淺析煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

許彥

安徽省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì) 安徽蕪湖 241000

煤炭資源的開發(fā)在我國(guó)已有了較長(zhǎng)的歷史，但是在煤田地質(zhì)勘探過程中，對(duì)煤層煤質(zhì)的分析并不成熟。在長(zhǎng)期的煤田地質(zhì)勘探工作中，將大部分的精力放在了煤炭資源的勘探上，導(dǎo)致煤質(zhì)的分析和評(píng)價(jià)鮮少有人問津，在一定程度上影響了煤炭資源的利用率[1]。

1 煤田地質(zhì)勘探的理論基礎(chǔ)

礦物理論是地質(zhì)學(xué)家在尋找相關(guān)礦物時(shí)有效行動(dòng)的主要理論之一。礦物的原理是，某一地質(zhì)時(shí)期的地質(zhì)條件往往與某一地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同類型的地質(zhì)資源導(dǎo)致不同類型的物質(zhì)資源，而與后果有關(guān)的不同類型的礦物則自然地相互關(guān)聯(lián)。在這一級(jí)，你可以將礦物分為礦物質(zhì)組、礦物質(zhì)族類型、礦物質(zhì)等。這些組合礦物以各種形式相互交織，通過礦物分析，在煤礦的有效分類和有效開采方面發(fā)揮了良好的指導(dǎo)作用（請(qǐng)參見圖1）。

2 煤田地質(zhì)勘探中鉆井新技術(shù)

2.1 繩索取芯技術(shù)

金剛石繩索鉆探技術(shù)：從2000年開始，繩索鉆探技術(shù)逐步應(yīng)用于我們的鉆探處，并具有多種優(yōu)勢(shì)，廣為傳播。繩索巖心鉆探工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：巖心鉆探采用率高、鉆探效率高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、森林使用時(shí)間長(zhǎng)、鉆探成本低、事故發(fā)生率低。其工作原理主要是：取心管采用雙層管設(shè)計(jì)，芯內(nèi)裝滿取心管時(shí)無(wú)需鉆，需在鉆臺(tái)上使用小絞盤，取心管通過鉆桿的水眼引入取心管大大減少鉆井時(shí)間?，F(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)根據(jù)土層條件、鉆孔深度結(jié)構(gòu)和鉆孔深度等幾個(gè)因素對(duì)繩索加載技術(shù)進(jìn)行稱重[2]。

2.2 氣舉反循環(huán)鉆井工藝

氣動(dòng)反循環(huán)鉆井工藝是一種欠平衡的鉆井工藝，當(dāng)遇到施工現(xiàn)場(chǎng)水位較低或土層嚴(yán)重滲漏時(shí)，可在生產(chǎn)實(shí)踐中使用。空氣主要用作鉆井液的介質(zhì)，除石粉，與傳統(tǒng)鉆井液的鉆井液相比，具有較高的鉆井效率、接近高度、地下水位保護(hù)、低成本特點(diǎn)，這一技術(shù)已逐步應(yīng)用于我國(guó)地質(zhì)井的建設(shè)。

3 測(cè)井行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

測(cè)井解釋技術(shù)滯后與煤田勘探產(chǎn)業(yè)要求提高的矛盾，由于我國(guó)測(cè)井行業(yè)的起步較晚，而煤炭油田企業(yè)的起步較早，導(dǎo)致二者間存在滯后矛盾，測(cè)井行業(yè)無(wú)法完全滿足煤田地質(zhì)勘探企業(yè)的實(shí)際需求。對(duì)于測(cè)井技術(shù)而言，其核心是測(cè)井解釋技術(shù)，也充分體現(xiàn)著測(cè)井技術(shù)的專業(yè)化和系統(tǒng)化，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的帶動(dòng)下也得到了更多發(fā)展機(jī)遇，但由于煤炭地質(zhì)勘探行業(yè)的要求遠(yuǎn)超于測(cè)井解釋技術(shù)的當(dāng)前發(fā)展，煤田勘探工作也日趨復(fù)雜化，測(cè)井解釋技術(shù)并未完成自身的系統(tǒng)升級(jí)，致使測(cè)井解釋技術(shù)滯后與煤田勘探產(chǎn)業(yè)要求提高的矛盾逐漸加深。在此情況下，依附于煤田勘探產(chǎn)業(yè)的測(cè)井行業(yè)的未來(lái)發(fā)展也受到了嚴(yán)重制約，根本無(wú)法滿足煤田勘探產(chǎn)業(yè)實(shí)際所需，也難以實(shí)現(xiàn)測(cè)井行業(yè)整體的完善與優(yōu)化。

4 提高煤田地質(zhì)勘探質(zhì)量的對(duì)策

提高施工人員的技術(shù)水平，在煤礦地質(zhì)勘探中，勘探結(jié)果的質(zhì)量不僅與地質(zhì)條件有關(guān)；施工人員的專業(yè)水平直接影響勘探結(jié)果。因此，煤田視察員受到嚴(yán)格審查，堅(jiān)決抵制無(wú)許可證進(jìn)入的現(xiàn)象。為地質(zhì)勘探征聘高質(zhì)量的專業(yè)人員和技術(shù)人員，同時(shí)培養(yǎng)現(xiàn)有工作人員的專業(yè)技能，以提高煤田勘探的質(zhì)量和效率。建立高質(zhì)量的煤炭勘探隊(duì)，不斷聘用高技能的技術(shù)人員，定期培訓(xùn)他們的專業(yè)技能，以及舉行經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)議，進(jìn)一步縮小了雇員之間的差距。提供了更多的實(shí)際學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)最大限度地發(fā)揮個(gè)人效益，協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)關(guān)系，以提高工作效率，確保煤礦勘探質(zhì)量[3]。

