地質勘探技術在煤田的發(fā)展和應用

摘 要：文章通過對當前煤田地質勘探主要技術的應用分析，結合國內實際情況和國際發(fā)展趨勢，對煤田地質勘探技術的發(fā)展方向進行了展望。

關鍵詞：勘探；技術；煤田地質

煤田地質勘探技術，是在煤炭開發(fā)前利用多技術手段精確了解煤層厚度和深度的一種技術方式，可以說，它是設計開采方案、建立礦井和開采實施的基本依據。在數(shù)字化和電子化飛速發(fā)展的新時期，我國煤炭開采工作在不斷摸索和對實際新技術理念的廣泛吸收之后，形成了具有中國特色的煤田地質勘探學科的理論和勘探方法。隨著新型科技技術的問世，我國煤田地質勘探技術發(fā)展將再上新臺階。

1 煤田地質勘探技術的應用

1.1 地面地震勘查技術的應用

在勘探實踐中，高分辨二維地震、三維地震和多波多分量地震是最為常用的三種方法。應用該方法，需在采區(qū)設計前注意以下兩方面問題：第一，搞清煤層賦存情況、底板的起伏形態(tài)，及斷層法律規(guī)律，以此為依據圈定煤層分叉合并區(qū)。第二，客觀評價對可能會給開采工作帶來影響的含水層富水性，找準可采煤層的波及范圍和各陷落柱的具體位置，根據評價結果制定相應的防水害預案。當?shù)乇項l件適當時，實踐工作中通常會選用三維高分辨率地震勘探技術進行勘探。

1.2 遙感技術的應用

煤炭遙感技術是一種空間遙感新技術，由于這種技術具有實時性強、探測速度快、結果精準、整體性強等優(yōu)勢，因此，在探測、煤田地質和煤炭工業(yè)領域被廣泛應用。隨著計算機網絡的飛速發(fā)展，煤炭遙感科學體系逐步完善，在煤田自燃環(huán)境監(jiān)測、煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測、煤礦區(qū)水資源調查、煤炭資源調查、中小比例尺填圖和區(qū)域地質研究的應用中成果顯著，近年來它開始和物探、鉆探儀器一起，被并稱為煤田資源勘探的三大利器。

隨著煤田遙感技術與GIS及GPS等的深入結合應用，相繼出現(xiàn)了中國煤田地質和煤炭資源調查信息系統(tǒng)、中國北方煤田自燃環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)、中國煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)、煤礦區(qū)水資源調查信息系統(tǒng)、煤炭生產控制與土地復墾監(jiān)測信息系統(tǒng)，一方面提升了各信息系統(tǒng)的智能化和半自動化水平，提高了探測的精準度和實時性。另一方面也實現(xiàn)了各信息系統(tǒng)的網絡化、可視化和社會化，這一進步將為煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。

1.3 測井勘查技術的應用

基于科技發(fā)展及經濟實用性的角度而言，中國煤田的地面勘探技術已經非常純熟，如何將地面勘探技術應用到井下開發(fā)中去，是業(yè)界普遍關注和研究的重點課題之一。未來，將電、聲、核等系列物理參數(shù)作為測井依據，在煤礦井下開發(fā)中使用水文測井和煤層氣測井等先進技術來進行煤田地質勘探，將成為未來發(fā)展的重點。

當前，Rock雷達系統(tǒng)已在國外普遍應用，并取得了卓越的應用效果。該系統(tǒng)具有可對巖體進行定量研究、精準的確定巷道四周的裂縫帶及斷裂帶的深度特征的功能，在煤層及非煤層的厚度和深度的確定方面都非常精準。

