综合测井在胶东西岭金矿床深部开采技术条件研究中的应用.pdf
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1、综合测井在胶东西岭金矿床深部开采技术条件研究中的应用收稿日期:2 0 2 3 0 3 2 8;修订日期:2 0 2 3 0 4 2 6;编辑:曹丽丽基金项目:山东莱州西岭金矿床深部岩矿工程力学性质、地温及流体成矿机理研究(编号:S D S S 2 0 2 0 0 7 8 0 Y T 0 5 0)作者简介:王玉(1 9 8 8),女,山东招远人,工程师,主要从事地质矿产勘查及地球物理深部探测研究;Em a i l:6 9 1 3 1 4 0 6 5q q.c o m*通讯作者:李肖(1 9 8 7),男,河北衡水人,工程师,主要从事地质矿产勘查方面的研究;Em a i l:l i x i a o
2、 w o r d h o t m a i l.c o m王玉1,李肖2*,唐德龙1,黄建强3,宋林君1,尹剑飞2(1.山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队,山东 招远 2 6 5 4 0 0;2.山东黄金地质矿产勘查有限公司,山东莱州 2 6 1 4 0 0;3.山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队,山东 临沂 2 7 6 0 0 0)摘要:西岭金矿床位于三山岛金矿床深部,是目前我国勘查深度最大的矿床,随着矿床勘探开发深入,已有评价结果已无法满足深部矿体勘探开发要求。本文通过三侧向电阻率、密度和声波测井成果,结合钻孔工程地质编录、岩石物理力学性质样品测试,研究矿床深部工程地质条件。通过自然电位
3、、三侧向电阻率和井径测井成果,结合钻孔水文地质工程地质编录,研究矿床水文地质条件。应用井温、自然伽马测井技术,结合深井实验室资料,研究矿床开采可能引起的热害、放射性伤害及冲击地压与岩爆等井下灾害等环境地质条件。总结了矿床深部的开采技术条件变化规律,为深井开采和热防护工程提供可靠的技术参数和技术指导。关键词:深部开采技术;综合测井;工程地质;水文地质;环境地质中图分类号:P 3 4 5 文献标识码:A d o i:1 0.1 2 1 2 8/j.i s s n.1 6 7 2 6 9 7 9.2 0 2 3.0 8.0 0 4引文格式:王玉,李肖,唐德龙,等.综合测井在胶东西岭金矿床深部开采技术
4、条件研究中的应用J.山东国土资源,2 0 2 3,3 9(8):2 3 2 8.WANGY u,L IX i a o,TANGD e l o n g,e t a l.A p p l i c a t i o no fC o m p r e h e n s i v eL o g g i n g i nR e s e a r c ho nT e c h n i c a lC o n d i t i o n so fD e e pM i n i n go fX i l i n gG o l dD e p o s i t i nJ i a o d o n gA r e aJ.S h a n d o n
5、gL a n da n dR e s o u r c e s,2 0 2 3,3 9(8):2 3 2 8.0 引言西岭金矿床位于三山岛金矿床深部,是目前我国勘查深度最大的矿床1。山东黄金集团在前期做过大量的基础地质勘查与科研工作。目前,西岭金矿床已进入深部勘探阶段2。在前期地质勘查过程中,矿床成矿机理及矿床开采技术条件的研究多位于矿床浅部。鉴于该矿区矿体埋藏深度较大,随着矿体开采深度的增加,对深部矿体地温、地压产生的热害、岩爆等研究不足,已无法满足深部勘探开发要求,有必要开展矿体深部开采条件研究。自2 0 1 1年实施找矿突破战略行动以来,胶东金矿深部找矿取得了重大成绩,深部找矿的重大成果得
