钻井液流量时大时小,混人钻井液申的油气间歇涌出或涌出转矗面lm以内,油花、气泡占槽面50%以上,油气味浓;④油气喷出:钻井液涌出转盘面lm以上称井喷,超过二层平台称油气强烈井喷。
5)推算显示深度和层位。
2、井漏、井涌的资料收集
1)井漏时应观察记录: ①漏失井段、岩性、时间、漏失量及漏失前后的泵压、排量和钻井液性能体积的变化,②井口返出情况,返出量,有无油、气、水显示;③井漏处理情况,堵漏的时间,堵漏的物资,泵入数量,堵漏时钻井液的性能,有无
返出物等;④井漏的原因分析(地质因素、工程因素、人为因素等)。
④井涌、井喷原因分析,如异常压力的出现,放空井涌,起钻抽汲等。
第五节
岩芯录井
在油、气田勘探、开发过程申,为了了解地下岩层性质及其变化规律,特别是油、气层的性质,只凭钻时、岩屑、荧光录井资料是不够的,还需取得反映井下岩层最直观、最实际的岩芯资料。
所谓岩芯就是在钻井过程中,采用专门的取芯工具取出的地下岩石称为岩芯。岩芯录井则是地质人员按一定标准对岩芯进行编录、观察、试验和描述的过程叫岩芯录井。
通过对岩芯的观察和分析研究,主要解决下列问题:
①通过观察描述岩芯,可以了解地层沉积特征、岩性特征、含油、气、水特征和地下构造情况。
②通过对岩芯生油指标和油层物性等参数指标分析化验,对碳酸盐岩缝洞的观察研究,了解生油层,储油层特征,为油、气田的勘探、开发取得可靠的资料和基础数据。
③通过岩芯资料与地球物理、测井资料的对比研究,了解地层岩性——物性之间的关系,为地震、测井成果解释提供地质依据。
一、取芯的原则
取芯层位的合理选择有着相当重要意义。一般情况下,以下层位应当取芯。
1)预探井主要油层应当取芯,为开发提供必要的资料数据。
2)储集层的孔隙度、渗透率、含油饱和度、有效厚度及注水、采油效果不清楚的层位应当取芯。
3)地层岩性、电性关系不明,影响电测解释精度的层位应当取芯。
4)标准层变化较大或不清楚的区域应在标准层取芯。
二、岩芯录井的要求
现场取芯工作要求达到“四准”、“四及时”
所谓“四准”:取芯层位准;取芯深度准;岩芯长度、顺序准;观察描述准。这四准若一准达不到要求,就很难反映出该段地层的岩性特征含油气性,都会使勘探开发效果受到很大影响,因此,必须保证四准条条实现。
①取芯层位准:根据设计要求,确定该井取芯层位及井段。在钻井取芯前,用随钻录井草图和邻井对比,准确控制取芯层位;层位掌握有困难时,进行对比电测,使之准确性更强。严禁在取芯层位试取、遇有特殊情况(如地层性庞增减,断层等)随时修改取芯层位及井段。
②取芯深度准:管好钻具是保证深度准确的前提,钻具下井前地质值班人员要与钻具
记录作核对,要求工程、地质、气测三对口,钻具不准不下井,井深不对不取芯。取芯方入要以停钻后,恢复原悬重,在割芯前丈量为准。
③取芯长度、顺序准:准确的岩芯长度和顺序是岩芯录井的基础工作。岩芯出简前,地质负责人要组织好人员,分工要明确,保证岩芯出筒顺序不乱、丈投准确。要一次丈量,严禁分段丈量。岩芯破碎时要先对好茬口,恢复原始状态后再丈量。
④观察描述准:岩芯出筒后,要立即观查、记录油、气、水显示,如含气情况、含油产状、含油程度,分布特征、荧光、冒油冒气位置、油、气味、岩性特征,并做含水试验。
所谓“四及时”:岩心出筒整理及时;岩心描述及时;验收取样送样及时;资料整理及时。
①岩心出筒整理及时:接心的时候要有分工,岩心出筒按顺序摆放,同时作好出筒记录,对好茬口,按规定丈量清楚,选样时作好标记。
②岩心描述及时:油气显示在出筒后必须及时观察,否则这些含油或含气的特征就会消失或改变,因此岩心描述必须及时。
市地质灾害主要分为三大类。即山体滑坡、岩体崩塌和地面沉降;另外湖、河坡边存在小规模的崩岸。威胁人口计700余人、财产近三千万元,其中山体滑坡分布最多,范围最广,雨期和汛期最容易发生地质灾害。
(一)山体滑坡。已查明的山体滑坡隐患共计34处。其中办事处2处已经排除,剩下32处。规模最大的镇村下遥坡土体滑坡,达240万方,直接威胁人口63人;分布最多的镇,共计14处,且大多处于不稳定状态。
