勘探线剖面图斜孔投影及绘制.pdf

2 0 1 3年第 1 2期 中州煤炭 总第2 1 6期 勘探线剖面 图斜孔投影及 绘制 刘柏 根 中煤科 工集团 西安研 究院 陕西 西安7 1 0 0 7 7 摘要 在钻孔深度较小的情况 下 绘制勘探线剖面 图上的钻 孔柱状 时 由于钻孔偏 斜引起 的误差较小 可以忽 略不计 随着钻孔深度的加大 随之加大 的钻孔偏斜引起的绘 图偏差 已不容忽视 绘 图时若要考虑钻孔偏斜 引起的绘图偏 差 绘 图难度和工作量将大大增加 采用 V B 6 0语言对 A u t o C A D 2 0 0 8进行 二次开发 编制 了 基于勘探线剖面图的 考虑孔斜换算的投影柱状 自动绘制软件 实现 了勘探 线剖面投影柱状 的精确绘制 关键词 勘探线 剖面图 斜孔 钻孔柱状 计 算机绘 图 中图分类号 P 6 2 3 6 文献标 志码 A 文章编 号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 3 1 2 0 0 6 2 0 3 P r o j e c t i o n a n d Dr a w i n g o f I n c l i n e d B o r e h o l e s i n S e c t i o n o f E x p l o r a t i o n L i n e Li u Ba i g e n X i a n R e s e a r c h I n s t i t u t e o fC h i n a C o a l T e c h n o l o g y a n d E n g i n e e r i n g G r o u p C o r p X i a n 7 1 0 0 7 7 C h i n a Ab s t r ac t I n t he c o n di t i o n s o f s ma l l e r d r i l l i n g d e p t h t h e e r r o r c a u s e d by bo r e ho l e de vi a t i o n i s s ma l l wh i c h c a n b e i g n o r e d wh e n dr a wi ng t h e bo r e h o t e c o l u mn a r s e c t i o n o f e x pl o r a t i on l i ne o n t h e g r a p h W i t h t he i n c r e as i n g o f t he dr i l l i ng d e pt h t he i n c r e a s i ng d r a wi n g d e v i a t i o n c a us e d b y b o r e h o l e d e v i a t i o n h a s n o t be e n a l l o we d t o i g no r e I t wi l l g r e a t l y i n c r e a s e t h e d i ffic ul t y a n d wo r kl o a d o f d r a wi n g o nc e c o n s i de r i n g bo r e h o l e de v i a t i o n c a u s e d b y t h e d e v i a t i o n I n t hi s p a pe r VB 6 0 l a n g u a g e wa s u s e d t o c a r r y o ut t h e s e c o n da r y d e v e l o p me n t o f Au t o CAD 2 00 8 a n a u t o ma t i c d r a wi n g s o f t wa r e wa s a l s o f o r mu l a t e d b a s e d o n t he s e c t i o n o f e x p l o r a t i o n l i ne a n d c o n s i d e r i ng t h e c o n v e r s i o n o f b o r e h o l e i n c l i n a t i o n f o r p r o j e c t e d c o l u mn a n d r e a l i z e d h i g h l y e f f i c i e n t a n d a c c u r a t e d r a wi n g o f t h e p r o j e c t e d c o l u mn o f t h e s e c t i o n o f e x pl o r a t i o n l i n e Ke ywo r ds e x p