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1 概述
面波，在地球物理勘探中我们通常称之为地滚波，反射波记录下来的大多数都是瑞雷波[1]。瑞雷波在多层介质中所产生的相速度随频率变化的现象被称为瑞雷波的频散[2]。而频散曲线正是瑞雷波勘探获得的直接成果。瑞雷波勘探技术作为一种新兴的地球物理勘探方法，以其特有的优势被广泛应用于工程地质勘察、复合地基检测等领域。但是在实际应用过程中也暴露了许多问题，这些问题主要体现在如下几个方面：①瑞雷波的反演方法较多，但是这些方法均建立在一维模型基础上，与被探测的三维目标体存在较大的差异。因此如何实现瑞雷波的二维反演甚至是三维全空间反演是目前瑞雷波研究的重点内容。②目前的面波数据处理采用的是基阶面波，而高阶面波的应用将会大大改善目前的勘探精度和勘探效果。因此如何提取高阶面波，以提高勘探精度特别是软弱夹层的勘探能力，是摆在面波数据处理方面的一个难题。③瑞雷波解释成果存在较大的多解性，特别是解释结果随着道间距、偏移距以及采集通道数出现较大的差别，这也是目前瑞雷波勘探所面临的迫切需要解决的技术问题。
针对上述问题，本论文利用瑞雷波正演计算程序，采用数值模拟的方法研究层状分布的岩土体的纵波速度对岩土体中瑞雷波频散曲线的影响规律。为进一步优化瑞雷波正演算法提供基础资料。
2 基本原理
Knopoff快速计算法计算的是角速度为ω，相速度为VR的地震波在几个水平、均匀介质组成的层状空间中的传播问题[3]。我们知道应力与位移的关系式为：
δm=ρm（γm-1）cosPmAm-iρm（γm-1）
sinPmβm+ρmγmγβmcosQmCm-iρmγβmsinQmDm
τm=iρmγmγαmsinPmAm-ρmγmγαmcosPmBm-iρm（γm-1）sinQmCm+ρm（γm-1）cosQmDm（1）
对于自由表面，我们仅考虑地表面应力不存在时的情况，则上式中的δ0=τ0=0，又有z=z0=0，所以P0=Q0=0，那么化简上式可以得到：
-ρ（γ1-1）A0-ρ1γ1γβ1C0=0 ρ1γ1γα1B0-ρ1（γ1-1）D0=0（2）
上式（2）提供了内部任意界面在m层中的边界条件。因为在第m层界面处有位移及应力连续条件，所以我们将（1）式与（2）式联立得到一个齐次方程，其形式为：Λ（m）V（m）=0。对该方程进行一系列理论推导与求解，最后我们可以得到频散函数：
F=（ω，VR）=[U（n-1），iV（n-1），W（n-1），R（n-1），iS（n-1），-U（n-1）]Tn （3）
Knopff快速计算法计算频散函数的关键部分是不断由层参数去递推新的矩阵元素，根据m的矩阵元素推出m+1层的矩阵元素直到频散函数计算到n-1层为止。
3 数值模拟研究
本论文利用基于Knopoff快速计算法的瑞雷波正演计算软件，模拟过程中采用三层地质模型，通过对比分析研究岩土层纵波速度和横波速度对频散曲线的影响规律。对于纵波速度的影响，我们分层进行讨论。岩土体模型的参数设置如表1所示。
在以上参数设定基础上，保持第二、第三层参数不变，将第一层纵波速度VP1依次设为330m/s、250m/s、200m/s、167m/s和143m/s，这样保证每次输入的岩土体参数代表的岩土体横波速度与纵波速度之比VS / VP依次为0.3、0.4、0.5、0.6和0.7。得到第一层岩土体纵波速度对瑞雷波频散曲线的影响如图1所示。
图1 第一层岩土体纵波速度对瑞雷波频散曲线的影响
从图中可以明显看出，第一层纵波速度从330m/s变化到143m/s，其变化量达到57%，但是正演得到的瑞雷波频散曲线在形态上是基本相同的，瑞雷波速度只是存在一定的变化，最大超过25m/s，其差值百分比达到30%。
第二层岩土体的纵波速度对瑞雷波频散曲线的影响如图2所示。
图2 第二层岩土体纵波速度对瑞雷波频散曲线的影响
从图上可以清楚地看出，第二层岩土体纵波速度值从500m/s变化到214m/s，其变化量达到57%。但是正演得到的瑞雷波频散曲线形态基本上相同，瑞雷波速度只是在低频段出现较大的变化，最大变化量可以达到将近40m/s。
综上所述，岩土体纵波速度对瑞雷波频散曲线的影响较小，但是随着岩土层埋藏深度的增加，其纵波速度对瑞雷波频散曲线的低频段速度值的影响程度逐渐增加。
参考文献：
[1]顾功叙.地球物理勘探基础[M].北京：地质出版社，1990.
一：煤层气测井的目的
煤矿瓦斯气（煤层气）是威胁矿井安全生产的主要因素。同时煤层气作为一种洁净，高效能源已被社会广泛认识。科技论文。煤层气的勘探开发已被政府和企业广泛重视。煤层气测井已经成为煤层气勘探开发中的重要组成部分。
煤是一种固体矿产资源，形成于沉积岩系地层。煤层受地质构造，地层压力，地层温度的影响，形成的煤层气可分为游离气，溶解气，和以分子状态存在的吸附气。游离气，溶解气在煤层气中的含量很小，吸附气占煤层气的主要成份。是煤层气勘探开发的主体。
煤层作为煤层气的源岩，又是煤层气的储集层。煤层气勘探测井的主要目的就是评价其储集层煤层气含量的多少。储集层的评价参数主要是：源岩煤层的工业参数，储集层的孔隙度，渗透率，和气体吸附特性参数。以及煤层的埋深，厚度，温度，压力等其他参数。
二：煤层气测井方法的选择
1：煤层气测井的主要地质任务
a: 划分钻井剖面岩性，确定煤层的深度，厚度和结构。
b: 测量钻井的倾斜角和方位角，校正煤岩层的真厚。
c: 测量井温，井压，了解储集层的温度和压力。
d: 进行煤质分析，确定煤层的含碳量，灰份，水份级挥发份。对储集层进行含水性，渗透性分析，计算储集层的含气量。科技论文。
2：煤层气测井方法的选择
结合石油测井的规范和标准，中联煤层气有限责任公司提出了行业企业标准Q/CUCBM0401-2002 <煤层气测井作业规程>。该规程中提出的煤层气测井项目如下。
a: 双侧向视电阻率 (DLL)单位：Ω.M
b: 微球形聚焦电阻率 （MSFL）单位：Ω.M
c: 自然伽玛 （GR）单位：API
d: 自然电位(SP)单位：mv
e：双井径 （CAL1,CAL2）单位：cm
f: 补偿密度 （DEN）单位：g/㎝³
g: 补偿声波 （AC）单位：us/m
h: 补偿中子 （CNL）单位：PU
i: 井温(TEMP)单位：℃
j: 井斜倾角和方位角测量
三：煤质评价与含气量的估算
1: 煤质评价
利用测井方法计算煤层煤质指标和储集层含气量到目前为止还没有成熟的理论方法。目前在国内外煤层气测井解释中大多采用煤岩层体积密度与煤质指标的数理统计分析方法。建立测井煤层体积密度响应值与煤质指标的含碳量、灰份含量、水分含量统计关系。如图1、图2、分别是某地区煤层的含碳量、灰分和煤的体积密度交会图。从图上可以看出测井的体积密度和煤岩的成份具有较好的线性关系。科技论文。
应用此方法在对某井田数据经回归得出如下关系式：
体积密度与固定碳含量的关系：
Vc=-76.3616*DEN+189.461
体积密度与灰分含量的关系：
Vsh=71.9*DEN+98.337
体积密度与挥发份含量的关系：
Vv=-103.062*DEN+167.503
体积密度与水分的关系：
Vw=1-Vc-Vsh-Vv
2：储集层含气量的估算
经对煤层气研究发现，某井田的煤层含气量和煤的体积密度具有线性关系。图3是某井田煤的体积密度和煤层的含气量的交会图。
经回归得出如下公式：
Hg=-45.3229*DEN+80.458
3：结论：
煤层气测井方法的选择，电阻率法只作为划分地层岩性剖面的一种重要参数，密度测井是划分煤层，评价煤质及计算煤层含气量的最佳测井方法。
在用密度测井计算煤岩成份及煤层含气量时，其回归公式都是区域性的。随地区、煤阶、煤质及地质构造不同，煤层中气体含量也不尽相同。因此，回归公式应分地区回归，以减少计算误差。
参考文献：
（1）周尚忠.煤层气地球物理测井系列选择.中国煤层气，3（2）：25-27
中图分类号：P624文献标识码： A 文章编号：
