淺談煤田地質(zhì)勘探前沿發(fā)展趨勢

王　強

摘要：本文根據(jù)中國煤炭生產(chǎn)方針、煤田地質(zhì)特點及世界先進技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，討論了中國煤田地質(zhì)勘探前沿問題，從提高勘探精度，開展動態(tài)地質(zhì)研究等方面加以論述。并且展望了煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘探勘探技術(shù)發(fā)展趨勢

0引言

20世紀，煤炭在世界能源中占主要地位，進入21世紀，煤炭在世界一次能源中仍將占主要地位，在我國尤其如此。在我國，1500m左右的煤炭總資源量約4萬億噸，已探明保有儲量達1萬億噸。而石油、天然氣，由于資源賦存條件與勘探、開發(fā)困難等原因，一個時期內(nèi)難于大幅度增產(chǎn)。但是，隨著開放與市場經(jīng)濟發(fā)展，煤炭要有竟爭力才能在市場上站住腳，經(jīng)濟、安全、高效采煤就成為煤炭工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，世界上所有采煤國家都需要繼續(xù)開展煤田地質(zhì)勘探工作，而且，煤田勘探技術(shù)要迅速發(fā)展才能滿足生產(chǎn)要求。

1我國煤田地質(zhì)勘探前沿問題

從我國煤田地質(zhì)特點及世界先進技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，我們可以看出，近年來我國煤田地質(zhì)勘探前沿問題可概括為以下幾個方面。

1.1從完善礦井水防治與保水采煤研究方面來看我國東部一些礦井，隨著采深增大，突水事故經(jīng)常出現(xiàn)，突水量也日益增大。由于這些煤田水文地質(zhì)條件特別復(fù)雜，加之來深不斷增大，淺部礦井水治理獲得的一些認識往往不適應(yīng)深部礦井水動力條件。因此，我國煤礦水害防治技術(shù)的發(fā)展趨勢是：深入研究礦區(qū)深部巖溶水形成與運移特征，深部礦井底板巖溶水突出機理，開發(fā)突水預(yù)測預(yù)報技術(shù)：開發(fā)適應(yīng)現(xiàn)代機械化開采的采掘區(qū)無水險水害防治技術(shù)。

1.2從開展動態(tài)地質(zhì)研究方面來看常見的巖煤突出、瓦斯突出、沖擊地壓、突水、井筒破裂等井下災(zāi)害，實際上是一種動力地質(zhì)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象均與巖體應(yīng)力場有關(guān)。主要起因于巖煤采掘后，原有自然條件下各種地質(zhì)因素之間的平衡遭受破壞，巖體應(yīng)力再分配，從而引發(fā)或誘發(fā)出這類災(zāi)害性地質(zhì)現(xiàn)象。通過研究這些現(xiàn)象形成的地質(zhì)機理，事先測定出采掘階段巖體應(yīng)力隨時空的動態(tài)變化，就有可能預(yù)測上述動力地質(zhì)現(xiàn)象是否會形成，確定并采取消除或減弱這些災(zāi)害的措施。

1.3從加強環(huán)境地質(zhì)勘查與災(zāi)害地質(zhì)防治方面來看由于礦區(qū)在天然條件下以及因開發(fā)而使地質(zhì)體系遭受破壞，從而可能形成一系列環(huán)境問題，如耕地破壞、水源污染、沙化，粉塵、一氧化碳、二氧化硫造成的大氣污染等以及更具破壞性的災(zāi)害地質(zhì)現(xiàn)象，如地裂、地表塌陷、滑坡乃至誘發(fā)地震。由于歷史原因及煤礦不斷開發(fā)，舊帳未清，新帳紛至，所產(chǎn)生的問題相當嚴重，煤礦環(huán)境問題是制約煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，今后礦區(qū)環(huán)境評價與治理將成為開發(fā)部門重要的工作內(nèi)容。

1.4從提高勘探精度來看連續(xù)作業(yè)是煤炭工業(yè)現(xiàn)代化或采掘機械化和自動化的特點。這要求開發(fā)前查明所采煤層的細微變化，如煤層厚度、結(jié)構(gòu)和灰分的局部細小變化。煤層及其頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)性質(zhì)的局部變化等。但是，世界各國的煤炭證實儲量及我國的探明儲量均只主要說明煤炭的原地埋藏數(shù)量，并未充分甚至沒有提供滿足現(xiàn)代開采技術(shù)要求的開采地質(zhì)信息，為適應(yīng)現(xiàn)代機械化開采，普遍需要補充勘探。

1.5從攻克煤層氣開發(fā)難關(guān)來看近年來許多國家正在把煤層氣作為一種能源進行研究，已有20多個國家開展了煤層氣研究、勘探和開發(fā)活動。在煤層氣試驗開發(fā)中，目前所遇到的問題是：多數(shù)井煤層氣產(chǎn)率低、衰減快，鉆井沖洗液污染煤層，完井后坍塌堵孔，水力壓裂效果不明顯，裂縫短，所占比例低，完井后采氣效果差等。顯然，研究我國煤層滲透率低的原因、滲透率變化規(guī)律、煤層氣富集和高產(chǎn)因素、煤層力學(xué)穩(wěn)定性和破壞規(guī)律，開發(fā)適于我國低滲率煤層的鉆井、完井、采氣和增產(chǎn)實用技術(shù)，探索我國煤層氣開發(fā)有利區(qū)段的評價選擇模式就成為技術(shù)攻關(guān)的重點。

2煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢

用發(fā)展眼光看，近年來鉆探仍將成為獲取“第一性”地質(zhì)資料的重要手段。物探儀器日新月異，性能改進與更新迅速，向高靈敏度、高分辨率、高精確度、遙控、計算機實時控制、處理、數(shù)據(jù)分析和三維圖形顯示方向發(fā)展：物探方法向多維、多參數(shù)測量、多方法組合發(fā)展：計算機和信息技術(shù)將普及到地質(zhì)勘探的各個專業(yè)、各個作業(yè)單元，乃至管理整個勘探系統(tǒng)。近年來，值得注意的煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢如下。

2.1開發(fā)井下勘探技術(shù)根據(jù)國內(nèi)外資料，落差小于5m、長度小于150m的小斷層及小型褶曲，近期不可能用地面勘探方法查明。因此，國內(nèi)外普遍認為，應(yīng)在采區(qū)開采前，在井下開展采區(qū)勘探或工作面勘探，其方法包括礦井物探和沿煤層鉆進?；诿簩用芏缺壬舷聡鷰r小，煤層是一個明顯的低速槽，國外在70年代末首先采用槽波地震勘探技術(shù)在井下探測煤層構(gòu)造。近年來，探地雷達技術(shù)發(fā)展迅速。最近南非開發(fā)出一種Rock雷達系統(tǒng)，能定量研究巖體，準確確定斷裂帶深度、巷道周圍裂隙帶特征。顯然，煤礦井下物探技術(shù)將大有作為，是一重要發(fā)展方向。

2.2發(fā)展水平鉆進技術(shù)20世紀80年代以來，技術(shù)先進的采煤國家愈來愈重視采用水平鉆進方法沿煤層鉆進，并采用與之相配合的隨鉆測斜技術(shù)。水平鉆進技術(shù)是由受控定向鉆進發(fā)展而來的。近年來，這種鉆進技術(shù)發(fā)展迅速，不僅能在井下沿煤層鉆進，還能在地面沿垂直一圓弧一水平線軌跡進入煤層鉆進。地面水平鉆進，在煤炭部門是80年代后期才從石油部門引進的。

2.3加強綜合勘探據(jù)有關(guān)材料說明，英國煤礦區(qū)盡管用三維地震勘探曾解釋出小至煤厚落差的斷層，但英國深部煤礦公司仍然重視鉆孔研究。近年來，他們在已經(jīng)評價的賦存經(jīng)濟可采儲量的井田，按400～500m網(wǎng)度布無心孔，用組合測井方法勘探。他們開發(fā)了一種巖層顯微掃描儀，通過人機聯(lián)作能解釋幾十厘米落差的斷層、裂隙、沉積和構(gòu)造特征，以及應(yīng)力方向。借助專用軟件，用組合測井可確定出巖石類型、巖石強度、孔隙度或滲透率、傾角、孔徑、分析水和烴等。據(jù)說，通過這一綜合勘探方法，“可提供一份詳細、實用的構(gòu)造及應(yīng)力場圖”，“從而使礦山設(shè)計切實可行”，可提供最佳施工方向和合理地選定開采方法。這表明，選用合適手段、采用多手段綜合勘探，是深都煤礦勘探的發(fā)展方向。

2.4研究動態(tài)地質(zhì)勘探技術(shù)如前所述，危害礦井安全的動力地質(zhì)現(xiàn)象由采掘活動誘發(fā)而形成。它們具有動態(tài)特性。因此，預(yù)測動力地質(zhì)現(xiàn)象的形成及其強度，不能簡單地只憑反映原始地質(zhì)條件的靜止數(shù)據(jù)，而應(yīng)主要分析基于巖煤層應(yīng)力或其物性隨時間變化的動態(tài)特征資料。高產(chǎn)高效采煤推進速度快，進行動態(tài)勘探，即在采掘期間連續(xù)多次勘探采區(qū)的應(yīng)力或物性隨時間變化很有必要。

2.5加快發(fā)展信息技術(shù)計算機和信息技術(shù)現(xiàn)已在煤田地質(zhì)勘探各個專業(yè)推廣應(yīng)用，發(fā)展較快。由于引入了許多高新技術(shù)，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(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，目前已能用人機對話方式處理、分析、解釋和顯示地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，一些物探儀器自動化程度高，能在現(xiàn)場作預(yù)處理，控制各項操作和質(zhì)量，選擇有關(guān)參數(shù)。

3結(jié)語

根據(jù)相關(guān)資料分析表明，除少數(shù)幾個發(fā)展中國家外，各主要產(chǎn)煤國家的煤田地質(zhì)勘探工作量自80年代以來均明顯減少，但用于開發(fā)勘探、工作面勘探的工作內(nèi)容和工作量卻明顯增多，勘探精度大大提高。從煤炭現(xiàn)代化生產(chǎn)要求角度看，我國煤田地質(zhì)勘探技術(shù)與世界先進技術(shù)相比尚存在較大差距，因此，必須把握時機，加快我國煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展，才能滿足我國高產(chǎn)高效采煤的需求。

參考文獻：

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