l o r a t i o n l i n e p r o f i l e i n c l i n e d b o r e h o l e b o r e h o l e c o l umn c o mp ut e r dr a wi n g 勘 探 线剖面 图是 沿勘探 线将 地形 与钻孔 实 际揭 露和推断的地层 岩体 构造等内容投影到勘探线剖 面上 绘制 而 成 该 图可 以 反 映 出 剖 面 上 的岩 性 煤 岩 体界限 断层特征及构造形态等 是构造分析 储量 计算 和采 矿设 计 的基 础 图件 之 一 其 中 钻 孔 柱状 是勘 探线 剖面 图上最 重要 的元素 在煤 田勘 查 钻孔 施工 中 由于地 层条件 现有 钻探 技术 和人 为操 作等各种原因 钻孔偏斜很难避免 当钻孔发生偏 斜 后 钻 孔轨 迹是 一 条偏 离 于 勘探 线 剖 面 的 三维 曲 线 为了保证勘探线剖面图的实用性和可靠性 发 生 偏斜 的钻孑 L 应先 进 行 孔斜 换 算 再 将 其 投影 到 勘 探线剖面上 收稿 日期 2 0 1 3 0 8 1 5 基金项 目 中 煤 科 工 集 团 西 安 研 究 院 自筹 基 金 科 技 创 新 项 目 2 0 1 3 X AY B Z 0 0 2 作者简介 刘柏根 1 9 8 0 一 男 湖南平江 人 工程师 硕士 2 0 0 7年 毕业于西安科技大学 现从事煤 与煤层 气地质勘查 技术研究 与管理 工作 6 2 1 研 究 意 义 2 O世 纪 9 0年代 我 国的煤 田勘 查 孑 L 深 度 普 遍 较小 平均 小于 5 0 0 m 钻孔 偏斜 一般不 大 当时 的 地质 图件 主要 以手 工绘 制 为 主 过 多 地关 注 钻 孔 偏 斜会加大工作量 所 以常常忽略掉钻孔偏斜引起的 误差 用 直孔柱 状 假设 无 偏 斜钻 孔 来 替 代勘 探 线 剖 面投 影柱状 随 着 我 国煤 炭开 采 向深 部 逐 步延 深 钻 孔勘 查 的深度也 在逐 渐加 深 孔 深大 于 1 0 0 0 m 的煤 田勘 查钻孔已屡见不鲜 在勘查钻孔逐步加深和计算机 绘图质量 日益提高的双重背景下 是否仍然可以忽 略钻孔 偏斜 引起 的误 差 用 直 孔柱 状 来 替 代勘 探 线 剖面投 影柱 状 理论上 假设一个符合 煤 炭地质勘查钻孔质 量标准 MT T 1 0 4 2 2 0 0 7 的深 1 0 0 0 m钻孔 始 终朝一个方 向偏斜 且其偏斜 的天顶角正好等于标 准 中允 许 的最 大 值 终 孑 L 时 水 平 偏 差 同 一 水 平 面上 偏 斜 钻 孑 L 与 假 设 无 偏 斜 钻 孔 的 坐 标 距 离 2 0 1 3年第 1 2期 刘柏根 勘探线剖面图斜孔投影及绘制 总第 2 1 6期 9 9 0 2 m 深度偏差 孔长相等偏斜钻孔与假设无偏 斜钻孔的标高距离 1 7 5 1 m 表 1 若以 1 1 0 0 0 比例 尺 的剖面 图为 例 由水 平 偏 差 和 深度 偏 差 引起 的图纸偏 差 将分 别达 到 9 9 0 1 7 5 c m 表 1 假设偏斜钻孔水平 深度偏差计算 注 假设各点测得 的偏斜方位角均相 同 实践 中 笔者对陕西省黄陇侏 罗纪煤 田彬 长矿 区杨家坪井 田勘探期间施工的 1 0 8 个钻孑 L 的钻孑 L 偏 斜进行统计 孔深 6 0 0 1 1 0 0 m 水平偏差 1 6 7 9 3 3 5 4 9 4 m 深度 偏 差 0 4 3 5 2 0 4 0 m 图 1 且钻 孑 L 越深 偏 差越 大 通过 分析 可 以看 出 在钻 孔 深度 逐 渐加 深 的趋势 下 由钻 孔 偏 斜 引 起 的水 平 偏 差 和 深度偏差 已不容忽视 钻孔深度区间 m b 深度偏差 图 1杨家坪井 田勘探孔钻 孔偏斜 统计 2斜 孔投影及绘制 常 规计 算 机 绘 制 钻孔 柱 状 图 是 在进 行 比例 尺 换算后 用 2根垂直线代表钻孔柱 在不同位置用等 宽 的水平 线代 表地 层 分 界 线 然 后 在 不 同的 钻孔 段 用各 种岩 性符 号 进 行 填 充 形 成 钻孔 柱 状 其 中有 很 多的重复性劳动 比如地层分界线的绘制和岩性 符号的填充等 如果这些重复性劳动由计算机程序 来完成 可以极大地提高工作效率 当前 绘 制 钻 孔 柱 状 图 的 软 件 主 要 是 A u t o C A D 软件 和 M a p G I S软件 因这 两个 软 件 均具 有 开 放性 的二次开发接 口 大多数研究者都是在这两个 软件 平 台的基础 上进 行 二 次 开发 形 成 柱 状 图 自动 成 图 的程序 但这些研究都主要集中在对直孔柱状 自动 成图方面 很少有考虑孔斜换算 的勘探线剖面投影 柱 状 的 自动 成 图研 究 若要考虑孔斜换算 计算机 自动成 图的难度大 大提高 按 照 煤 炭地质勘查钻孔 质量标准 则 1 个 1 0 0 0 m深的钻孔至少会有 2 O个测斜点 