科技时代的到来，使得各项现代技术获得快速发展。科学技术的应用让人们的工作更加准确有效，因此，将物探技术应用于我国的地质勘查工作中，对地质勘查工作的发展具有十分重要的意义。物探技术在地质勘查工作中的应用，将大大提高地质勘查的速度和质量，增强了地质勘查工作的有效性，从而提高了生产力的发展。物探技术的应用使得地质勘查工作具有更高的现代化水平，成为地质勘查中的一门新型活跃并且具有重要价值的勘查方法。但是，由于地质勘查工作的复杂性，物探技术在实际地质勘查中依旧存在众多问题，这就需要我们进行深入的分析和研究。
物探技术的基本原理
所谓的物探技术就是指根据各种岩石之间存在密度、电性、放射性以及磁性等物理性质的差异，利用地球物理的原理，选用不同的物理方法和物探设备，进行工程区地球物理场的变化测量，以此来了解其水文地质以及工程地质条件的一种勘测方法。目前，由于单一的物探方法具有自身的局限性以及地质勘查具有复杂性，因此，我们在地质勘查中常常采用多种物探方法进行勘探和测试，这就形成了综合物探技术。综合物探是基于先进电子信息技术而逐渐发展起来的。由于不同的地质结构具有不同的物理特性，物探技术就是利用这种不同的物理特性，采用精密的电子仪器对地质结构进行探测，然后根据仪器反馈的信息数据和图像，对地质结构做出准确的定量分析，从而对勘探地质结构的岩石密度和辐射进行判断。通过综合物探技术可以很好的了解各个岩石层的岩石结构和岩石种类进而有效地完成地质勘查工作，为各种地下矿石能源的开采进行安全的指导。
物探技术应用对地质勘查的意义及作用
目前，随着综合物探技术的逐渐成熟，已经深入到众多生产行业和工程领域，尤其是在地质勘查方面，取得了良好的勘查、探测效果。例如，在水文地质探测中的运用。在进行水文地质勘查时，会根据水质具有的导电特性和岩石具有的电磁场进行综合物探。再比如，在地质灾害的地质勘查中的运用。通过有效的综合物探技术加强对地质灾害的探测，可以对地质结构进行正确的判断，从而找出异常结构的位置以及岩层的断层情况，根据这些物探数据可以对部分自然灾害进行很好的预防。另外，可以运用于工程测量的检测和考古行业。在工程建设前通过物探技术进行地质勘查，从而保证了施工的安全以及建筑的建成后的质量安全。应用于考古行业可以根据被测物体的物理性质，进行内部的勘查与检测，从而帮助考古人员判断出文物的准确位置。
因此，随着科学技术和信息时代的不断发展，使得综合物探技术在地质勘探中发挥着越来越重要的作用。将物探技术应用与地质勘查工作中，通过综合物探的数据信息，可以帮助地质勘查工作者进行精确的判断，从而减少工作失误，方便勘查工作的顺利进行，提高地质勘查工作者的工作效率，降低工作强度。另外，将综合物探技术应用于地质勘查领域，对我国的地质勘查工作的发展有着重要意义，有利于生产力的提高，从而促进国家建设提高经济发展能力。
综合物探技术的方法
由于地质勘查工作的复杂性，针对不同的环境往往采用不同的物探技术，因此进行地质勘查的综合物探技术的方法有很多。
电磁法
电磁法主要是指根据岩层具有导电性的特点进行探测，从而达到地质勘查的目的。电磁法根据不同的工作原理，又可以分为连续电磁法和瞬变电磁法两种情况。它们主要应用于地质结构的勘查和金属矿床的寻找。其中，瞬变电磁法可以通过一定的电源装置，利用电磁场的脉冲特点对地质结构发射电磁场，从而对地质结构进行有效的勘查与探测，尤其是在水文地质结构的勘查中，瞬变电磁法发挥了重要作用。
电流法
电流法是一种根据不同岩石之间具有的电阻率和含水性进行的物探技术方法。通过电流法探测出不同地质结构中的岩石电阻率，然后根据这些电阻率数据进行科学的判断与分析，从而确定地质结构中岩石的含水量以及岩石的不同种类，以此来做到对地质结构的定性分析。
天然磁场法
由于岩石本身就具有一定的磁场，因此在进行地质勘查时可以利用这种天然的磁场进行有效的检测。天然磁场法就是根据岩石自身所具有的磁场进行的一种地质勘探方法。这种探测技术可以通过岩石磁场的频率进行数据测量，来详细了解不同层次的地质结构。但是，在实际地质勘查过程中，这种物探技术方法容易受到外部因素的影响。比如，在地质勘查时使用的电子通讯设备等都会对其造成设备干扰，从而导致勘探的数据变化过大，不利于对数据进行有效分析。
无线电波法
这种方法，主要是对地下发射高频率电磁波，然后利用这些电磁波的衰减情况进行分析，从而促进地质勘查工作的有效开展。当电磁波穿过岩石会被的磁场吸收从而出现衰减的情况，尤其是遇到断层是会发生明显衰减的现象，因此在地质勘查中根据这中现象可以准确判断断层的位置。
总而言之，进行地质勘查的物探技术有很多，比较常用的有地震波CT成像技术、声波测并技术、高密度电法勘探技术以及钻孔色彩电视全孔壁成像技术等等，这些技术对地质勘查工作的有效进行起着至关重要的作用。随着社会经济的迅猛发展，地质勘查工作对物探技术的要求也越来越高，单一的物探技术方法已经难以解决在实际工作中遇到的各种复杂的地质问题，因此，我们必须对物探技术在地质勘查中的应用及问题进行深入研究，通过多种物探技术方法的优化组合进行地质勘查，以此来提高地质勘查工作的有效性，促进地质勘查工作者判断的准确性，提高工作效率。
参考文献
[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-44-1
0 前言
实现加强有色金属矿山地质找矿的突破，不仅是为了发展我们国家的国民经济，也是巩固我国在有色金属矿山地质找矿方面的国际地位的迫切需求。为了使我国地质勘探方面的实力能够得到快速有成效的增强，国务院在2006年出台了《关于加强地质工作的决定》。在国家政策的指导下，地质工作者们的责任更加重大，要达到的要求也更高。加强有色金属矿山地质找矿是整个地质找矿工作改革发展的重要一环，但是随着有色金属勘查工作方面的程度不断加深，露出地表的和近地表的有色金属矿产愈越来越少。这就需要我们把找矿的目标从已经大体查明的第一深度空间转变到更深的第二深度空间。
1 需要改进的措施
1.1 创新理论，更新观念
鉴于前言所提到的，为了缓解有色金属矿产的资源危机，那么就要加强深部的有色金属矿产勘探力度。深部找矿在现有的各项技术条件下是可以实施的，而且其理论和观念与我国的可持续发展理念相符。
鉴于深部找矿是一个比较新的课题，发现并勘探到深部的资源对于我们来说还是个非常大的挑战。这就要求我们在实际工作中不断学习，不断总结，不断创新。对已发现的深部矿床的区域地质背景、成矿条件（物质来源、构造条件）、成矿作用、矿体特征加以研究，不断完善资料、提高认识、总结，形成成矿模式，为以后深部找矿工作提供科学依据。认真地学习国内国外深部找矿的相关理论和借鉴先进的找矿技术，只有不断提高认识、不断创新理论，才能在深部找矿中取得突破。
1.2 理论与实践相结合
在找矿工作中仅仅有了新的观念和理论还是不够的，还需要能够灵活运用。对于矿床学乃至所有的科学领域，无论是理论还是实践都是很重要的。对于做有色金属矿产勘探开发的地质工作者来说，理论与实践的结合是做好工作所必不可少的。而在现今的实际工作和科研中，最常见的一个不好现象就是只重理论而忽视实践的重要性。一些典型的行为表现在：对于全面阐释有色金属勘探过程中的实际现象、全面研究有色金属矿产特征的成果很少；很重视论文的发表，而忽略实际生产工作中的应用情况和实践检验中是否合理的情况。而与此相反的是，有些前线工作者拥有丰富的经验，但是却不注意随时更新自身的知识储备，不注意补充最新的理论知识，这都不利于找矿工作的发展。
有鉴于以上的种种现象，本文提出了以下一些改进措施：①坚持生产学习科研相结合，实践证明，这在大多数科学领域都是非常有效的方法，在我们有色金属矿产勘探领域，也有着十分明显的效果；②对于个人评价，应该结合理论成果和实践成果，对有色金属勘探研究领域取得的成果应该分成两种：一种是理论上的创新，一种是实际工作中有重要的发现，两者不应该只取其一，应该齐头并进，都考虑到个人评价当中；③对于新进单位的年轻人，应该先全面培养其综合科研能力，可以先接触一下深入研究的综合性的科研项目，全面打好地质方面的基础能力，为未来培养长久人才；④对于前线工作者，可以定期或者不定期的组织各种培训课程，或者多提供一些去高校进修的机会，这样可以使第一线的找矿工作者不仅拥有丰富的经验，还能提高他们的学术水平，丰富最新的理论知识，将他们培养成更高一级的地质人才。
1.3 勘查技术的创新