1.4 鉆進新技術的應用

隨著綜合勘探技術的深入發(fā)展，雖然鉆探工作量有所下降，但對鉆探技術的自動化、靈活性和高效性要求卻越來越高。當前在煤田勘探較為常用的鉆探新技術中，主要應用的新技術有：第一，繩索取芯技術。這是一種無需將鉆桿提出，只利用內套管結構，用繩索把內套管提出，并在鉆進過程中收集內套管的巖心，將其順利提取到地面的一種新技術。該技術的優(yōu)點有人力勞動量下降、工作效率和各項經濟技術指標提高等。該技術在歷經多年的推廣應用中已經日趨完善。第二，鉆進參數(shù)探測技術。過去，在鉆探施工過程中，工人往往憑借自己的經驗和對鉆進狀態(tài)的判斷來調整和完成鉆進工作，這使得鉆探施工操作難以形成標準化。鉆進參數(shù)探測系統(tǒng)有效解決了上述問題，并利用傳感儀準確的掌握鉆桿旋轉速度、鉆進進尺速度、鉆桿扭矩、鉆進壓力、進水量、泵壓、孔深、泥漿粘度、密度和pH值等相關參數(shù)的實時數(shù)據，具有操作便捷，進質量高等優(yōu)點，因此，在當前諸多煤礦企業(yè)中備受青睞。第三，定向鉆進技術。是利用鉆孔自然彎曲規(guī)律及人工造斜工具使鉆孔按設計要求鉆進到預定目標的一種鉆探方法。多用于地面有障礙物或處于環(huán)境保護區(qū)的煤田勘采；開采前的通風、排氣和排水；地下鋪管及各類高精度的垂直井孔的鉆進，為企業(yè)有效節(jié)約鉆進成本。測量儀器的改進使斜側精度更高，其中孔底數(shù)據傳輸和孔斜控制技術，如自動導向鉆進技術的面世又推動了定向鉆進技術的新發(fā)展。

2 煤田地質勘探技術的未來發(fā)展方向

2.1 綜合化

當前，找礦工作難度日益增加，特別是在預測隱伏礦方面，只憑借某種單一的物探或化探方法來完成找礦工作幾乎是不可能。未來，礦產勘查將朝著綜合勘查的方向發(fā)展，要求在勘查中集合多種勘查手段的優(yōu)勢，通過交叉使用法來降低多解性。由于物化探方法只有在工作區(qū)的成礦地質背景條件下才能應用，所以物化探信息應與礦區(qū)的地質條件相結合。在實際勘查過程中，應按照地質-物化探-地質的思路推進。一旦在實際應用中脫離了成礦地質條件，則將無法解決地質和找礦中的現(xiàn)實問題。

有資料顯示：英國煤礦區(qū)曾經用三維地震勘探成功解釋過煤厚落差斷層，但英國深部煤礦公司仍致力于鉆孔研究工作。且該公司已成功開發(fā)了一種掃描儀，它能實現(xiàn)對巖層進行顯微掃描，在人機綜合作用下，對十幾厘米落差的斷層、裂縫、趁機和構造特點及應力方向等作出精準的解釋。并利用專業(yè)軟件進行組合測井，這種新技術的應用能準確獲取巖石類型、強度、孔隙度或滲透度、傾角、使用的構造及應力場圖，為礦山開發(fā)設計方案的編制提供了可供參考的科學依據，利于施工方向和開采方法的確定。由此可見，綜合勘探法是深度煤礦勘探的重要發(fā)展方向。

2.2 動態(tài)化

在地質勘探技術應用過程中，動力地質現(xiàn)象是誘發(fā)礦井生產的一大安全隱患，而動力地質現(xiàn)象主要是由于動態(tài)的采掘活動造成的，所以，在對其強度和成因的分析中，很難采集到穩(wěn)定的數(shù)據，相對而言，通過加強對巖煤層應力或變化的動態(tài)特征來獲取的資料更為準確。也即，為了提升煤田開采工作的安全性和高效性，必須走動態(tài)勘探之路。

2.3 信息化

隨著計算機網絡的飛速發(fā)展，煤田地質勘探各專業(yè)在實際工作中也引入了諸多新技術，如，并行分布式處理、大容量存儲、工作站、多媒體、人工智能和神經網絡技術等都是典型代表。國內當前的研究成果為：能通過人機對話的方式來對地質勘探中所獲取的相關數(shù)據進行科學的分析、處理和準確的解釋。此外，部分物探儀器的自動化水平也有所提高，現(xiàn)場預處理能力提高，有效提高了勘探質量和效率。

3 結束語

根據對近年來地質勘探實踐工作的回顧，可見各種勘探技術的發(fā)展已取得了一定成效，并形成了相對成熟的綜合勘探方法，在一定程度上為未來地質勘探技術的進一步發(fā)展奠定了基礎。為進一步提高我國的煤炭地質勘探技術工作的質量，我們應立足我國的基本國情，放眼未來，結合國際地質勘探技術的發(fā)展趨勢，加大我國煤田地質勘探技術在勘探精度、勘查廣度等方面的研究力度，以提高勘探質量，解決更多實際問題，進而推動勘探技術不斷朝著綜合化、動態(tài)化和信息化的方向發(fā)展。

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作者簡介：李松（1988-），男，安徽省宿州市碭山縣人，本科，助理工程師，研究方向：地質勘探。