用地质编录仪进行采煤工作面地质编录研究

王 波

冀中能源股份有限公司章村矿地测科 河北 邢台 054100

1 问题的提出

地质编录是煤矿的一项基础性地质技术工作,目前仍采用的是人工井下收集第一手地质资料后井上进行处理。随着采煤机械化程度的提高,采掘工艺的更新,要求矿井地质编录工作朝着细、准、快的方向发展。以新技术、新方法、新装备来改变矿井地质编录工作面貌,寻求新的地质信息记录方法和处理方法被提到日程上来。地质编录仪的成功应用,为采掘工作面快速进行地质编录工作提供了新的方法。

2 矿井地质摄影编录的三个基本问题

(1)矿井地质摄影编录作业方法及步骤。矿井地质摄影测量作业方法,分为现场作业和室内作业两部分。现场作业的目的是摄取供室内作业使用的合格影像;室内作业包括影像处理,判读量测和结果计算等。

现场作业:现场作业的过程,就是利用井下摄影相机对所选地段的地质现象,摄取合格的影像记录的过程。编录内容可以是巷道的一般编录,也可以是地质构造和特殊地质现象的编录。

室内作业:现场作业完成后,即转入室内作业。室内作业是取得最后成果的关键环节,由专业软件完成,其主要内容是:①岩性与岩层界面的判读:不同岩性以不同的灰度来显现的,各类岩层的结构、断口等特征在照片上也会呈现一定的差异。②地质构造现象的判读:不同的地质构造具有不同的地质特征,这些特征在电子屏幕上清晰可辨,这样就可根据所观察到的这种特征,确定出岩层的层位、冲刷现象、断层、褶曲以及裂隙等等。③量测计算:量测工作是摄影测量作业取得最终有用参数的环节。矿井地质摄影测量作业的量测内容有两个目的,一是比例尺量测、一是地质界面产状的量测,主要的量测计算环节由专业软件自动完成。

误差问题:误差问题在引用近景摄影测量方法时,是一个比较令人关注的问题。这里所说的误差问题指的是矿井地质摄影测量系统的结果与同类专用仪器的量测结果相比较而得出的相对误差,有两个环节容易引起误差:仪器本身的误差及作业方法产生的误差。

标准流程:实际工作中,我们总结出数码编录工作的标准流程,分10个步骤完成,其中①是外业准备,②是外业工作,③-⑩是内业工作。

①井上准备预编录地点基本位置信息,并填写标准表格;

②入井拍照,取得一组照片,存入SD卡;

③升井读卡,筛选图片,有用的图片入库备用,其余删除;

④对入库图片进行录入;

⑤对入库图片进行编辑:勾画分层界线、标注岩性及尺寸;

⑥据已标注的图片,画出局部素描图,存储备用;

⑦分析构造现象,划分构造类型,并确定具体类型及参数;

⑧绘制简易写实图卷;

⑨自动生成写实剖面;

⑩编录成果打印。

(2)矿井地质摄影编录配套仪器设备。井下摄影相机:选用本质安全型数码相机,配备防爆光源,构成便携式井下摄影系统,完成地质编录井下拍摄任务。

井下摄影光源:要在井下全黑环境中拍摄到清晰的地质图像信息,必须解决光源问题,并且要求:第一满足防爆要求;第二光照度满足对井下构造的拍摄需要;第三体积小,重量轻携带方便。目前的系统采用KD型组合防爆摄影灯。

(3)矿井地质摄影编录自动成图技术。井下拍摄的大量地质图片需要及时处理,才能迅速获取编录成果;随着时间的推移编录成果会越来越多,存在成果管理的问题;一线技术人员和决策领导需要及时查询地质成果,因此要解决海量地质信息的快速查询问题;最后的编录成果要以图纸的方式提交,存在自动成图问题。上述问题的解决程度,直接影响地质摄影编录系统的应用效果,CMEE0608C型地质摄影编录系统提供的编录软件,较好的解决了上述问题,实现了地质照片的快速编辑、快速成果查询和自动成图功能,基本解决了内业工作的数字化和自动化。

3 应用事例

章村矿3109工作面是一个地质构造比较复杂的煤矿,主采2号煤,是章村矿4231采区首采面,采掘工作经常遇到各种复杂的地质变化。

根据实际采高对摄影照片位置进行合理调整,以满足成图需要。图片调整的目的是用局部素描图的方式表现煤壁可见及预测部分的煤层结构及地质构造现象,编录软件还可以根据地质工程师的合理推测,对拍摄区域以外的顶底板岩性结构进行预测。

图1是对应的局部素描图,系根据位置调整后的结果所做出的局部素描图,由编录软件自动完成。

图1 对应的局部素描图

4 结论

基于近景摄影测量理论的煤矿地质摄影编录方法,能够把井巷工程揭露的地质构造现象真实、准确的记录下来,并能永久的保存,需要时可以随时再现井下构造现象的原状,供观测分析和提供有用数据,这一点手工素描根本无法做到。但在摄影环节,摄取相片的合格率相对较低,在这方面需进一步进行改进,提高摄影相机相片的合格率。

外业方面,建立了一整套适合煤矿井下作业的数码式编录方法,可以大大减轻现场劳动强度,减少井下作业时间,改善了地质人员的劳动条件;内业方面,基于“标准照片”的编录软件,通过描摹地质照片完成地质写实图,操作简单,易于掌握。

用摄影方法记录井下地质信息,是一种简单实用的地质编录方法,为非专业人员从事专业工作创造了条件,在一定程度上解决了目前地质专业人员缺少,不能满足矿井地质工作需要的问题。