随着科学技术的发展，各种勘探技术也不断创新，如地球物理勘探技术等。传统的地球物理勘探是以重磁电法、激发极化法等作为主要的工作方法，而随着科学技术水平的不断提高，传统地球物理勘探方法也有了很大的发展，各种地球物理勘探的新方法和技术推陈出新。主要包括三维地震技术、地面高精度重力勘查技术、地面高精度磁测技术、地面瞬变电磁法勘查技术、可控源音频大地电磁法、频谱激电法、井中声波透视法技术、地下电磁波法等[1，2]。
同样，计算机技术的迅猛发展也促进了数学地质方法的发展；遥感技术也是勘探的重要手段之一，新型传感器的出现、工作频率向全波段的延伸、图像处理技术的不断提高，使得遥感技术在找矿中的作用不断增大。
以上只是其中的几个例子，种种勘查技术的不断发展与创新，带来的是有色金属地质找矿工作取得的成果越来越大，找矿效率越来越高。所以我们要不断寻找更新、更完善的勘查技术，使之为我们的深部地质找矿服务。
1.4加大资金投入
兵马未动，粮草先行。充足的资金对于任何一项科学研究都是必不可少的，何况是地质勘探这么一个高投入高风险的行业。只有有了充足的资金，才能吸纳最杰出的地质人才，才能使用更先进的勘探设备，得到最全面的地质资料，得到更好的勘探效果。
但是这里的加大资金投入并不是盲目的、浪费的，而是要用在刀刃上的。必须提前做好完善的预算，保证专款专用，确保每一分钱都用得恰到好处。对于必需大量资金投入的地方绝不吝啬，对于可以节省开支的地方也绝不浪费，这样才能使资金的投入和取得的成果成正比。
1.5 建立和健全鼓励创新的地质人才开发机制和管理体制
对任何行业来说，人才都是核心，地质找矿工作也是如此，培养和鼓励优秀的地质人才，也是不可忽视的一个措施。比如可以改善一线工作者的工作条件，提高野外出工的工资补贴；可以建立更完善的工资分配或者奖励制度，使收入分配更合理，按所取得的成果大小和贡献比例来分配；还应该加强地质人才的专业能力和业务能力培养，培育创新型的新时代地质工作者。只有充分培养和利用各层次的人才，才能更好地促进找矿事业的发展。
2 结语
有色金属矿山地质找矿工作在我国已经发展了几十年，我们在勘查工作中也取得了一定的成果。但是仍存在很多不足，需要不断改进，不断采取有效的措施，提高勘探的效率，使未来的地质找矿工作更加顺利、更加高效地进行，为我国的经济发展做出新的贡献。
岩土工程勘察是地基设计的基础，主要是为建(构)筑物基础设计，地基处理和施工提供详细的工程地质资料和技术参数。而岩土参数的合理提供关系到基础设计安全性、经济性和可行性。而由于对岩土工程勘察的重视度不够，在实际的勘察工作中存在着各种各样的问题，本文仅就野外勘探工作和岩土工程分析评价中的问题进行分析，并提出相应的措施，旨在纠正岩土勘察中的不规范行为，提高岩土工程勘察的质量，为地基处理和施工提供准确、详细的工程地质资料和技术参数。
1.岩土工程勘察中常见问题
1.1野外勘探工作
岩土工程勘察一般时间短、任务重且突击性强，若勘探前没有综合周密的计划，等发现问题时野外勘察工作已基本完成，若重新补充勘探工作事必会事倍功半。这集中表现在以下几方面。
(1)勘探点布设：基础形式及结构形式不同，勘探深度不同。如:一般5~6层砖混结构住宅，勘探孔深15m基本可满足要求,而5层框架结构商场由于柱网的柱荷载大,基础面积大甚至可能采用桩基,则勘探孔深度15m一般不够。地层工程地质性质不同,勘探深度不同。如:埋藏较浅且工程地质性质好的密实碎石土及基岩地区勘探孔深度较浅,而工程地质性质差的淤泥及松散杂填土地区勘探孔深度较深,这就要求在勘探前对勘探区域地层大致情况有所了解,做到有的放矢。地基复杂程度不同,勘探点密度不同。免费论文。遇复杂地基情况,应按规范要求加密勘探点,不能局限于经济或时间等因素而坚持原勘探方案不变,否则难以查明场地工程地质情况,埋下工程隐患。这种情况在工勘市场竞争剧烈而盲目压价的地区较严重。
(2)野外地层的划分:野外地层的正确划分是室内资料整理的关键因素,对较大型的工程,由于施工多采取多钻机平行作业形式,技术人员较多,各勘探班组往往各行其是,最后资料汇总后难以统一,给室内整理带来很大困难,为避免这种问题应将所有技术人员首先集中到一起共同勘探一到两个钻孔,统一编录形式,并派专人现场负责勘探区域整体野外分层连线,发现异常及时处理,只有这样才能更好地保证勘探质量。
(3)原位测试:原位测试应严格按规范进行,在施工中常会出现一些所谓“捷径”:静力触探按规定应定深调零以减少零漂,有时图省事不按要求调零,造成数据采集不准,尤其在气温与地温相差较大冬天、夏天触探指标相差更大。标准贯入试验不按规定进行杆长和孔深校正,在缩径和孔底有残留时,不能及时发现标贯器没落至应测试孔底位置,造成标贯数据严重失真。重型及超重型动力触探按规定需连续贯入,并定深旋转触探杆(以减小侧摩阻),但在施工时由于连续贯入比较缓慢,且起杆困难或局部地段锤击不进而放弃连续贯入,使得对碎石土评价本来就缺乏相应手段的触探指标数据不够详实,因而造成对碎石类土的评价困难。
1.2岩土工程分析评价
(1)地基均匀性评价
高层建筑地基均匀性评价按《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004之规定进行,但对一般建筑,GB50021-2001规定要求进行地基均匀性评价,但没有给出相应的评价方法进行评价,许多单位参考高层建筑地基均匀性评价的方法进行评价,目前,许多专家认为这种评价方法不太合理,需要各地区定制相应的评价方法。
(2)地基承载力特征值的确定
我国幅员辽阔,土质条件各异,用查表法按GBJ7-89规范确定地基土承载力值在大多数地区可能适合或保守,也可能在某些地区会不安全,故GB5007-2002取消了按表格查取承载力的办法,但大多地区仍在采用,因为很多地区的经验不足,没有能够建立起自己的成熟经验,基本上仍是各勘察单位各自为政,沿用89规范,更有甚者,故意利用所谓地区经验,逃避责任,降低承
载力指标,造成工程浪费。
(3)地震效应问题
对丙类建筑可依据地层f值估算场地地层剪切波速,但对重要建筑必须进行波速测试。但有的勘察单位用一句“根据地区经验”来确定覆盖层厚度,判定场地类别,这将对工程的抗震造价有很大的影响。另外,地基处理后剪切波速、场地地基土类别及场地类别是否会发生变化呢,这在岩土工程评价中很少给予重视。对饱和粉土或砂土进行液化初判时,地下水位的选取应为设计基准期内年平均最高水位,也可按近期内年最高水位采用,但很多单位则采用勘探时量测的水位,这是不合理的。
(4)基础方案的选择
在基础方案的选择上,勘察人员应同设计人共同分析研究,从多个可行方案中选取既经济又合理的方案。现大多勘察单位图省事,既不与设计协商,也不多考虑工程造价,仅提供单一的基础方案,设计方也不问原由,拿起就用,可能给工程造价造成很大的影响。另外,基础方案的选择应依据场地地层情况,并结合地区经验两方面综合分析,忽视任何一方面均可能造成错误。免费论文。
2.岩土工程勘察中常见问题的原因分析
以上对岩土工程勘察中几个常见问题进行了探讨，究其原因，主要与以下几个因素有关。
2.1勘察市场不规范
《建筑工程勘察质量管理办法》第五条、第六条对勘察收费和承揽业务有明确规定。但勘察单位没有严格执行国家收费标准，互相压价，互相竞争，中标的勘察费很低，致使勘察工作粗糙，勘察手段选择不合理和布孔不规范，岩土工程勘察在深度和广度上还没有真正达到规范的要求，所以难以满足规范和设计要求。
2.2权责不明确
《建筑工程勘察质量管理办法》第十六条对观测员、试验员、记录员、机长等现场作业人员应当接受专业培训，方可上岗的规定。但目前勘察单位大量雇佣农民工，而这些人员又不懂勘察，又未经过专业培训和教育，就承担起开钻机、取样、测试、量测地下水位，甚至还做起了野外对土层鉴定与记录等重要工作。这样就难免会出现原位测试、地下水位量测等诸多野外作业的不规范，难以保证勘察质量。因此对从业人员的必须经专业培训和教育，取得合格证后方可上岗操作。
2.3缺乏岩土工程专业人才
专业的技术人才是对岩土工程正确分析评价的关键。未经专业培训和教育的人在搞勘察，就会导致地基评价力度不足，基础设计参数偏于保守，造成工程的浪费。因此勘察工程项目的负责人，审核人，审定人，国家也应划定门槛，让真正懂行的人员担当，这样才能提高勘察队伍的整体素质，提高工程勘察质量，使我们的工程建设真正建造在既经济，又安全的基础上，产生良好的经济效益和社会效益。
2.4 岩土工程勘察技术落后