6、益于找矿技术方法的不断进步。地球物理测井作为地质家的眼睛,在油气勘探领域应用非常普遍,然而在矿体深部开采技术条件研究中应用的很少。本文通过地球物理综合测井技术、钻孔工程与水文地质编录、岩石物理力学性质样品测试,结合深井实验室资料,从矿床深部的水文地质、工程地质及环境地质方面研究矿床深部开采技术条件3。1 测井实施情况矿区主要为第四系沙土覆盖,西部出露太古宙胶东群变质岩。矿区内侵入岩为中生代花岗岩:晚侏罗世玲珑花岗岩,以岩基的形式发育;早白垩世郭家岭花岗岩,以岩株的形式发育,分布于三山岛断裂带的下盘4。矿区内主断裂总体呈舒缓波状。走向3 4 左右,倾向S E。断裂主要沿玲珑花岗岩与郭家岭花岗岩接
7、触带分布(图1)。研究区地处渤海海湾,位于三山岛西北部,近岸32第3 9卷第8期 山 东 国 土 资 源 2 0 2 3年8月及海底地形低平,竖井位置见图1。本次地球物理测井测试了2个钻孔,测井现场地形平坦,交通方便。Z K 7 2 1 3钻孔结构:06 0m,1 5 0mm;6 05 4 5.2 5 m,1 2 2 mm;5 4 5.2 526 0 7.8 7 m,9 8mm。Z K 9 0 9钻孔结构:02 9.6 4m,1 7 0mm;2 9.6 47 4.4m,1 5 0mm;7 4.43 8 9.3m,1 2 2mm;3 8 9.318 6 3.8 5m,9 8mm。测井工作使用仪器
8、为J G S 1 B综合数字测井系统(表1)5。1第四系;2牟平 即墨构造混杂带;3胶东侵入岩变质岩区;4胶北隆起区;5胶莱坳陷区;6胶南隆起区图1 胶东大地构造位置示意图2 主要测井内容及作用为评价西岭金矿区深部开采技术条件,本文利用综合测井方法,从水位、地温、裂隙发育、岩层位置等信息进行探测。主要采用地球物理测井方法,包括井温测井、自然伽马测井、三侧向电阻率测井、自然电位测井、井径测井、密度测井和声波测井6。通过三侧向电阻率、密度和声波测井成果,结合钻孔工程地质编录、岩石物理力学性质样品测试,研究矿床深部工程地质条件。通过自然电位、三侧向电阻率和井径测井成果,结合钻孔水文地质工程地质编录,
9、研究矿床水文地质条件。应用井温、自然伽马测井技术,结合深井实验室资料,研究矿床开采可能引起的热害、放射性伤害及冲击地压与岩爆等井下灾害等环境地质条件。3 地球物理测井结果在矿床西北部和东南部分别选取钻孔Z K 9 0 9和Z K 7 2 1 3开展地球物理测井,根据测井结果分析矿床工程地质条件、矿床水文地质条件、环境地质条件,总结了矿床深部的开采技术条件变化规律7。表1 测井工作参数钻孔编号探管型号测量参数测量方式测量速度采样间距Z K 7 2 1 3、Z K 9 0 9Z H 2型组合探管自然电位下行2 0 m/m i n1 0 c m井温、三侧向电阻率、自然伽马上行1 0 m/m i n1
10、 0 c m密度上下行组合8 m/m i n1 0 c mJ 4 1 1井径探管井径上行1 0 m/m i n1 0 c m声波探管声波上下行组合1 0 m/m i n1 0 c m3.1 水位的确定(1)Z K 7 2 1 3水位的确定比较容易,多个参数在孔深4.5m处对水位有异常显示(图2)。主要有井温、自然电位、三侧向电阻率、声波速度8。(2)由于声波速度这个参数是在探管进入水面以下之后开始测量的,所以在探管入水之前与入水之后会有明显的变化,据此可确定水位深度(图3),Z K 9 0 9近接收、远接收、声波时差3个参数在入水之前数值都是0,在探管下到5m附近3个参数开始测量,据此可大致确
11、定水位线在5m附近。图2 Z K 7 2 1 3水位确定示意图3.2 地温变化规律Z K 7 2 1 3孔井温测试结果表明,区内地温随深度增加呈线性递增,浅部地表以下1 0 0 m的温度42第3 9卷第8期 山 东 国 土 资 源 2 0 2 3年8月图3 Z K 9 0 9水位确定示意图1 3.4 8,深部25 0 0m的温度6 9.0 4,每百米自然增温2.3 2。综合钻孔地温梯度变化规律可知,该区域平均地温梯度为每百米自然增温2.1 2。该地区温度变化属于正常范围(图4、图5)。在以岩浆岩为主的地区,富水性较好的岩层,存在裂隙发育、岩石破碎或岩层孔隙度较大的现象,体现在地球物理特征上为对
