技术方法与工作量

技术路线、执行过程和完成的工作量~

一、技术路线
1）在工作区内以往水文地质工作成果的基础上，充分收集工作区相关社会环境状况、地质环境背景、地下水环境地质问题和地质资源方面的资料，对其进行综合分析研究和二次开发。
2）围绕项目总体目标和工作任务，以严重缺水地段和乡村为本次勘查工作的重点，结合地面调查布置一定量的地球物理勘探工作，以查明其水文地质条件、地下水类型及其赋存规律和开发利用条件，并在此基础上确定最佳水文地质钻探施工位置。
3）在地下水勘查工作中，按照“探采结合”的原则进行水文地质钻探示范工程，所布置的钻孔既能满足勘查工作的需求，又可用来作为开采井提供当地村民使用，直接解决群众饮水困难。
4）加强综合研究，研究和分析不同类型缺水地区水文地质条件、地下水类型及其赋存规律和开发利用条件，及时总结缺水区不同地下水类型的有效勘查技术方法和找水经验，提出不同类型区的找水方向，编制地下水开发利用区划，以指导其他同类地区地下水开发工程的施工，为地下水资源的可持续开发提供水文地质依据。
5）设立以各参加单位的技术骨干及聘请的老专家为成员的项目综合组，加强交流与合作。
6）认真执行中国地质调查局有关规定以及南京地质调查中心质量管理体系，确保勘查工作的质量。
勘查工作按以下步骤进行：收集研究资料→路线踏勘→编写设计→野外勘查（水文地质测绘、地球物理勘查与水文地质钻探）→室内综合研究→报告编制→建立数据库（图1-1）。