随着经济和技术的高速发展，传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要。存在着诸多急需解决的岩土工程勘察技术问题。这些问题主要有以下几个方面：野外勘测中勘测点的合理布设问题、地质界面划分问题、岩土参数和地基承载力的确定问题、对勘察专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用问题。存在上述问题的主要原因是岩土工程勘查人员没有掌握先进的勘察技术，缺乏建筑、结构设计方面的知识，缺乏如何辨别真伪去伪存真，补充印证，归纳总结的能力，无法满足工程建设的需要。
3、岩土工程勘察改进的几点措施
3.1加强岩土工程勘察的体制化建设和人员培训
目前，岩土工程勘察的地位和作用与国家和政府给予岩土工程的定位和期望仍有一定的差距。这固然与人们“重设计轻勘察”的思维定式有关，与我国勘察行业体制尚未健全有关，与勘察市场的恶性竞争有关。在当前的形势下，如何完善市场准入制度，加强行业自律、约束机制，从根本上杜绝岩土勘察行业中的弊端，真正体现岩土工程师的价值，更好地应对进入WTO后与国际接轨的挑战。
（1）严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理
科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。不按原则办事,必然会受到自然规律的惩罚。一方面必须仰仗政府主管部门按国家的法律、法规,对项目招投标和实施过程中的行为主体进行全面有效的监督管理,另一方面应积极推行工程监理全程化,采用事前、事中、事后控制相结合的方法,最大限度地避免不当行为的发生,保证勘察质量和投资效益最大化。
（2）严格市场准入、尽快实施注册土木工程师制度，加强相关人员培训
经过近年勘察设计资质换证,对勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范市场起到了一定的作用。但应该清醒地看到,我国的勘察资质门槛很低,尤其是打破行业壁垒后不同行业间的衔接过渡尚未完成,以高级工程师的数量来衡量技术水平不能如实反映勘察企业的技术实力。建议尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资质双重控制来规
范勘察市场、促进勘察技术水平的提高。
（3）加强勘察设计单位的质量认证，健全质量管理
ISO9001∶2000质量管理体系确立了以过程模式作为标准的结构。勘察设计企业应通过有效应量管理体系的要求,运用过程方法,采用PDCA循环思进行岩土工程勘察的实施和管理,持续改进。提高勘察设计的能力,增加顾客的满意程度。为加入WTO后的国际竞争提供支持,为勘察设计企业进入国际市场创造条件。
3.2采用先进的岩土工程勘察技术
在健全上述体制的基础上，还应该注重使用先进的岩土工程勘察技术，提高岩土工程的勘察水平，具体可以采用以下技术：
（1）在岩土工程勘测中，为了避免勘探点布置的随意性，可使用克里格法。免费论文。
（2）在岩土工程分析评价中，为提高精确度，可使用多道瞬态面波勘探技术和高密度点法。
（3）岩土工程勘测中，为了准确确定地基承载力特征值，可使用回归分析
（4）岩土工程勘测资料的整理中，为了保证成果的正确性，应使用计算机进行处理。
摘 要：钻孔测斜成像技术是通过测量钻孔测点的顶角、方位角、工具面向角和孔深，经过计算可知测点的空间坐标位置，经过多点测量，从而得到所打钻孔的轨迹，以便及时纠偏，缩小钻孔预定轨迹和实际轨迹的误差。
关键词 ：钻孔；轨迹偏斜；三维视图；成像技术
中图分类号：TD1文献标志码：A文章编号：1000-8772（2014）13-0204-01
1 引言
在煤矿井下钻进工程中，必须根据地质、地层和技术条件合理设计钻孔的轨迹。但在工程施工中，由于自然、技术以及人为因素的影响，实际的钻孔轨迹往往偏离设计轨迹，这种现象称为钻孔偏斜。孔斜的存在会造成以下危害：
（1）钻具与孔壁间磨损增加、缩短钻具使用寿命、增加工程量、材料消耗加大，还可造成钻机传递能量的损失、降低钻进效率；
（2）地质孔孔斜超限，影响地质资料的可靠程度。
（3）各类如疏干孔、电缆孔等需要钻透巷道的工程孔，由于孔斜的影响，使钻孔底部偏离原设计孔位，需在巷道中做探巷寻找该钻孔，增加工程费用。
2 工程实例
该孔在2013年6.8-13号完工，进尺74m后开始取芯，终孔106m。设计倾角55°，方位角37.5°。共取岩芯11组，岩石的分类依次为：泥岩、粉砂岩、泥岩、中粒砂岩、粉砂岩、中粒砂岩、粉砂岩、中粒砂岩、泥岩、细砂岩、泥岩。图4-7是倾角偏斜情况与深度的对应关系，从图中可以发现，倾角随深度的增加偏离程度也增加，且呈现出在岩性界面处变化梯度较大的规律性。
图2是钻孔轨迹与设计轨迹对比的三维视图，图中蓝色轴线代表Z轴，橙色代表Y轴，红色代表正东方向X轴，蓝色点折线代表设计轨迹，粉红色的点折线代表实际钻孔轨迹。从图中可以发现，实际钻孔偏离设计轨道，且在钻孔浅部时实际钻孔与设计钻孔对比呈“下沉”状态，随钻孔深度加大，实际钻孔轨迹呈“上漂”状态。
3 结论
从钻孔的实际方位角随孔深变化的关系曲线中可以发现，在上述的工程测斜钻孔中，实际的方位角与设计方位角都有偏差，从曲线图上可以分析得出，方位角比倾角波动厉害，也有随孔深增加而变大的不明显趋势，且与倾角在同一坐标系下对比发现，方位角的变化幅度较倾角幅度。
参考文献：
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一、前言
近年来，页岩气在非常规天然气中异军突起，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点。据预测，世界页岩气资源量为456万亿立方米，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。世界上页岩气资源研究和勘探开发最早始于美国。2009年美国页岩气年产量接近1000亿立方米，超过中国常规天然气的年产量。除美国之外，加拿大、澳大利亚、德国、法国、瑞典、波兰等国也开始了页岩气研究和勘探开发。
中国页岩气富集地质条件优越，据专家估算，中国页岩气可采资源量约为26万亿立方米。目前，中国页岩气资源调查与勘探开发还处于探索起步阶段，至今尚未对其潜力进行全面估算，页岩气资源有利目标区有待进一步落实，勘探开发处于“空白”状态。
二、非常规页岩气的勘探现状
（一）中国页岩气的存储量
中国的页岩地层具有页岩气藏形成的基本地质条件，各地质历史时期页岩地层均十分发育，既有有机质丰度达很好一极好标准的南方海相页岩地层，也有得天独厚的北方湖相页岩地层，资源丰富，开发领域广阔。
（二）中国页岩气分布
从震旦纪到中三叠世，中国南方地区发育了广泛的海相沉积[10～12]，分布面积达200余万平方公里，累计最大地层厚度超过10 km，形成了上震旦统（陡山沱组）、下寒武统、上奥陶统（五峰组）一下志留统（龙马溪组）、中泥盆统（罗富组）、下石炭统、下二叠统（栖霞组）、上二叠统（龙潭和大隆组）、下三叠统（青龙组）等8套以黑色页岩为主体特点的烃源岩层系。其中下寒武统、上奥陶统五峰组一下志留统龙马溪组、下二叠统、上二叠统等4套烃源岩是区域主力烃源岩。经研究认为，南方地区与美国东部页岩气产出地区（阿巴拉契亚等盆地）具有诸多的地质可比性（包括页岩地质时代、构造变动强度等），下寒武统、上奥陶一下志留统以及二叠系等地层分布广泛、厚度大，有机质丰富、成熟度高，是南方地区区域上的页岩气发育最有利层位，四川盆地、鄂东渝西及下扬子地区是平面上分布的有利区。在华北一东北地区，页岩气更可能发生在主力产油气层位的底部或下部，区域上的古生界、鄂尔多斯盆地的中一古生界、松辽盆地的中生界、渤海湾盆地埋藏较浅的古近系等，泥页岩累计厚度在50～2000 m，平均有机碳含量为1.0%～2.0%，局部平均值可达4.0%以上。
