单个歪斜钻孔确定煤岩层产状的计算方法.pdf

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