图1-1 勘查工作程序图

二、执行过程
河南抗旱找水打井工作大致可分如下5个阶段：
（一）接受任务、成立队伍和调配器材
南京地质调查中心成立项目领导小组和“河南抗旱找水打井行动”突击队。
2011年2月24～25日，国土资源部副部长、中国地质调查局局长汪民同志在郑州主持河南抗旱找水打井行动部署会，确定由南京地质调查中心负责河南省巩义市抗旱找水打井工作。针对该项解决山区群众生活饮水和抗旱保苗的任务，南京地质调查中心迅速成立了以党委书记黄海为组长、中心副主任郭坤一为常务副组长的“河南抗旱找水打井行动”领导小组，组成了以中心水环室技术人员为主力的“河南抗旱找水打井行动”突击队，由姜月华研究员任突击队队长。同时，调集可用于找水辅助的物探设备6台（套），主要有多功能数字直流激电仪（型号：DZD-6A）3台，双频激电仪（型号：SQ-3C）2台，高密度电法仪（型号：SuperStringR8/IP+56）1台，汽车3台（2台越野车，1台物探车）。
“河南抗旱找水打井行动”突击队共124人，充分发挥了水文地质、物探和钻探专业优势，冲锋在前，无私奉献，积极投入抗旱找水工作。他们克服了水土不服、地质条件复杂、施工难度大等困难，顾全大局，服从安排，涌现了许多可歌可泣的感人事迹：有的同志为此推迟了婚期，有的同志撇下尚嗷嗷待哺的婴儿。
第一批突击队成员17人于2月28日即到达河南郑州，3月2日入驻巩义市，并立即投入到抗旱找水打井野外第一线，随后其他突击队成员陆续抵达目的地——巩义市。
（二）收集资料，多方沟通，建立联系渠道，确立思路
为了能够尽快了解旱区地层和地质构造特征，突击队成员在第一时间收集了区域1∶25万、1∶5万地质和水文地质资料以及部分物探与钻孔资料，并与河南省国土资源厅、郑州市国土资源局、水务局、巩义市政府、国土资源局、水利局、村镇等部门有关领导和专家，如巩义市市长张春阳、副市长杨彦峰、刘振修、史建伟、河南省河南省国土资源厅副厅长杨士海、环境处处长饶维智、副处长梁世云、河南省地质环境监测院总工程师齐登红、郑州市国土资源局副局长徐铭杰、地质环境处处长王新杰、国土资源厅副巡视员郑州市国土资源局局长吴红杰、郑州市国土资源局副局长徐铭杰、郑州市水务局副局长卢守富、总工程师韩乾坤、巩义市国土局局长马振杰、副局长康华凯、科长付满江、水利局局长张世欣、副局长李永红、河南第一工程勘察院高级工程师朱广镇、河南地调院院长张良、副院长刘成社、王砚国、主任刘新号、高级工程师仝长水、闫震鹏、河南地质矿产勘查开发局总工程师赵云章、河南地矿建设工程有限公司高级工程师朱广镇、刘学洋等，进行认真的沟通与交流，建立了联系渠道，为下一步工作的顺利开展，如野外勘查、办理物探汽车通行证、确定井位点的“三通一平”（通路、通水、通电和平地）、钻机进场、打井作业、钻机撤出等，奠定了重要基础。
期间，突击队成员参加了河南省国土资源厅组织的抗旱找水打井行动协商会议，并组织召开了两次协调会和业务交流会。与会人员根据国土资源部、中国地质调查局和河南省国土资源厅的要求，结合郑州片山区找水实际情况，达成以下共识：①项目以满足缺水地区人畜饮水为重点，以岗地、丘陵山区为找水打井的主要工作区，以服务地方需求为原则；②根据丘陵山区地下水分布不均、找水难度大，采煤造成的地下水水位显著下降等客观情况，实行先易后难、深（井）浅（井）结合的工作思路。
（三）野外勘查，确定井位，钻机进场，打井作业，准备钻探配套材料，抽水试验，领导慰问和检查指导
该阶段是本次工作的核心，也是打井成功与否的关键。突击队成员每天早出晚归，对鲁庄镇虎山坡村、南侯村，西村镇李家窑村、常封村、五岭村，河洛镇源村、神南村、寺湾村，康店镇裴峪村、张岭村、康北村、叶岭村，孝义镇龙尾村，北山口镇铁匠炉村、山川村，小关镇水道口村，涉村镇后村，夹津口镇韵沟，芝田镇北石村、稍砦村、益家窝村等地进行了认真的野外踏勘，并开展物探工作。3月8日第一台钻机进场。至3月21日，有14台钻机进场，12台钻机已开钻，完成33个点位的踏勘工作、6个点位的激电测深工作、18个点位的高密度电法工作，确定了18个孔位和4个待定孔位。
同时，突击队派人对市场滤水铁管、实铁管、石英砂滤料和滤网布的质量与价格进行调查研究，确定了相关厂商和发送货时间，保证了钻探工作的顺利进行。3月30日，突击队在河南巩义北山口镇铁匠炉村黄土塬上打成了第一口深水井，抽水试验一直进行至次日凌晨3点，该井孔贯穿黄土层，打入下伏基岩，井深225m，出水量每小时46.7m3。一举解决了该村450人、500余头牲畜生活用水及300亩农田灌溉用水问题。2011年4月25日中午1点30分，随着夹津口镇韵沟村水井抽水试验的完成，南京地质调查中心支援河南应急抗旱找水突击队历经57天野外艰苦工作，圆满完成了国土资源部、中国地质调查局交给的抗旱找水打井工程施工任务。
突击队在野外工作期间，各级领导对突击队人员工作和生活非常关心，先后有多批领导前来慰问和检查指导，如国土资源部环境司徐建芳副司长、李建中处长、中国地质调查局张二勇博士、胡秋韵博士，河南省国土资源厅杨士海副厅长、河南省地质环境监测院齐登红副总工程师、郑州市国土资源局徐铭杰副局长，巩义市张春阳市长、杨彦峰副市长，河南省地矿局赵云章总工程师、河南省地质调查院张良院长、河南省郑州市国土资源局李健欣局长，水文环境所张兆吉研究员、水环地调中心邢卫国研究员，巩义市国土资源局马振杰局长、康华凯副局长、付满江科长，南京地质调查中心郭坤一副所长、李君浒副所长、总工办曾勇主任，华东项目监管处陈冰研究员、安保处胡福强处长等亲临工作现场看望并慰问项目工作人员，极大地鼓舞了突击队成员如期完成任务的士气。中国地质调查局水环部文冬光主任、郝爱兵副主任对本次工作给予了很大的关心和支持，并进行了多次电话指导。
（四）井台建设，配套水泵、泵管和电缆，竣工验收，移交水井
4月26日，20口深井井台建设全部完成。5月，配套泵、泵管和电缆等基本安装结束，并开始陆续办理水井移交手续。
2011年5月9日，以中国地质调查局水环中心主任邢卫国为组长，由中国地质科学院水环所研究员张兆吉、河南省煤炭地质勘察院副总工程师徐连利、河南省地矿局副总工程师赵云章、河南省地质环境监测院副总工程师齐登红、河南省地质调查院高级工程师仝长水、郑州市国土局工程师仝志民等组成的专家组对淮河流域（河南巩义）严重缺水地区地下水勘查项目进行了野外验收，喜获通过。专家组对项目组能够按时完成打井任务及成井率达100%表示了钦佩和祝贺。
（五）整理资料，总结经验，提交报告
2011年5月～2012年6月为整理资料、总结找水经验和编写成果报告与编制图件阶段。
三、完成工作量
本次应急抗旱找水打井工作共完成了1∶5万水文地质调查350km2、野外井位点的调查33个；利用先进物探设备，累计完成高密度物探剖面测制20.5km、电测深剖面7.2km；完成确定井位23处、水井施工20眼、钻探总进尺3453.4m和测井2800m；完成实测地质剖面2条（3.0km），磨制薄片4片；测试水质全分析样20件（表1-1，表1-2）。
表1-1 河南巩义应急抗旱找水打井完成的工作量