在西北地区，页岩气大部分分布在中生界和盆地边缘埋深较浅的古生界泥页岩中。其中吐哈盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地等均有页岩气成藏的地质条件，局部有机碳含量在30%以上，发现了典型页岩层中局部的天然气富集。其中，暗色页岩发育的地区和层位是需要重点研究的领域和目标。在吐哈盆地，吐鲁番坳陷水西沟群地层广泛发育了暗色泥岩和炭质泥页岩（图3），炭质泥岩累积平均厚度在30 m以上，有机碳含量一般介于6%～30%；暗色泥页岩厚度更大，如八道湾组暗色泥页岩厚度一般大于100 m，盆地中北部达到200m以上，西山窑组暗色泥页岩最大厚度大于600 m，有机质的成熟度目前大都处于0.4%～1.5%之间，非常有利于页岩气藏的形成和发育。
三、非常规页岩气的勘探前景
（一）中国页岩气的开发前景
随着非常规气体勘探开发技术的发展，非常规气的产量在天然气总产量中所占的比重将有所增加，有望从2000年的35%增加到2012年的54%。而中国作为页岩气储量大国，具有良好的页岩气勘探开发前景。
古生界海相页岩具有良好的开发前景。我国南方地区是我国最大的海相沉积岩分布地区，地层时代较老，经历的构造活动期次多，热演化程度高，发育多套厚度大、分布稳定、有机质丰富的海相硅质页岩地层。其研究与勘探结果均已证实，这些页岩地层不仅是优质的烃源岩，而且已大量生成油气，尤其是在相对稳定的向斜区、隆起的底部位等处的页岩烃源岩里。
这些地区泥页岩地层厚度大，有机碳含量平均值普遍较高，有机质热演化程度适中，是页岩气发育很有前景的地区。此外，松辽盆地白垩系页岩，准噶尔盆地南缘上二叠统、中一下侏罗统页岩，陕甘宁盆地上三叠统页岩以及吐哈盆地中一下侏罗统碳质页岩是有利的页岩气形成的层系和地区。
（二）我国油企针对非常规页岩气勘探取得重要进展
在页岩气开发这场非常规油气能源竞赛中，三桶油再次显现出领跑架势。继中石化宣布国内首个大型页岩气田提前进入商业开发、中海油国内第一口页岩气探井顺利开钻后，昨日，北京商报记者从中石油了解到，该公司确定“川南成为四川盆地页岩气开发主战场”，今明两年，威远区块和长宁区块钻井120多口、建成日产气700万立方米产能。
（三）目前国家已将页岩气正式列为独立矿种，这对促进页岩气勘探开发具有重要意义。“十二五”期间，国家将加强页岩气资源潜力调查和评价，加大科研攻关力度，制定页岩气产业政策，初步形成页岩气发展的资源、技术和产业基础，推进页岩气产业快速发展。
（四）发展定位高
国土资源部油气资源战略研究中心从2004年开始，与中国地质大学（北京）一起，跟踪调研中国页岩气资源状况和世界页岩气资源发展动态。2009年，国土资源部在重庆綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目，2010年，确定了黔北、川南、渝东南、渝东北等7个国家先导试验区。国内三大石油公司积极调整结构和重点，将页岩气勘探开发列为非常规油气资源的首位。
四、结束语
能源安全影响到国家经济的发展和社会稳定，世界各国通过各种渠道解决自身的能源问题，其中最重要的就是寻找替代能源。随着钻、完井等生产技术的发展，非常规油气资源越来越多地得到有效利用，在全球能源供应中的地位日益提升，非常规天然气资源包括煤层气、页岩气、水溶气等。页岩气将成为目前我国经济技术条件下天然气工业化勘探的重要领域和目标。
王先彬研究员（以下简称王）：关于石油的非生物成因问题，已经争论了一百多年了。到目前为止，可以这么说，人类所发掘的油气多跟有机成因论有关。从人类开发利用能源资源的发展史来看，人类最原始的能源资源是木柴，这是人类的第一个能源时代。随着科学技术发展和蒸汽机的出现，需要有更大的能量供给，于是人类就开始使用煤，这是人类的第二个能源时代。随着内燃机的出现，需要液体燃料，人类又开始使用石油，从而进入了第三个能源时代。当然，一直到现在，人类的能源结构始终不是单一的。边远贫穷的农村、山区里边照样烧木柴。
按照现在的说法，以目前的石油勘探技术、理论、观念，在本世纪后期，常规石油就走到顶了，没了。但这个“没了”，也不是个绝对的概念。为什么呢？因为有些地方按照原来的勘探技术还没有去找，随着勘探程度的增加，又有可能会发掘新的石油资源。但不管怎样，似乎现在大家都认可，常规石油已经快走到尽头了。那么下面怎么办？石油完了以后，怎么办？在这种背景下，既然常规有机成因说快走到头了，那么无机成因说的观点自然会引起人们的强烈关注。
要我来看，人对能源的问题，不是没有出路的。随着的科学技术发展、观念的转变，人类必然会找到未来所需要的能源资源。但是这个转变，是个漫长而艰辛的过程。上世纪二、三十年代，西方学者认为中国是贫油的。为什么贫油？因为国外大量的石油出在中、新生代海相碳酸盐岩地层中，但中国以古生代为主的海相地层，时代老、有机质含量低、热演化程度高，难以形成巨型油藏。我国老一辈科学家们，从玉门开始，经过长期艰苦卓绝的努力，提出了“陆相生油理论”。指出，不仅海相地层可以生油，陆相地层也可以生油。大庆油田的发现，更表明陆相地层不仅能形成油田，还能形成大油田。经几代人不懈努力奋斗，提出和发展的“中国陆相生油理论”，指引了中国石油工业勘探开发的前进方向。陆相石油理论打破了“中国贫油”的谬论，支撑了中国石油工业五十多年的飞跃发展。
回过头来，我们再看看中国古生代海相油气问题。如果说，中国海相地层难以形成大油田，哪么能否形成大气田呢？
中国海相碳酸盐岩的油气资源前景，一直是人们普遍关注的热点和难点问题。它直接影响着我国油气勘探的战略部署和勘探投入。迄今我国油气资源开发主要集中在埋藏较浅的陆相地层中。后备资源严重不足。世界范围内，诸多大油气田均产于中、新生代的海相碳酸盐岩中。但问题在于中、新生代时期，中国大陆经受了强烈的构造运动，形成了极为复杂的地质格局，对油气的形成、演化和分布产生了巨大的影响。
天然气的特殊物理化学性质、多种成因类型和来源，使得它与石油既有一定的联系，但其生、运、聚、保又与石油存在巨大的差异。从天然气的特殊性质的角度，研究海相碳酸盐岩的成气机制（而不是成油机制）和运移、聚集特征，或许会使我们对我国碳酸盐岩有新的认识。中国高演化的海相碳酸盐岩地区，应以寻找天然气为主要勘探方向。普光和塔河大气田的发现，为此提供了强有力的证据。由于观念、理念的转变，我们的天然气产量提高了，占的比重越来越大，大家都在用啊！
我们再来谈谈非常规油气资源。应该说“常规”和“非常规”是一个相对的概念。按现行理论、勘探开发技术和工艺，可大规模生产的就是常规。非常规油气则是指，尚缺乏坚实的理论基础，或缺乏成熟的勘探技术和工艺途径，尚不能大规模生产，但又显示了巨大资源前景的油气资源。比如，深层天然气、煤层气、致密岩气、水溶气、天然气水合物，以及非生物成因天然气等。当前，被世人称之为“页岩气革命”的页岩气勘探开发问题，也引起广泛的关注和兴趣。页岩气开采的确使美国能源结构发生了巨变。但是，能否在世界其他地区复制，尚存在很大疑问。中国页岩气赋存的地质条件与美国大相径庭。现行资源潜力调查和评价精准度改善，开发工艺技术水平效率的提高，以及减少大量水资源消耗、相应的环境安全和开采成本等，均是需冷静思考和认真研究、解决的关键科学技术问题。
人们常谈到氢气是清洁、高效、无污染的能源（氢气燃烧释放大量能量，仅产生水）。就此而言，氢气可作为能源。但在自然界能否形成独立的能源资源，却又是另一回事。自然界氢气含量极低，不可能聚集成为资源。如果认为自然界存在巨量的水就是氢气资源，这在概念上是非常错误的。因为从水制氢必须消耗大量的其它能源，比如，太阳能、核能、电能、天然气等能源。因此，确切地说氢气不是能源资源，而仅仅是能量载体。现今，氢气用做能源必然以消耗其它能源为代价，人类进入氢能源时代尚为时过早。“氢燃料电池”出现固然可减小城市大气污染，但不能减少制氢所消耗的能源和可能污物排放问题。世界上从来就没有免费午餐。
记：那您觉得氢动力汽车有可能成为一代产品吗？
王：氢动力是可以的，问题是怎么制氢。城市里面开出几辆氢动力汽车很时髦，看起来也挺好的。但这种情况下，你就得消耗别的地方的能源资源，消耗别的地方的环境质量，来得到你所谓的城市发展、清洁。
记：我觉得您有很强的怀疑精神，您的学问做得有点老子说的“恍兮惚兮”的感觉，不确定性非常大。
王：人类认知自然过程本来就是从无知到有知，由不确定趋向于较确定。
记：从科学原理、科学实验上讲，您对石油无机成油论是持赞成态度呢还是否定态度？