(三)地面塌陷。已查明的地面塌陷共计15处。其余均在镇,多为煤炭采空区。
(四)全市近40家采石、水泥企业矿山塘口存在不同程度的滑坡、崩塌隐患;另外。
二、质灾害防治措施
(一)市国土资源局、交通局、水利局等部门和各乡镇(办、场)要继续加大对《国务院地质灾害防治条例》和《省地质环境管理条例》宣传力度。深入开展全民防灾科普知识教育。坚持“以防为主、防治结合”方针和“谁诱发谁治理,谁受益谁出资”原则。
(二)市政府的领导下。进一步发挥“组织、协调、监督、指导”职能作用。各相关部门和乡镇(办、场)进一步健全相应机构,积极配合国土资源部门,接受国土资源部门的监督和指导,及时向国土资源部门反应本辖区、本部门地质灾害及防治情况。
(三)进一步建立和健全全市地质灾害隐患群测群防体系网络。交通部门负责对全市公路沿线地质灾害隐患的监测工作;水利部门负责对全市江河湖泊沿岸地质灾害的监测工作;各乡镇(办、场)及相关部门要把地质灾害防治责任层层落实下去。设置警示牌,指定监测人员,定期进行监测,并向受到威胁的居民和相关单位发放“地质灾害防灾工作明白卡”地质灾害防灾避险明白卡”如发现新的地质灾害隐患要及时向国土资源部门报告。
(四)国土资源部门对新增建设用地。实行矿山地质环境恢复与治理备用金制度。矿山企业必须严格按照有资质单位编制的矿山地质环境恢复与综合治理方案”治理矿山环境。
(五)如发生地质灾害。
三地质灾害防治工作重点
(二)雨季和汛期是地质灾害高发期。加大隐患点的监测密度。如发现隐患体发生明显变形,务必及时疏散群众并上报市地质灾害抢险救灾指挥部办公室。
(三)国土资源局组织矶头终验工作。切实保护好国家文物和我市旅游品牌。国土资源局的指导下,相关乡镇和部门要组织制订规模大、不稳定地质灾害隐患点的具体防治方案,并有步骤地对其治理。安监部门切实抓好矿山安全工作,继续推广科学、安全的开采工艺,杜绝发生矿山地质灾害。
1.1 地质灾害的定义
地质灾害的简称是地灾。地质灾害是根据地质的运动和环境不正常的变化而导致有关事物受到破坏的一种自然灾害。地质灾害所带来的后果是非常严重的, 比如危害人类的生命、给经济带来大量的损失、破坏生存环境等严重后果。地质灾害可以说是一种不良地质现象。其地质灾害的类型有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、水土流失、地震以及火山等。对人类生存的环境以及生命安全带来了直接或者间接的伤害。
1.2 地质灾害的主要类型
前面我们在定义中提到了地质灾害的一些类型, 下面我们对其中重要的以及常见的类型做一个详细介绍。 (1) 地质灾害之滑坡现象, 所谓滑坡现象, 就是指在斜坡上的岩体因为一些原因在其重力的作用下向软弱面滑动的一种现象。 (2) 地质灾害之崩塌现象, 所谓崩塌现象, 就是指在斜坡上的岩土在其重力的作用下突然就离开母体、滚动后堆在坡脚的一种地质现象。 (3) 地质灾害之泥石流现象, 泥石流现象多发于山区, 因为降水形成的特殊洪流, 洪流中有大量的泥沙和石块。 (4) 地质灾害之地面塌陷现象, 所谓地面塌陷, 就是指地表上的岩石在自然因素或者人为因素的作用下一直向下陷落的一种自然现象。
2 物探技术与地质灾害勘探的融合
2.1 物探技术和地质灾害勘探的关系
地质灾害勘探是一项系统工程, 其过程是十分复杂的。地质灾害勘探的内容是比较多的, 其中有检测、调查、控制以及评价等方面的内容。地质勘探对于地质灾害来说, 不仅仅是一种灾害监测, 还是灾害评估与治疗的首要环节, 对于环保、防灾、减灾等工作来说也有一定的帮助。在现阶段在地质灾害勘探中应用了许多新技术, 物探技术就是其中一种。
2.2 物探技术在地质灾害勘探中的任务