表1-2 河南巩义应急抗旱找水定井位和物探电法工作量

充分运用油气地质学、煤田地质学、构造地质学、矿井地质学、数学地质、模糊数学与灰色系统理论等多学科的理论与方法，并注重现场与室内、宏观与微观、定性与定量、生产与勘探相结合的途径进行综合研究（图0.8）。具体研究方法包括以下六个方面：①井上井下研究相结合。充分利用钻孔、地表、井巷揭示的地质资料，从三维空间对储集层赋存状况、构造发育特征、煤体结构发育与展布规律、煤层顶底板封闭性等方面进行深入研究。②矿区共性与特性研究相结合。在全面研究矿区煤系、煤层形成环境、构造演化历史、储集层煤岩煤质和孔隙特征、围岩封闭类型等生储条件普遍性规律的基础上，特别注意南北区煤层发育特点、构造发育与展布特点、煤体结构分布特点等特殊性的研究。③单因素研究与综合分析研究相结合。不但对影响煤层甲烷含量的各种地质因素逐一进行单因素分析，而且通过关联分析筛选出主控因素并对其进行综合评价。④定性分析与定量评定相结合。各种分析研究以定性为基础，尽可能做到定量化和量的评定，如对深部甲烷含量的预测分析，深部构造发育规律的预测分析，甲烷勘探开发类型的确定与储量计算等都是定性与定量的研究相结合的结果。⑤宏观分析研究与微观、超微观分析研究相结合。如对断裂发育规律、煤岩煤质特征、孔隙特征等研究，在注重野外和井下宏观观测分析的同时，进行了大量的煤光片、薄片鉴定，X射线衍射岩组分析，扫描电镜分析和煤反射率各向异性分析等。⑥施工了“韩试1号”等3口煤层气参数井，并进行了长期排采试验。⑦在数据处理、计算和成图等方面充分利用计算机技术，大大地提高了工作的效率和精度。

图0.8 研究技术路线图

本次研究的主要工作包括：统计分析各类钻孔577个，取得各类数据共63432个。其中，地层数据16项9232个，煤层数据16项27000个，煤质数据13项20000个，瓦斯数据11项2500个，构造和煤体结构等数据19项5200个。绘制各种图件共13类（如煤厚、煤系厚、砂岩厚、甲烷含量等多种等值线图，煤层构造图，煤体结构分布图，岩性岩相分区图，构造网络图，勘探开发类型划分图，目标区示意图等）78张。施工试验井3口，其中1口进行了长期排采试验。进行各种测试和鉴定共6类190个样品，取得各类数据逾1300个（其中压汞试验23个样品，吸附试验11个样品，薄片鉴定106个样品，X射线衍射岩组分析4个样品，镜质组反射率测定32个样品，扫描电镜14个样品，气体成分分析4个样品）。建立了地层、煤层、构造、测试等方面的数据库。