王：早在20世纪70年代初期，我就开始关注、思考“非生物成因烷烃理论”，相继开展了有关非生物成因天然气的野外考察、实验室分析测试和理论研究，积累了较丰富的基础资料，至今已40多年了。
记：对非生物成因油气这一重大科学问题，您是如何开展科学研究工作的呢？
王：根据对“原始非生物成因烷烃理论”的基本认识和理解，以及由此而拓展的相关地球科学问题开展了大量的研究工作。比如，太阳系形成演化和地球原始（前生命）有机质的特征、丰度和演化；地球深部甲烷等烃类的热力学稳定性；地幔流体（气体）的化学组成和氧化-还原特征；地球内部高温、高压和不同氧逸度条件下C-H-O流体体系的组成与演化；地幔脱气作用与地壳烷烃的赋存状态、运移和聚集特征等诸多科学问题。
记：您这项研究至少可以证明有一部分天然气是无机成因的？
王：是的。世界众多地区的观察结果（包括我们的结果）表明，非生物成因烷烃气体广泛存在于众多地质环境中，但能否形成有商业价值的天然气藏，是广泛关注和引发争论的焦点。我们同大庆油田的郭占谦教授自上世纪90年代开始，并持续至今的合作研究成果，表明非生物成因烷烃能够聚集形成商业天然气藏。可以说，中国松辽盆地非生物成因天然气藏的发现和确证，为研究和寻找非生物成因天然气资源，提供了一个典型实例。
记：天然气的无机成因说我看学术界好像基本上达成共识了。
王：非生物成因石油和天然气能否成为油气资源，这是世界学术界和油气勘探部门争论逾百年的科学难题。要达成“共识”，尚为时过早，也许会永远如此。不过虽争论不休，但也不断取得了诸多重要进展，对此理论的关注已波及诸多学科领域。
记：您觉得什么原因导致在勘探开发这个实践中，对非生物成因油气学说重视不够？
王：事实上对有机成因论的不断深入研究亦重视不够。如，我们前面所谈及的非常规天然气（深层天然气、煤层气、致密岩气、水溶气、天然气水合物等）。
记：您在中科院兰州地质所工作，这个所原来的主要研究方向是什么？
王：早年主要研究陆相生油理论及其在勘探实践中的应用，上个世纪60年代至今主要研究天然气成因理论及其在勘探实践中的应用。
记：那你们跟油田联系应该非常紧密了？
王：是的。通过与油田合作，承担他们的科研和勘探任务，我们与诸多油田建立了长期密切的合作关系。
记：我看过您的简历，您当过这个所的所长，在您当所长期间，在您力所能及的范围之内，对改变科学研究方向、目的和风气能起多大作用？
王：可以说是无能为力。因为涉及传统观念和理论的强有力约束，也涉及科研任务、科研经费、甚至科研人员升职、工资、就业等社会环境因素的制约。
就非生物成因气研究而言，探索性太强、争论太大，让学生介入的风险自然就很大，因此，我基本不让他们参与其中。仅让他们知道我在干什么，或参与野外考察采样，做些实验分析等。
我的学生进来后，我首先要考虑的是他们自身的兴趣和爱好，特别是毕业后的就业问题。在这种背景下，帮助他们选择和确定研究方向和选题，通常是给他们半年左右的时间查阅国内外文献，根据选题写出综合评述报告和研究方案。要求他们不要罗列文献，而是要有自己的观点，凝练出学位论文要解决的科学问题。这样一来他们对自己如何完成学位论文已心中有数，他们所了解和掌握的相关知识已远胜于我。在完成学位论文中，他们既有兴趣又有信心，我也乐得轻松、省事。
记：那您的学生当中有人接受您的无机成因气的理论吗？
“我没想过会和地质科学打一辈子交道，上中学时我的数理化成绩非常好，高考的时候没有报这个专业，当时不了解地质科学，不知道是怎么回事，谈不上喜欢。” 他对记者说。
“得服从国家分配……”虽然没有思想准备，但是张刘平还是在“国家需要”这个朴素的感召下，走上了一条后来他为之全心奋斗的油气勘探研究之路。
“我慢慢对自己所学的专业产生了兴趣，一件事情等你做长了以后，就会有感情。开始我不喜欢学习地质，更不愿意看石头，后来看石头看出感情来了，越看越喜欢。”如今已是年过半百的张刘平博士，描述着他与地质结下不解之缘的那些最初的日子。
上世纪80年代初，他毕业于北京大学地质系岩矿与地球化学专业，获得理学学士学位。在学校“爱国进步，民主科学”的熏陶下，张刘平获得了精细的系统化训练。
1983年，大学毕业的张刘平被分配到华北石油管理局勘探开发研究院。当时的研究院注重年青人的培养，他在26岁时便独立承担研究项目了。骨子里的那股子韧劲儿促使他在前人的基础上不断开拓创新。1995年，他晋升为高级工程师。这时的张刘平日趋成熟，随着环境的变迁和生活的磨砺，执着和坚韧成为他性格的一种特质。
2000年，对知识的渴望促使他又完成了在中国地质大学（武汉）地球化学专业的学习，其学位论文用英文撰写，顺利通过国际著名专家评审与答辩，获得理学博士学位。与许多不断求学的人一样，张刘平没有满足，他把目光投向下一个目标，到中国石油大学（北京）攻读博士后。在这两个阶段，他先后得到了阮天健、费琪和金之钧教授严谨治学的教育，“君子治学处事，立志高远却又基础扎实，胸襟开阔更能兼察微理”，导师们用自己的言行为这种君子之风做了很好的诠释。
2002年博士后出站，他来到中科院地质与地球物理研究所工作。具有多年基层实际工作经验的他在中科院严谨的基础研究氛围中，更养成了实事求是、理论联系实际、学术作风正派的良好素质。定格在脑海中为国献身的报国之志，在岁月的冲刷下，愈发亮眼。
张刘平的时间多是在实验室里，在计算机旁，在论文的字里行间。对于近乎“苦行”的求学历程，他其实是庆幸的，正是那些年辛苦的积累才成就了日后的厚积薄发。
30年间，张刘平从一个踌躇满志的莘莘学子，到崭露头角的青年才俊，再到知识渊博的博士，在他背后留下的则是一行行闪耀着智慧光芒和奉献精神的坚实脚印。他深邃的目光始终放眼未来，而那目光中的焦点，却始终落在祖国石油科技的发展。
突破性成果从基本概念开始
来到中国科学院以后，他全身心地投入到科研中，也是张刘平突破性成果越来越丰硕的开始。
他以流体为主线，从壳幔物质交换、壳内盆地流体活动以及地壳与大气圈的物质交换三方面，研究油气的生成、运移、储集与散失及相应的评价、预测理论与方法。今年，在他和团队的努力下，中国油气勘探技术再获重大进展――
在油气勘探技术系列中，地表油气地球化学是一种廉价、快速和直接的勘探手段，也是应用地球化学的一个重要分支。它要求以现代地球化学分析方法所取得的数据去帮助寻找油气藏。其理论基础是埋藏于地下几千米的油气藏中渗漏出的微量烃组分在周围岩石和地表土壤及它们所含的流体中形成多种地球化学晕，造成其中的烃类和相关化合物及其元素含量和同位素比值的变化。含油气盆地都会在地表或近地表呈现这种油气渗漏信号，这些油气信号在地表地球化学中被称为油气异常。
虽然经过80多年的发展，但地表油气地球化学仍然存在很多问题。一是地表干扰可造成“假异常”；二是地质条件的影响使得“真异常消失”；三是油气异常的多样性造成预测的多解性。这些问题的存在使得地表油气地球化学并未得到广泛应用。
地表油气地球化学的核心问题在于如何能够正确地获取油气异常信号，若能成功获取并应用这些异常，则将会在油气勘探领域发挥重大作用。
张刘平团队针对上述存在的问题提出了新的概念和方法，并取得了良好的应用效果。他们首先对油气异常开展研究，发现了多种形成机制和相应的多种类型的油气异常，对于不同类型的油气异常，采用不同的预测方式。
“已有的理论与方法之所以不能解决实际问题，往往是在基本概念上存在问题，因此研究工作有时需要从基本概念入手。”张刘平在采访时如是说。张刘平团队发现，不区分异常类型的做法会造成异常解释具有多解性，同时也是导致预测失败的重要原因之一。为减少多解性，他们建立了微渗逸（低强度、垂直）和渗逸（高强度、旁侧）两类油气异常的新概念和相应的预测方法。如果改了一个学科的基本概念，就得对这个学科中的许多理论和方法重新进行系统的研究。张刘平团队勇敢地承担了这种艰难的任务。
提取油气异常信号的重要环节是异常下限的确定。传统的异常下限确定公式实际上仅仅是线性变换，需要人为确定异常下限值，更不能区分不同类型的异常。
张刘平团队从油气异常新概念出发，重新对异常下限和不同类型异常间的界限进行了定义，并通过严格的数学推导建立了异常下限和不同类型异常间界限的理论公式。进而，运用统计学、运筹学、分形几何和人工神经网络等多种方法，并且创建和应用逻辑乘聚类分析这一新的数学方法，最终建立起分类识别油气异常的新方法。