(1) 物探技术的预测工作, 物探技术在地质灾害中的首要任务就是预测工作。预测工作主要利用地质的结构特征进行初步预测, 把地质灾害的调查目标锁定, 然后对调查目标进行分析, 通过其特点的全方面分析得出合理的方法和技术, 对目标地质的化学成分以及形态大小进行进一步的了解工作, 提供一些重要数据。要根据现有的钻孔相关资料, 对锁定的目标的风险作出客观的评估工作, 还要提出下一步工作的治理方案。
(2) 物探技术的监测工作, 物探技术在地质灾害勘探中还有一个重要的任务——监测工作。监测工作与预测工作在地质灾害勘探中缺一不可。监测工作的主要内容如下:首先要获得有关数据, 其数据必须是真实的, 然后通过计算机进行处理和输出地质解释图工作。关于地质灾害的分析工作, 其主要内容是分析其发生的背景以及条件, 然后根据现有的数据, 提出相关的预防措施。
2.3 物探技术与地质灾害勘探的融合
(1) 电法, 电法就是通过以往使用不同电极装置的经验, 来研究水平以及垂直处的地质体, 以此来解决各种各样的有关地质的问题。在现阶段, 根据地质灾害的有关数据我们可以看出, 测探法以及高密度的测量系统在预防地质灾害上取得了非常好的效果。高密度测量系统的作用是比较大的, 因为它对电测探曲线以及横断图上所表现出来的电阻曲线的扭曲和梯度变化有很高的分辨率, 其效果令人非常满意。总的来说, 电法对堤防隐患探测以及浅孔在岩溶等地质灾害是非常有用的一种方法。
(2) 面波, 面波法的全称是勘探方法。面波法是一种新型岩土工程的测试测量技术。它的传播途径是非均匀介质, 传播的速度非常快的, 因此可以解决很多关于地质灾害的问题。关于路基的现场施工工作, 面波法已经被全面运用在其中, 其效果是非常好的, 特别是在非常恶劣的地质勘探环境下, 其恶劣的地质勘探环境主要指的是地下松土、滑坡洞, 其有关运用是非常有效的。
(3) 管波, 管波技术是比较新的一种物探技术, 这种技术还在慢慢推广中。通过反射管波振幅的特征来检测波阻抗差异界面, 然后来推动孔旁的洞穴, 这就是管波技术的工作原理。在管波技术中, 其范围是非常广的, 但是主要范围只有一个, 那就是其圆柱形空间的圆心, 其为半径管波波长的1/2。在一般情况下, 其高度在一米五到二米四左右。管波技术是有其检测标准的, 必须要做按照其标准来。其标准如下:一是在倾斜反射波组的基石部分, 是没有完整的基岩段的;二是如果幅度比较大的倾斜反射波组, 通常情况下是在孔中或者是洞的边界处进行工作的;三是如果反射波有振幅的位置、直接波相直轴比较大等情况出现, 就可以采用管波技术。
3 结论
综上所述, 由于我国经济的快速发展, 导致其科技技术以及计算机技术也得到了快速的发展。在我国, 地质灾害是比较频繁的, 因此关于地质灾害工作, 得到了政府以及有关部门的重视。在前面我们提到, 地质灾害是根据地质的运动和环境不正常的变化而导致有关事物受到破坏的一种自然灾害, 给人类的生活、经济都带来了很大程度上的损坏。因此, 怎样预防地质灾害就成了一个关键问题。预防地质工作的关键就是把物探技术与地质灾害勘探融合在一起, 让物探技术发挥其真正的作用。各种物探技术都应该得到推广, 这样才能更有效的预防地质灾害, 也让物探技术与地质灾害勘探的融合更加有机化。
摘要:随着经济的快速发展, 人民的生活水平也相继提高, 环境问题也越来越引起人们的重视。在环境问题中, 地质灾害问题是很频繁的。想要有效的预防地质灾害问题, 就一定要采取强有力的措施。物探技术就是预防地质灾害的一项重要措施。本文从地质灾害的概念开始论述, 对物探技术与地质灾害勘探的融合作了相关研究工作, 希望对有关工作人员有一定的帮助。
关键词:物探技术,地质灾害,研究,融合
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关键词:遥感地质灾害
一、地质灾害遥感调查的历史回顾