12、应的井径变大,岩层的导电能力增强,电阻率变小。三侧向电阻率参数与岩石导电性和孔隙度密切相关,井径、声波速度与岩层破碎程度相关,因此可用这些参数辅助裂隙发育推断及确定岩层出水位置。图4 Z K 7 2 1 3井温曲线3.3 裂隙发育推断及出水位置的确定本次测井工作在Z K 7 2 1 3孔发现7处出水部位(图6)。将钻孔的地质编录资料与本次测井结果结合可知,存在导水裂隙发育的井段井壁掉块,井径变大;对应声波参数较杂乱,声波速度降低,波速基线不明显,反映出这几处存在岩石破碎情况,且破碎图5 Z K 7 2 1 3温度梯度曲线较严重;岩石三侧向电阻率参数降低,推测此处为出水部位,使得该段岩层较上下两
13、侧导电性增强。图6 Z K 7 2 1 3出水位置示意图本次测井工作在Z K 9 0 9孔发现2处出水部位(图7)。将钻孔的地质编录资料与本次测井结果52第3 9卷第8期 技 术 方 法 2 0 2 3年8月图7 Z K 9 0 9出水位置示意图结合可知,12 9 3.213 4 4.9m、14 3 0.614 4 8.7m段井壁掉块,井径变大,反映出该处存在岩石破碎情况;对应自然电位升高,综合判断该处为出水部位,推断存在导水裂隙发育。3.4 岩层位置的确定及放射性评价由于不同岩性地层具有不同的密度,因此可以用密度参数划分地层9。根据2个钻孔的地质编录资料可知,钻孔岩性由浅至深大体可分为第四系
14、、变辉长岩、二长花岗岩、绢英岩化花岗岩和似斑状黑云花岗闪长岩。通过自然伽马和密度曲线分析不同岩性的不同测井参数特征,对钻孔岩性进行划分(图8、图9)。岩石分界异常特征明显。变辉长岩与二长花岗岩前者自然伽马低于后者,在密度参数上前者高于后者,两者交界处形成一个台阶1 0。片麻岩在密度参数上特征显示鲜明,相对于变辉长岩呈明显的低值异常反映,接触界线清楚;绢英岩化花岗岩其原岩为二长花岗岩,在各项地球物理参数中,大多与二长花岗岩接近,无明显区分。似斑状黑云花岗闪长岩图8 Z K 7 2 1 3岩层划分示意图图9 Z K 9 0 9岩层划分示意图一般在于孔底,因钻孔岩屑沉积,测量探管一般未达到其对应深度
15、便遇阻,数据量有限,仅凭现有数据分析其与上部岩层无明显物探测井界限。依据 电离辐射防护与辐射源安全基本标准(G B 1 8 8 7 12 0 0 2),通 过 本 次 地 球 物 理 测 井 对Z K 7 2 1 3、Z K 9 0 9两个钻孔进行岩层天然放射性检测,自然伽马曲线放射性总体处于较低水平,曲线相对稳定,评价总体不超标(图8、图9)。3.5 岩石物理力学性质方面岩石物理力学试验研究以室内岩石力学参数测62第3 9卷第8期 山 东 国 土 资 源 2 0 2 3年8月定为主。分别采用岩石天然密度试验、岩石颗粒密度及孔隙率测试、抗拉试验、单轴抗压及弹性模量试验和直剪试验,严格按照 工程
16、岩体试验方法标准(G B/T5 0 2 6 62 0 1 3)的标准对岩石密度、颗粒密度、孔隙率、单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、黏聚力和内摩擦角进行测定1 11 2,得到8个钻孔不同深度范围内岩芯的实际岩石物理力学参数,通过对各个力学参数进一步计算统计,得到各类岩石各种力学参数的平均值(表2)。表2 岩石物理力学性质试验结果平均值统计表野外定名天然密度颗粒密度s孔隙率饱和抗拉强度t单轴抗压强度饱和抗剪强度直剪饱和R c黏聚力内摩擦角饱和弹性模量E5 0g/c m3g/c m3%MP aMP aMP a1 04MP a泊松比5 0变辉长岩2.9 52.9 70.5 86.5 29 5
17、.8 31 8.5 85 2.0 07.9 40.2 4二长花岗岩2.6 22.6 72.2 55.2 96 8.3 71 5.7 85 4.2 82.6 30.2 0黄铁绢英岩化花岗岩碎裂岩2.6 92.7 42.0 15.6 15 6.4 31 3.0 44 3.0 34.5 90.2 4黄铁绢英岩化碎裂岩2.8 62.9 63.7 02.2 43 5.0 36.2 44 6.9 81.4 70.2 2绢英岩化花岗岩2.6 42.6 81.8 75.0 34 7.6 21 3.1 34 4.9 54.1 70.2 1似斑状黑云花岗闪长岩2.6 32.6 40.6 69.7 58 4.4 7
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