针对地表干扰和地质条件对油气异常的影响造成预测成功率低甚至不能预测这一难题，张刘平团队通过研究机理，建立理论模型，采用小波分析等处理手段建立起消除干扰和影响的新方法。
煤炭是中国的第一能源,煤炭生产在中国国民经济中具有举足轻重的地位。中国东部许多老矿区的开采深度均在-800m以下,一些新建矿井的覆盖层厚度便达600m,开采深度为-1000m左右。因此,中国东部煤矿已经进入深部开采阶段。深部开采矿井均为高产高效矿井,对煤田地质工作提出了更高的要求,包括查明煤层中落差5m左右的断层、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空区的空间分布形态,同时查明与水文地质条件与瓦斯突出条件密切相关的煤层顶、底板岩性。
目前,煤矿深部开采中的地质勘探技术是以地球物理方法为先导,其它基础地质手段加以配合,依托计算机技术实现地质工作的动态管理是煤矿深部开采地质勘探的特点。其工作模式可分为三个层面:1)井田范围主要可采煤层开采地质条件评价;2)采区地质条件勘查;3)综采工作面地质条件超前探测。
而从现今的发展方向来看,煤矿深部开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据,查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统,把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型,实现地质资料的信息化、数字化和可视化,为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。
煤矿由于受矿井地质条件差、断层发育、煤厚变化大等地质因素的影响,造成生产接续紧张,单靠一种勘探手段很难摸清煤层赋存状况及构造发育规律,采用综合勘探方法,多种勘探手段结合并用,地面采用三维物探手段,井下先期施工多用途探巷,配合钻探及井下物探等手段,针对影响生产的地质因素开展各项专题研究,不断进行资料的动态综合分析,取得了较好的地质效果,为矿井的安全高效生产提供了有利的地质保障。
合理选择勘探目的层,充分利用井下巷道,以大流量、大降深的井下放水试验为主,钻探与物探相结合,多种方法相互验证、相互补充的综合水文地质勘探方法,是查清类似矿井水文地质条件,解放受水害威胁的下组煤的有效技术途径。
1 传统水文地质勘探
1.1 方法
受岩溶承压水威胁的矿井,底板突水是各类因素综合作用的结果,突水机理主要包括:1)岩溶裂隙水网络的发育情况,是发生底板突水的物质基础;2)隔水层的厚度及岩性特征,是突水的制约因素;3)采矿活动造成底板的破坏,是底板突水的诱导因素;4)断裂构造及原生构造裂隙的发育程度,是导致底板突水的关键因素;5)水压与矿压的偶合作用也是导致底板突水的重要因素。因此,水文地质条件的探查范围包括了岩溶裂隙水网络发育规律、隔水层的厚度及岩性变化、断裂构造及底板裂隙的发育规律及发育程度、含水层水位变化规律等。
1.2 传统方法的局限性
而任何一种单一的勘探方法,只能大致探明某一种突水因素,如:采用传统的地面钻探、抽水及注水试验,只能探明某一点的岩溶发育及富水情况,对于整个开采范围的富水规律难以有效的探明。另外,矿井突水是一个十分复杂的问题,不可能用一个统一的规律进行描述,也就是说,随着空间的变化,水文地质条件发生变化,各类突水因素在突水过程中的作用相互交替变化,如:断层导水型突水,构造的突水机理起到了主导作用,而底板破坏型突水,采矿动压是突水的关键因素。因此,要防止底板突水,就必须对各类突水因素进行全面探查,有针对性的实施综合治理,才能有效的防止水害事故的发生。对水文地质条件的探查,采用单一的探查方法显然是不够的。
2 采用综合方式进行地质勘探
2.1 采区地面地震勘探
采区设计前,通过采用地面地震勘探手段,查明采区构造形态和断层发育规律,查明煤层赋存状况及底板起伏形态,对影响开采的含水层富水性进行评价,并提出水害防治措施,为采区设计提供可靠的地质资料。
同时本阶段的主要工作也是进一步查明采区范围内的小构造,包括落差5m左右的断层、陷落柱和采空区的空间分布形态,根据采区衔接的要求,应提前布置实施。现已成熟的探测技术包括三维地震勘探、瞬变电磁法、矿井直流电法和钻探。地面物探方法较矿井物探方法施工简单,探测效率也高,但受到地表条件的限制。因此,在地表条件允许的前提下,三维高分辨率地震勘探技术是首选方法。
2.2 微动测深勘查
微动是一种在时间域和空间域都极不规则的震动现象。根据波动理论,微动记录既包含有体波也包含有面波。由于在大多数情况下,微动的震源是在地表面或海底面,在微动中的面波成分相对于体波成分来说占绝对优势,微动测深勘查方法就是利用这一占绝对优势的面波来反演地下地质结构的方法。同时,依据观测形式的不同微动测深探查主要分为一下几种形式:1)单点勘查。单点勘查方式观测台阵,一般由两个不同半径的同心圆(内接正三角形)组成,在圆心和圆周上内接正三角形顶点处各设置一套微动观测仪。这种观测方式勘查深度与台阵的大小成正比。根据勘查深度的要求,可采用由3个或3个以上不同半径的同心圆组成观测台阵;2)测线勘查。
在煤田勘查这种大面积勘探中,单点勘查已经不能满足生产要求。可采用测线(剖面)观测系统,获得S波速度剖面成果图。在测区内按一定间距布置这样的测线,可实现二维微动测深勘探,并反演测区三维S波速度结构,结合钻孔及其它地质资料,可进一步解释速度异常区域的地质意义;3)平面探查。在矿区或者要求更精细的勘探,在仪器数量足够多的情况下可采用平面观测,并反演测区三维S波速度体,从而圈出速度异常体或者面。
2.3 井下钻探及综合物探
在放水试验对主要含水层的富水性达到宏观控制(矿井、采区)的基础上,对富水区的每一工作面,针对不同的条件,采用各种物探手段,探明局部导水构造、隔水层变薄带及局部富水带,再用少量的钻探手段进一步验证,有针对性的重点布置注浆改造、疏水降压等治水工程。
1)井下直流电法透视:从大的范畴来说,井下直流电法透视仍属于矿井直流电法。其目的是探测采煤工作面内部的导水构造、底板含水层的集中富水带。许多矿区的研究和试验证明,井下直流电法透视是探测水文地质异常区最为有效的物探方法之一。2)TEM探测:瞬变电磁法(简称TEM),它是利用大功率的发射装置向铺设在地面的矩形线圈(或称发射框)发送双极性大电流,在电流开启和关断时,由于电磁感应作用产生电压脉冲,电压脉冲的衰减产生感应磁场(即一次磁场)。一次磁场随着时间的推移,在地下介质中产生涡流。地下涡流的变化又生产二次磁场,由于不同地质体其电性特征存在差异,其二次场的衰减亦存在差异。因此,通过研究二次场的衰减规律,可达到推测、分析地下地质异常体的目的。TEM探测可以探测不同高程的相对富水区,以便有针对性的采取防治水措施。3)弹性波CT:即地震层析成相技术,可以推测主要构造的发育情况,但由于该项技术起步比较晚,还有待于进一步完善提高。4)瑞利波:利用瑞利波探测技术可以对掘进巷道前方的地质异常体,特别是断裂构造进行超前探查,预防突遇断层出水。该项技术对于探测前方构造效果较好。
另外,通过坑透、槽波、脉冲干扰试验等手段,也可以探测地质及水文地质异常区。综上所述,对于受底板岩溶水害威胁的矿区,对水文地质条件的探查,应以各种规模的放水试验为主要探查手段,以此为基础,采用多种物探及钻探手段,对局部的水文地质异常区进一步查明,达到相互补充、相互验证,充分体现多种勘探方法的综合效应,可取得十分显着的技术效果。
3 结论
煤矿开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据,查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统,把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型,实现地质资料的信息化、数字化和可视化,为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。
参考文献
[1]田茂虎,马培智.埠村煤矿下组煤综合水文地质勘探方法[J].矿业安全与环保,2006,33(2):59-60,63.