近30年来,随着航空航天对地观测技术、计算机技术和电磁波信息传输技术等的深入研究,遥感技术得到了迅猛的发展,在实用化方向上迈出了重要的一步,并被广泛应用于各种国土资源调查与环境评价及灾害监测中。遥感技术应用于地质灾害调查,可追溯到上世纪70年代末期。在国外,开展得较好的有日本、美国、欧共体等。日本利用遥感图像编制了全国1/5万地质灾害分布图;欧共体各国在大量滑坡、泥石流遥感调查基础上,对遥感技术方法进行了系统总结,指出了识别不同规模、不同亮度或对比度的滑坡和泥石流所需的遥感图像的空间分辨率,遥感技术结合地面调查的分类方法,可以用GPS测量及雷达数据,监测滑坡活动可能达到的程度。
我国利用遥感技术开展地质灾害调查起步较晚,但进展较快。我国地质灾害遥感调查是在为山区大型工程建设或为大江大河洪涝灾害防治服务中逐渐发展起来的。上世纪80年代初,湖南省率先利用遥感技术在洞庭湖地区开展了水利工程的地质环境及地质灾害调查工作。有关单位先后在雅砻江二滩电站、红水河龙滩电站、长江三峡工程、黄河龙羊峡电站、金沙江下游落渡、白鹤滩及乌东清电站库区开展了大规模的区域性滑坡、泥石流遥感调查;从上世纪80年代中期起,又分别在宝成、宝天、成昆铁路等沿线进行了大规模的航空摄影,为调查地质灾害分布及其危害提供了信息源。20世纪90年代末期在全国范围内开展的“省级国土资源遥感综合调查”工作中,各省(区)都设立了专门的中小比例尺“地质灾害遥感综合调查”课题,主要是识别地质灾害微地貌类型及活动性,评价地质灾害对大型工程施工及运行的影响等。特别是近年在重大工程论证中,都开展了工程地质遥感调查工作,如杭州湾跨海大桥、向山港跨海大桥等。
综上所述,地质灾害遥感调查已基本完成了示范性实验阶段,正走向全面推广的实用性阶段,在山区大型工程建设及江河湖库的防灾减灾工作中尤其具有广阔的应用前景。
二、地质灾害遥感调查的可行性
(1)地质灾害遥感调查技术经验的积累
国内外地质灾害遥感调查技术方法主要是在上世纪最后20年发展起来的,现已基本形成了规范化的技术流程,在地质灾害遥感判读、分类及制作相应的图像方面都取得了较成熟的经验。湖南省遥感中心承担的湖北鹤峰县娄水江坪河水库的地质灾害调查,利用黑白航片解译了一系列的滑坡、崩塌、泥石流等,编制了1/5万地灾分布图。该图较详细地表示了各种地质灾害的位置、边界、要素等时空特征及平面规模,成为水电部门规划设计甚至地灾评估的重要基础资料及基本依据之一。
近年来完成的“湖南省地质灾害遥感综合调查”项目,对全省地质灾害进行了系统的遥感解译,并进行了滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害分区与定量的灾情等级评价,从宏观上进行了致灾成因分析和发展趋势预测。20年的实践与摸索,已掌握了各类地质灾害的遥感影像特征,并具备了较成熟的目视解译地质灾害的方法技术,使应用遥感技术开展地质灾害调查工作成为可能。
(2)遥感技术特点为有效地进行地质灾害调查提供了可能
地质灾害的发生主要受制于地层岩性、构造展布、植被覆盖、地形地貌以及大气降水强度等要素。一般情况下,岩性脆弱、构造发育、植被稀疏、地形陡峻的地段,在强降水过程中容易发生地质灾害。遥感技术有宏观性强、时效性好、信息量丰富等特点,不仅能有效地监测预报天气状况进行地质灾害预警,研究查明不同地质地貌背景下地质灾害隐患区段,同时对突发性地质灾害也能进行实时或准实时的灾情调查、动态监测和损失评估。因此,遥感技术在地质灾害调查中必将发挥重要的作用。
(3)现代高新技术的发展是地质灾害遥感调查的强有力技术支持
空间技术、信息技术和计算机技术是20世纪发展最迅速的科学技术。就空间技术而言,光机扫描遥感仪器的实验成功(代替了摄像管技术),是空间光学一传感器技术发展的转折,它解决了从空间获取可见光和红外两个重要电磁波段数据的关键技术性问题,也为遥感技术提供了更宽波段范围内的服务。如TM(或ETM)图像数据,虽然从技术发展来看,已达到自身的性能极限,但在众多的领域内,它正在或在相当长的一段时间内,可作为重要的信息源服务于广大用户。另一方面,它也为进一步探索空间传感器的机理奠定了基础;对地观测的遥感器目前已涉及从紫外、可见光、红外、微波到超长波的各个波段。其中,可见光一红外波段间的波谱分辨率已达纳米级。
