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        潘謝礦區(qū)深部裂隙發(fā)育特征的垂向測井反演分析

        2018-11-12 09:37:12蔡夢雅安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院安徽合肥230032
        安徽建筑 2018年6期
        關(guān)鍵詞:伽瑪伽馬泥質(zhì)

        蔡夢雅 (安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院,安徽 合肥 230032)

        1 工程概況

        潘謝礦區(qū)位于淮河以北,潘集外圍勘查區(qū)作為其延深勘查區(qū),主采煤層的埋藏深度均較深(-800m以下),相對礦區(qū)生產(chǎn)礦井的主采煤層處于更深處。根據(jù)潘謝礦區(qū)得太灰底板等高線圖(圖1)定義潘集外圍勘查區(qū)為為深部。深部的水文工程地質(zhì)條件較淺部更為復(fù)雜,主要表現(xiàn)方面為:高地應(yīng)力特征、高承壓水等。近年來潘謝礦區(qū)各礦井開采深度有著越來越大的趨勢[1-2],則開展深部主采煤層的裂隙發(fā)育特征分析和評價(jià),對煤礦業(yè)的安全生產(chǎn)有重要的意義。

        圖1 潘謝礦區(qū)太灰底板等高線圖

        2 深部裂隙發(fā)育的測井反演方法

        巖體的富水性在很大程度上由巖體裂隙的發(fā)育程度所決定。在此基礎(chǔ)上,可利用泥質(zhì)含量與孔隙度的關(guān)系對應(yīng)的巖層富水性大小來進(jìn)行分析。煤系地層中砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖組合的4種組合在測井曲線上會反映出4種不同特征。砂巖的視電阻率的曲線特征為中高幅值,伽瑪-伽瑪和自然伽瑪曲線特征則為低幅值,自然電位曲線特征通常為負(fù)異常;泥巖的視電阻率曲線特征為低幅值,伽瑪-伽瑪和自然伽瑪曲線特征為高幅值;粉砂巖的4種參數(shù)曲線的幅值的測井反映特征則是介于砂巖和泥巖的中間;煤層在測井曲線特征為“2高2低”的,具體表現(xiàn)為視電阻率和伽瑪-伽瑪曲線特征均為高幅值,自然伽瑪曲線特征為低值低密度,自然電位曲線特征為負(fù)異常。

        泥質(zhì)地層不包含其他放射性礦物時(shí),巖層的自然放射性主要決定于泥質(zhì)吸附的放射性元素,所以大部分情況下使用自然伽馬測井曲線對巖石中的泥質(zhì)含量值進(jìn)行分析確認(rèn)。根據(jù)大量資料的分析結(jié)果有如下結(jié)論:若巖層的泥質(zhì)含量小于20%,自然伽馬強(qiáng)度和泥質(zhì)含量呈現(xiàn)為線性關(guān)系;若泥質(zhì)含量較大,自然伽馬測井值與泥質(zhì)含量之間會呈現(xiàn)出指數(shù)關(guān)系。泥質(zhì)含量和自然伽馬相對值的經(jīng)驗(yàn)公式如下[3-4]。

        式中:Vsh:泥質(zhì)含量(%);

        IGR:自然伽馬相對值,取值范圍為0~1;

        GR:自然伽馬測井值;

        GRmin:純灰?guī)r的自然伽馬測井值,API;

        GRmax:鄰近泥巖層段的自然伽馬測井值,API;

        G:Hilchie指數(shù),不同地層的地質(zhì)年代的值不同(古近系以后的地層取3.7,老地層取2.0)。

        3 深部泥質(zhì)含量反演

        3.1 深部主采煤層泥質(zhì)含量反演

        此次研究對象主要為二疊系及以前的地層,所以確定本次反演G值為2.0,同時(shí)取GRmax為自然伽馬曲線最大值,GRmin為提取出來的自然伽馬離散數(shù)據(jù)的最小值(避免IGR計(jì)算為負(fù)值)。

        以深部的二疊系煤系砂巖13-1、11-2和8、3-1煤層頂?shù)装搴畬樱ǘ危榇舜窝芯繉ο螅乖谟脺y井曲線反演的方法基礎(chǔ)上,對煤層頂?shù)装宓牧严栋l(fā)育程度進(jìn)行分析。以揭露煤系砂巖含水層的深度為依據(jù)篩選出 9 個(gè)鉆孔:9-1、10-1、8-1、17-1、6-4、21-2、26-1、4-1、2-1,并這9個(gè)鉆孔的測井曲線進(jìn)行泥質(zhì)含量反演,結(jié)果如表1、表2所示。