[2]赵艳斌.综合地质勘探方法在煤矿生产中的应用[J].煤矿现代化,2008,4:49-50.
煤炭是中国的第一能源，煤炭生产在中国国民经济中具有举足轻重的地位。中国东部许多老矿区的开采深度均在-800m以下，一些新建矿井的覆盖层厚度便达600m，开采深度为-1000m左右。因此，中国东部煤矿已经进入深部开采阶段。深部开采矿井均为高产高效矿井，对煤田地质工作提出了更高的要求，包括查明煤层中落差5m左右的断层、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空区的空间分布形态，同时查明与水文地质条件与瓦斯突出条件密切相关的煤层顶、底板岩性。
目前，煤矿深部开采中的地质勘探技术是以地球物理方法为先导，其它基础地质手段加以配合，依托计算机技术实现地质工作的动态管理是煤矿深部开采地质勘探的特点。其工作模式可分为三个层面:1)井田范围主要可采煤层开采地质条件评价;2)采区地质条件勘查;3)综采工作面地质条件超前探测。
而从现今的发展方向来看，煤矿深部开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据，查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统，把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型，实现地质资料的信息化、数字化和可视化，为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。
煤矿由于受矿井地质条件差、断层发育、煤厚变化大等地质因素的影响，造成生产接续紧张，单靠一种勘探手段很难摸清煤层赋存状况及构造发育规律，采用综合勘探方法，多种勘探手段结合并用，地面采用三维物探手段，井下先期施工多用途探巷，配合钻探及井下物探等手段，针对影响生产的地质因素开展各项专题研究，不断进行资料的动态综合分析，取得了较好的地质效果，为矿井的安全高效生产提供了有利的地质保障。
合理选择勘探目的层，充分利用井下巷道，以大流量、大降深的井下放水试验为主，钻探与物探相结合，多种方法相互验证、相互补充的综合水文地质勘探方法，是查清类似矿井水文地质条件，解放受水害威胁的下组煤的有效技术途径。
1 传统水文地质勘探
1.1 方法
受岩溶承压水威胁的矿井，底板突水是各类因素综合作用的结果，突水机理主要包括:1)岩溶裂隙水网络的发育情况，是发生底板突水的物质基础;2)隔水层的厚度及岩性特征，是突水的制约因素;3)采矿活动造成底板的破坏，是底板突水的诱导因素;4)断裂构造及原生构造裂隙的发育程度，是导致底板突水的关键因素;5)水压与矿压的偶合作用也是导致底板突水的重要因素。因此，水文地质条件的探查范围包括了岩溶裂隙水网络发育规律、隔水层的厚度及岩性变化、断裂构造及底板裂隙的发育规律及发育程度、含水层水位变化规律等。
1.2 传统方法的局限性
而任何一种单一的勘探方法，只能大致探明某一种突水因素，如:采用传统的地面钻探、抽水及注水试验，只能探明某一点的岩溶发育及富水情况，对于整个开采范围的富水规律难以有效的探明。另外，矿井突水是一个十分复杂的问题，不可能用一个统一的规律进行描述，也就是说，随着空间的变化，水文地质条件发生变化，各类突水因素在突水过程中的作用相互交替变化，如:断层导水型突水，构造的突水机理起到了主导作用，而底板破坏型突水，采矿动压是突水的关键因素。因此，要防止底板突水，就必须对各类突水因素进行全面探查，有针对性的实施综合治理，才能有效的防止水害事故的发生。对水文地质条件的探查，采用单一的探查方法显然是不够的。
2 采用综合方式进行地质勘探
2.1 采区地面地震勘探
采区设计前，通过采用地面地震勘探手段，查明采区构造形态和断层发育规律，查明煤层赋存状况及底板起伏形态，对影响开采的含水层富水性进行评价，并提出水害防治措施，为采区设计提供可靠的地质资料。
同时本阶段的主要工作也是进一步查明采区范围内的小构造，包括落差5m左右的断层、陷落柱和采空区的空间分布形态，根据采区衔接的要求，应提前布置实施。现已成熟的探测技术包括三维地震勘探、瞬变电磁法、矿井直流电法和钻探。地面物探方法较矿井物探方法施工简单，探测效率也高，但受到地表条件的限制。因此，在地表条件允许的前提下，三维高分辨率地震勘探技术是首选方法。
2.2 微动测深勘查
微动是一种在时间域和空间域都极不规则的震动现象。根据波动理论，微动记录既包含有体波也包含有面波。由于在大多数情况下，微动的震源是在地表面或海底面，在微动中的面波成分相对于体波成分来说占绝对优势，微动测深勘查方法就是利用这一占绝对优势的面波来反演地下地质结构的方法。同时，依据观测形式的不同微动测深探查主要分为一下几种形式:1)单点勘查。单点勘查方式观测台阵，一般由两个不同半径的同心圆(内接正三角形)组成，在圆心和圆周上内接正三角形顶点处各设置一套微动观测仪。这种观测方式勘查深度与台阵的大小成正比。根据勘查深度的要求，可采用由3个或3个以上不同半径的同心圆组成观测台阵;2)测线勘查。转贴于 在煤田勘查这种大面积勘探中，单点勘查已经不能满足生产要求。可采用测线(剖面)观测系统，获得S波速度剖面成果图。在测区内按一定间距布置这样的测线，可实现二维微动测深勘探，并反演测区三维S波速度结构，结合钻孔及其它地质资料，可进一步解释速度异常区域的地质意义;3)平面探查。在矿区或者要求更精细的勘探，在仪器数量足够多的情况下可采用平面观测，并反演测区三维S波速度体，从而圈出速度异常体或者面。
2.3 井下钻探及综合物探
在放水试验对主要含水层的富水性达到宏观控制(矿井、采区)的基础上，对富水区的每一工作面，针对不同的条件，采用各种物探手段，探明局部导水构造、隔水层变薄带及局部富水带，再用少量的钻探手段进一步验证，有针对性的重点布置注浆改造、疏水降压等治水工程。
1)井下直流电法透视:从大的范畴来说，井下直流电法透视仍属于矿井直流电法。其目的是探测采煤工作面内部的导水构造、底板含水层的集中富水带。许多矿区的研究和试验证明，井下直流电法透视是探测水文地质异常区最为有效的物探方法之一。2)TEM探测:瞬变电磁法(简称TEM)，它是利用大功率的发射装置向铺设在地面的矩形线圈(或称发射框)发送双极性大电流，在电流开启和关断时，由于电磁感应作用产生电压脉冲，电压脉冲的衰减产生感应磁场(即一次磁场)。一次磁场随着时间的推移，在地下介质中产生涡流。地下涡流的变化又生产二次磁场，由于不同地质体其电性特征存在差异，其二次场的衰减亦存在差异。因此，通过研究二次场的衰减规律，可达到推测、分析地下地质异常体的目的。TEM探测可以探测不同高程的相对富水区，以便有针对性的采取防治水措施。3)弹性波CT:即地震层析成相技术，可以推测主要构造的发育情况，但由于该项技术起步比较晚，还有待于进一步完善提高。4)瑞利波:利用瑞利波探测技术可以对掘进巷道前方的地质异常体，特别是断裂构造进行超前探查，预防突遇断层出水。该项技术对于探测前方构造效果较好。
另外，通过坑透、槽波、脉冲干扰试验等手段，也可以探测地质及水文地质异常区。综上所述，对于受底板岩溶水害威胁的矿区，对水文地质条件的探查，应以各种规模的放水试验为主要探查手段，以此为基础，采用多种物探及钻探手段，对局部的水文地质异常区进一步查明，达到相互补充、相互验证，充分体现多种勘探方法的综合效应，可取得十分显著的技术效果。
3 结论
煤矿开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据，查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统，把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型，实现地质资料的信息化、数字化和可视化，为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。
参考文献
[1]田茂虎，马培智.埠村煤矿下组煤综合水文地质勘探方法[J].矿业安全与环保，2006，33(2):59-60，63.
[2]赵艳斌.综合地质勘探方法在煤矿生产中的应用[J].煤矿现代化，2008，4:49-50.