目前,成像光谱仪技术已获得了重大突破,如美国在上世纪90年代发展研制的地球观测系统(EOS),为直接监测和区分地物提供了可能性。在空间分辨率上,利用了长达20年之久的美国TM图像(30m)和法国SPOT卫星图像(10m)已被近年来发射的米级甚至分米级卫星图像所取代,美国IKONOS、Landsat-7卫星,俄罗斯的SPIN-two卫星,加拿大的Radar SAR卫星,印度的IERS卫星等空间分辨率均达米级,我国1999年成功发射的CBERS-1地球资源卫星的空间分辨率也达19.5m。特别是,目前国内外竞相研究的小卫星群发射,将成为地质灾害调查中的主要信息源之一。人造地球卫星的发展与计算机的发展有类似之处,即既向大型方向发展又向小型微型方向发展。发射人造地球卫星需要雄厚的物质基础和技术基础,但是,发射小卫星具有费用低,周期短等优点。一个省(市)区,甚至一所学校,乃至学生作的实验都可发射一颗小卫星。如我国清华大学与英国Surrey大学协作,于1999年成功地发射了“清华一号”和“清华二号”小卫星,遥感传感器的分辨率达到1.8m;哈尔滨工业大学,中科院上海冶金研究所和空间中心也都准备发射自己的小卫星。可以肯定,小卫星的自主研制与发射必将推动地质灾害遥感调查工作。
GPS技术大大改进了滑坡、泥石流等地质灾害调查中的定位工作。目前,美国和俄罗斯都有全球定位系统,其提供数据的差分精度可达毫米级。我国的基础地理框架工作也取得了长足进步,1/100万比例尺的全国数字地图已进入Internet,1/25万全国数字地图也已完成,部份重点地区的1/5万基础1/1万的数字地图制作工作也初具规模。这些基础数据对实现地质灾害遥感调查新技术提供了有力的支撑。遥感图像处理是一项方兴未艾的工作。目前,除功能强大的PCI、ERDAS等软件可进行数字
图像的校正、数据变换、增强、合成及镶嵌外,全球最新遥感图像处理软件EN-VI还具有较好的像元光谱测量、分析、分类及矢量化功能。我国三联公司自行开发的RSIES遥感图像处理软件,自问世三年来,已得到了很大的完善。此外,高速发展的计算机技术使运算速度迅速提高,硬盘及内存容量都大大增加。计算机技术的飞速发展使地质灾害遥感调查中的海量数据存储与运算成为可能。
总之,卫星遥感中不同轨道高度的陆地卫星、气象卫星、海洋卫星、雷达卫星等遥感平台的多层次性,像元大小从0.61m(Quick Bird)到4000m(气象卫星)的多空间分辨率,从紫外,可见光、红外到微波的多光谱分辨率,以及从光谱校正、几何校正、影像增强、特征信息提取、自然识别分类、自动成图、数据压缩及数据库、地理信息系统、网络技术(Internet)的连接等遥感应用模型的广泛性,为地质灾害遥感调查提供了丰富的信息源和信息获取途径。
三、地质灾害遥感调查中存在的主要问题
(1)遥感技术尚未得到广泛的应用。在地质灾害调查队伍中,目前人们对遥感技术比较陌生,使得遥感技术在地质灾害调查中难以发挥应有的作用。
(2)地质灾害遥感调查工作需要多时相的实时或准实时的遥感信息源,而这种信息源价格昂贵。受资金限制,地质灾害的遥感调查工作难以得到普及,目前只能局限于重点地区与重点工程的地质灾害调查。
(3)目前常用的遥感信息源空间分辨率较小,难以满足地质灾害点的详细调查工作,这使得遥感技术仅在宏观调查中应用广泛,而在微观上应用较少。
四、结语
遥感技术是一门新兴的高新技术手段,利用遥感技术开展地质灾害调查不仅是必要的,而且是可行的。遥感技术可以贯穿于地质灾害调查、监测、预警、评估的全过程。随着遥感技术理论的逐步完善和遥感图像空间分辨率、时间分辨率与波谱分辨率的不断提高,遥感技术必将成为地质灾害及其孕灾环境宏观调查以及灾体动态监测和灾情损失评估中不可缺少的手段之一。但是,全面推广地质灾害遥感调查,目前尚存在一定的困难和技术缺陷,有待于广大遥感工作者和地质灾害工作者不断完善。
参考文献:
[1]徐鹏杰等,遥感技术在减灾救灾中的应用遥感技术与应用,2011(4)