1.技术路线与工作方法

在项目实施过程中，始终按照中国地质调查局下达的项目任务书要求，全面部署、合理安排、系统开展各项调查研究工作，并积极开展国际合作填图与方法研究，将基础地质调查与高光谱遥感技术的应用研究紧密结合在一起，加大基岩地质、新生代地质调查及矿产资源调查力度，为总结造山带填图技术与方法提供试验资料。

根据项目总体目标任务和地质填图试验的需要，采用了以下工作方法开展地质填图试验研究：

（1）通过对美、加、澳、英和俄罗斯等国家地质填图的调研与考察，系统分析西方国家新一代地质填图的组织形式、填图目标、填图技术和方法，探讨和总结国外地质填图方法和填图理念，为充分借鉴和吸收国外有关的先进地质填图方法奠定基础；

（2）通过解剖国内外ASTER遥感岩性填图和Hyperion等高光谱矿物填图典型实例，为东昆仑高光谱遥感填图及评价遥感技术在地质填图中的应用提供典型样图；

（3）采用日本ASTER遥感技术对东昆仑填图试验区进行岩性填图试验，采用美国Hyperion高光谱遥感技术对填图试验区进行矿物填图试验，为高光谱遥感技术在基岩裸露区的岩矿填图应用提供范例；

（4）通过选择东昆仑造山带典型构造-地层复杂区，与美国地质调查局填图专家Patrick J.Barosh教授进行联合地质填图实践与研究，突破目前地质填图方法的技术难点，为总结中国造山带构造-地层复杂区地质填图方法提供示范；

（5）总结东昆仑中美联合地质填图和遥感岩矿填图试验经验，结合欧美发达国家地质填图的成功经验，提出改革我国地质填图方法的建议。

为实现上述目标，项目在执行过程中设立了《东昆仑造山带ASTER遥感岩矿填图研究》、《东昆仑纳赤台幅和水泥厂幅1∶50000高光谱遥感岩矿填图研究》和《新生代地质填图方法研究与总结》3个专题，分别进行高光谱岩矿填图技术方法研究和新生代地质填图方法研究，并完成了相关专题研究报告（表7-1）。同时，Barosh教授在完成水泥厂幅1∶25000地质填图后编写了地质报告。本项目即为综合报告与专题报告的成果集成。

表7-1 项目完成的综合研究报告与专题报告一览表

2.完成的主要实物工作量

通过4年的工作，项目组全面完成遥感解译、野外路线观测、剖面实测和专题研究任务，完成Hyperion遥感1∶50000地质解译1450km²、ASTER遥感1∶50000地质解译865km²、ASTER遥感1∶100000地质解译15575km²、1∶50000地质填图865km²、1∶250000地质填图15575km²、1∶25000中美联合地质填图292km²，探槽开挖250m³。野外检查矿点10个，新发现矿（化）点3个。采取各类标本、样品1603件。室内完成离子探针（SHRIMP）和激光探针（LA-MC-ICP MS）锆石U-Pb同位素测年97件、⁴⁰Ar/³⁹Ar测年6件、岩石化学分析282件、稀土分析与微量元素分析266件、矿石成分分析98件、化石鉴定273件、岩石光谱测量87件、C、O同位素分析111件、K-Ar测年30件、光片鉴定85件、薄片鉴定304件、ESR测年7件、裂变径迹5件。项目实际完成的测试分析工作量超过设计要求（表7-2）。

表7-2 主要实物工作量表

续表

项目硅酸盐分析、微量元素分析、稀土元素分析主要由国家地质测试中心协助完成，部分锆石SHRIMP测年由石玉若在澳大利亚Curtin大学完成，主要锆石U-Pb测年及Sm-Nd测年在天津地质矿产研究所同位素实验室完成。项目K-Ar法测年由石油规划院同位素实验室协助完成，光片、薄片鉴定、单矿物分选和矿石品位分析由河北省区域地质调查研究所协助完成，孢粉分析鉴定由中国地质科学院地质研究所孢粉实验室协助完成，介形分析由地质力学研究所和石家庄经济学院完成，C、O同位素分析由中国科学院地质与地球物理研究所相关年代学实验室协助完成，ESR由成都理工大学完成，裂变径迹由中国地质大学（北京）实验室协助完成。

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