5 煤炭地質(zhì)勘探的主要技術(shù)

5.1 采區(qū)地面地震勘查技術(shù)

采用地震和地球觀測(cè)技術(shù)，主要是通過在二維、三維和多波地震領(lǐng)域采用地震等技術(shù)，需要對(duì)土壤情況、土壤組成、層發(fā)育規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確而全面的分析，以確定土壤可能在煤炭上的延伸，土壤探測(cè)簡(jiǎn)單高效，但容易受到土壤物質(zhì)的影響。因此，高分辨率地震三維探測(cè)技術(shù)在我國(guó)農(nóng)田地質(zhì)勘查中的應(yīng)用要廣泛得多。

5.2 推廣鉆進(jìn)參數(shù)探測(cè)技術(shù)

在鉆井加工過程中，許多鉆頭依靠感覺和經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷鉆井狀態(tài)，并對(duì)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)作出反應(yīng)。傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)和方法再也不能滿足要求。因此，只有不斷研究和利用新技術(shù)，采礦的目標(biāo)才能實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，各國(guó)日益重要的不僅是引進(jìn)了相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)，而且還帶來(lái)了各種各樣的技術(shù)攻擊，導(dǎo)致鉆井技術(shù)的迅速發(fā)展。鉆井檢測(cè)技術(shù)不僅降低了員工的工作效率，而且提高了工作效率。員工可以使用這些參數(shù)快速調(diào)整設(shè)備，從根本上改變他們最初依靠經(jīng)驗(yàn)獲取信息和指導(dǎo)工作的狀態(tài)，從而大大提高鉆井速度。

5.3 鉆進(jìn)新技術(shù)的應(yīng)用

隨著綜合勘探技術(shù)的發(fā)展，鉆探工作量有所減少，但對(duì)鉆探技術(shù)自動(dòng)化、靈活性和效率的要求越來(lái)越大。在勘探煤礦最常用的新鉆井技術(shù)中，主要有：第一，繩索裝載技術(shù)。這是一種新技術(shù)，不需要鉆柱，而只使用內(nèi)部襯套的結(jié)構(gòu)、用繩子放置內(nèi)部襯套，以及在鉆孔過程中收集內(nèi)部襯套的巖基，以便在地面上成功提取。這種技術(shù)的好處包括減少勞動(dòng)力、提高工作效率以及改善經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)。多年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)有所改進(jìn)。二是鉆井參數(shù)檢測(cè)技術(shù)。過去，工人們傾向于根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)狀的評(píng)估來(lái)調(diào)整和補(bǔ)充鉆井，從而使鉆井業(yè)務(wù)難以標(biāo)準(zhǔn)化。鉆孔參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)有效地解決了這些問題，并利用傳感器獲得了鉆孔桿轉(zhuǎn)速、鉆孔規(guī)則速度、鉆桿扭矩、鉆孔壓力、給水泵壓力、泵壓力等參數(shù)的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)這是一種鉆孔方法，它使用自然鉆孔曲線和人工斜向進(jìn)刀工具按照設(shè)計(jì)要求將鉆孔移動(dòng)到目標(biāo)。大部分被用于探礦被阻擋在地面或位于保護(hù)區(qū)內(nèi)的煤礦；開采前的通風(fēng)、疏散和排水；井下及各種高精度垂直井鉆井，有效節(jié)約企業(yè)鉆井成本。測(cè)量?jī)x器的改進(jìn)提高了坡道的精確度，基本數(shù)據(jù)傳輸和坡道控制技術(shù)，如自動(dòng)定向鉆井技術(shù)的出現(xiàn)，促進(jìn)了新的定向鉆井技術(shù)的發(fā)展。

6 煤田地質(zhì)勘探技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

實(shí)踐證明，除非整個(gè)煤礦得到正確設(shè)置，否則煤炭輸送技術(shù)的改進(jìn)是行不通的。也就是說(shuō)，我們必須注重發(fā)展需要，突出礦物。例如，對(duì)目標(biāo)研究領(lǐng)域進(jìn)行篩選，統(tǒng)一地質(zhì)調(diào)查，改進(jìn)礦物燃料的部署，提高效率。此外，有必要完善地質(zhì)調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)，采用適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)調(diào)查技術(shù)，提高礦產(chǎn)勘探的生產(chǎn)力。從發(fā)展角度來(lái)看，煤炭等礦產(chǎn)資源近年來(lái)已成為主要地質(zhì)信息，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)不斷發(fā)展，性能不斷提高，其敏感性、準(zhǔn)確性、分辨率也不斷提高。通過在計(jì)算機(jī)中使用實(shí)時(shí)計(jì)算和3D成像等技術(shù)，不斷推動(dòng)現(xiàn)代技術(shù)多層次、多維組合的發(fā)展。與此同時(shí)，需要進(jìn)行若干隨時(shí)間變化的觀測(cè)，并遵循動(dòng)態(tài)采集過程，這是煤炭開發(fā)的重要發(fā)展方向[4]。

7 結(jié)語(yǔ)

鑒于上述情況，持續(xù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求煤炭勘探有效地控制風(fēng)險(xiǎn)因素，從而提高勘探的質(zhì)量和水平。在勘探期間預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)因素有助于改善整個(gè)煤礦企業(yè)的安全和質(zhì)量管理，并為地質(zhì)勘探人員提供更好的勘探環(huán)境。煤礦勘探手段和技術(shù)仍然存在許多差距，需要技術(shù)人員和科學(xué)專家共同努力，開發(fā)一個(gè)專業(yè)的地質(zhì)勘探系統(tǒng)，以指導(dǎo)地質(zhì)勘探活動(dòng)，從不同角度分析煤礦地質(zhì)勘探活動(dòng)，并提出以下方面的戰(zhàn)略[5-7]。