图中钻 孔柱是由至少 2 O个坐标点连接而成的折线 另外 要让岩性符号的填充 随着折线的方 向变化而变化 始终保持在钻孑 L 段中 也是一个难题 笔者运用 V B A u t o C A D成 功开 发 了基于 勘探线 剖 面投影 的柱 状 自动绘制软件 在杨家坪井田勘探期间 运用该软件 取得 了 良好 的应 用效 果 2 1开发 平 台 采 用 V B 6 0语 言对 A u t o C A D 2 0 0 8进 行二 次开 发 采用 E x c e l 2 0 0 3进行 数据存储 与通信 软件在 Wi n d o w s X P系统下 调试 通过 2 2数 据准 备 应用 E x c e l 统 计钻 孔 岩性 分 层 和进 行 孔 斜投 影 换算 可以方便进行数据处理 统计分析与计算 而 且操 作简 单 钻孔 岩性 分层 表 的表头 如 图 2所示 图 2钻孔岩性分层表表头 孔斜计算成果表的表头如图 3所示 需要指出 的是 目前 地质 行业 内 尚未 形 成 统 一 的钻 孔 岩 性 分 层表 和孔斜 计算 成 果 表 因此 各单 位 的表 头 设计 会 略有不 同 软件需要读取的数据有 钻孔岩性分层 表 中的深度 岩石名称 层厚 孔斜计算成果表中的 计算点深度 标高和垂 走 向投影在勘探线剖面上 的平距 累计 2 3 绘 图程序 1 柱状轮廓的绘制 煤 田勘探孔一般每 5 0 m 孔段距设 1 个测斜点 对于标志层位置 如煤层等 可用平均孔段距法近似计算孔斜 在确定了投影方 63 2 0 1 3 年第 1 2 期 中州煤炭 总第 2 1 6 期 勘探线方位 8 X 孔 口 地区磁偏角 坐标 y 地层走向 v Z 测斜数据 计算点坐标 勘探线剖面上投影 测 校正 计 垂直投影 走向投影 斜 天 方 磁偏 算 孔段 孔 段 孔段 孔段 塞 顶 位 后 方 点 纵 横 标 方 位 投 影 方 位 投 影 角 角 位角 深 坐 坐 高 与勘 在勘 与岩 在勘 度 标 标 探线 探线 累计 层走 探线 累 汁 度 方位 剖面 向方 剖面 的夹 上的 位的 上的 角 平距 夹角 平距 图 3孔斜计 算成 果表 表头 法 垂 向投影 或 走 向投 影 后 以孔 口作 为 原 点 0 0 即可计算出各测斜计算点在剖面上 的累计平移 距 离 X 和垂 直深 度 一Y i 所 以坐 标 Y i 的 连 线 即可形成 剖 面柱 状 的 中轴 线 由此 可 用 完成 钻 孔 柱外部 轮廓 的绘 制 2 地层分 界线 的 绘制 在 剖 面柱 状 上 自上 而 下 绘制 岩心分 层底 界 事 实上 钻孔综 合成 果 中各分 层底界深度和孔斜计算点深度都是孔口到该位置的 孔 段实 际斜 长 图 4 A C为 钻 孑 L 2个 连续 的孔 斜 计算点 曰为某分层底 界 A B为分层底界到上邻孑 L 斜 计算 点 的实 际 距 离 钻 孑 L 孔 段 A C投 影 到 勘 探 线 剖 面上 的长 度 为 A C S q r t A E C E 其 中 A E A C c o s O t O l 为 天 顶 角 C E长 度 因投 影 方 法 的不 同而不 同 B 为该 分 层底 界 B 在 剖 面 上 的投 影 则 A B A B X A C A C 以上 邻 孔斜 计 算 点 为 圆心 作一 个半径 为 A B 的 圆 A C 根 据 孔斜 计 算点 已绘 出 与 圆 的交 点则 为 B 点 图 4 钻 子 L 孔段投 影示意 关键代码如下 S e t o b j P o l y l i n e o b j Mo d e l S p a c e A d d P o l y l i n e A c 坐 标数组 画线段 A c S e t o b j c i r c l e o b j M o d e l S p a c e A d d C i r c l e A 点坐标 A B 长度 画圆 i n t P o i n t o b j P o l y l i n e I n t e r s e c t Wi t h o b j c i r c l e a c E x t e n d T h i s E n t i t y 求 曰 点坐标 3 岩性符号填充 剖面柱状 的岩性填充要考 6 4 虑岩心分层与孔斜计算点的空间组合关系 分两种情 况 岩心处于两个连续孔斜计算点之间 图 5 a 其填充要 素 为 叙述 方便 暂将 位 于 同一 水平 上所 有 的点或线定义为一个填充要素 的剖面平移距离均受 孔斜计算点 A c 控制 孔斜计算点位于岩心顶底 板之 间 图 5 b 因岩 心处 于 2个 不 同的孔 段而 应 分别进行填充 其 B 点 以上的填充要素平移距离受 孔斜计算点 A c 控制 点以下的填充要素平移距 离受孔斜计算点 B D 控制 同时由于 点上下孔 段岩性相 同使 得上下填充要 素具有相关 性 为保 证 图 形美观 填充要素 1 和填充要素 2应该不相 同 即如