        深部主采煤層頂?shù)装迥噘|(zhì)含量反演值 表1

        主采煤層頂?shù)装迥噘|(zhì)含量反演統(tǒng)計(jì)值 表2

        根據(jù)上表2,利用origin軟件生成深部主采煤層頂板泥質(zhì)含量平均值圖,見下圖2。

        圖2 深部主采煤層頂板泥質(zhì)反演圖

        普遍情況下,泥質(zhì)含量的多少在一定程度上可以反映出巖石裂隙的發(fā)育程度,具體表現(xiàn)為:泥質(zhì)含量越大,即巖石中泥質(zhì)體積所占總體積的比值則越大,從而側(cè)面反映出巖石的裂隙發(fā)育為較差。

        由上表和圖分析可知,深部主采煤層頂板泥質(zhì)反演含量中,泥質(zhì)含量數(shù)值總體上為較接近,具體分析如下:13-1煤層開始向下,泥質(zhì)含量開始逐漸減小,說明裂隙發(fā)育程度表現(xiàn)為逐漸變低,即巖石完整性為越來越高,但到3-1煤層泥質(zhì)含量突然增大,說明裂隙發(fā)育程度表現(xiàn)為突然變高,即總體上深部主采煤層頂板泥質(zhì)含量呈現(xiàn)減小-增大的規(guī)律,裂隙發(fā)育程度呈現(xiàn)出變高-變低的規(guī)律。深部主采煤層底板泥質(zhì)反演含量中,泥質(zhì)含量數(shù)值總體上為較接近,具體分析如下:13-1煤層開始,泥質(zhì)含量表現(xiàn)為逐漸增大,說明裂隙發(fā)育程度逐漸變高,即巖石完整性越來越低,但-3-1煤層泥質(zhì)含量突然減小,說明裂隙發(fā)育程度逐漸變低,即巖石完整性越來越高,總體上深部主采煤層底板泥質(zhì)含量呈現(xiàn)為增大-減小的規(guī)律,裂隙發(fā)育程度呈現(xiàn)出變低-變高的規(guī)律。

        3.2 深部太灰泥質(zhì)含量反演

        為研究深部灰?guī)r裂隙發(fā)育規(guī)律,對各勘探線上的揭露一灰的鉆孔進(jìn)行篩選后,根據(jù)其測井曲線,利用反演公式對深部灰?guī)r的泥質(zhì)含量進(jìn)行反演分析,結(jié)果如下表3所示。

        深部太灰平均泥質(zhì)含量反演結(jié)果 表3

        根據(jù)上表中的數(shù)據(jù),使用suffer軟件生成圖形,得到深部灰?guī)r的平均泥質(zhì)含量等值線圖,如下圖3。

        圖3 深部太灰平均泥質(zhì)含量等值線圖

        根據(jù)圖3分析,深部太灰裂隙發(fā)育特征總體上表現(xiàn)出一定規(guī)律性,在陳橋-潘集背斜南翼的一側(cè),深部太灰平均泥質(zhì)含量在整體上表現(xiàn)為由西向東逐漸增大的規(guī)律,在背斜北翼的一側(cè),深部太灰平均泥質(zhì)含量則是表現(xiàn)出不同的變化趨勢,由南向北表現(xiàn)為逐漸減小。

        F66斷層附近,深部太灰泥質(zhì)含量普遍增高,出現(xiàn)這種現(xiàn)狀是由于受到斷層的影響,附近巖石裂隙普遍較為發(fā)育,則附著放射性物質(zhì)泥質(zhì)充填物較多,導(dǎo)致反演的泥質(zhì)含量表現(xiàn)為含量較高。

        4 結(jié)論

        以潘集外圍勘查區(qū)作為整體深部研究對象,通過對深部主采煤層頂?shù)装搴吞业臏y井曲線進(jìn)行泥質(zhì)反演,分析其裂隙發(fā)育程度,結(jié)果為:垂向上深部主采煤層頂板泥質(zhì)含量呈現(xiàn)減小-增大的規(guī)律,裂隙發(fā)育程度呈現(xiàn)出變高-變低的規(guī)律;深部主采煤層底板泥質(zhì)含量呈現(xiàn)為增大-減小的規(guī)律,裂隙發(fā)育程度呈現(xiàn)出變低-變高的規(guī)律;深部灰?guī)r裂隙發(fā)育特征不具有規(guī)律性,但總體上裂隙發(fā)育程度較高,且斷層周圍裂隙發(fā)育程度較高。

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