煤炭資源勘探新技術(shù)探索

■　楊洋

（甘肅煤田地質(zhì)局一三三隊(duì)甘肅白銀730913）

煤炭資源勘探新技術(shù)探索

■楊洋

（甘肅煤田地質(zhì)局一三三隊(duì)甘肅白銀730913）

為保證我國煤炭資源正常供應(yīng)，以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)實(shí)施，應(yīng)用新勘探技術(shù)勢在必行。本文就煤炭資源勘探技術(shù)及其性能，以及新技術(shù)實(shí)際應(yīng)用做了闡述，并探討了煤炭資源勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢。

煤炭資源勘探瞬變電磁鉆探

1　主要煤炭資源勘探技術(shù)及其性能

1.1地震勘探技術(shù)

地震勘探技術(shù)是在地震波原理上發(fā)明的，主要利用處于地下介質(zhì)彈性與密度差異的特點(diǎn)，通過人工發(fā)射地震波，在地下介質(zhì)響應(yīng)后分析判斷處于地下巖層的形態(tài)及性質(zhì)，來便于安全開采。其依據(jù)煤礦深淺情況分地表勘探和礦井勘探。對煤礦埋深僅100～600m煤礦區(qū)，宜采用地表勘探技術(shù)；對煤礦埋深800m以下煤礦區(qū)，宜采用礦井勘探技術(shù)。當(dāng)前地震勘探技術(shù)在煤田和工程地質(zhì)勘探、區(qū)域地質(zhì)勘探等領(lǐng)域得到極大應(yīng)用。

1.2地質(zhì)雷達(dá)勘探技術(shù)

此技術(shù)基于地下介質(zhì)不同電阻率與不同介電常數(shù)等典型參數(shù)的勘探技術(shù)。原理是利用高頻電磁脈沖波反射而探測煤巖層地質(zhì)現(xiàn)象，來了解勘探區(qū)內(nèi)巖石、水體分布情況，以更好為煤礦開采工作提供資料數(shù)據(jù)支持，提升煤礦開采科學(xué)性。

1.3高密度電阻率法

它是在電阻率法技術(shù)上延伸的新技術(shù)，通過測定巖石介質(zhì)不同導(dǎo)電性而觀測和分析人工建立的穩(wěn)定電流場分布規(guī)律，來探尋煤礦，了解地質(zhì)構(gòu)造。高密度電阻率法相比一般電阻率法，有探測點(diǎn)密度大、多級距、多裝置等優(yōu)點(diǎn)，且能在不同比值參數(shù)基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)異常信息，以便下階段工作調(diào)整。

2　煤炭資源勘探新技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

2.1工程概況

某煤礦地處我國西北，南北長14.22 km，東西寬13.17 km，井田面積107.663 km2。

該煤礦大多數(shù)表現(xiàn)為新生界覆蓋井田，據(jù)鉆孔所揭露地層資料顯示，井田基巖地層主要包括馬家溝組、奧陶系中統(tǒng)峰組及中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組、下統(tǒng)下山西組與石盒子組、古生界二疊系上統(tǒng)上石盒子組。其中馬家溝組未出露于井區(qū)內(nèi),上段厚381.75m,下段厚14.75m,是主要供水地層；中統(tǒng)峰峰組呈現(xiàn)出整合接觸馬家溝組的特點(diǎn)，平均厚度約140m，厚度100～180m，屬濱海相沉積，未出露于本井區(qū)，是煤系地層沉積基地；而石炭系其中中統(tǒng)本溪組單層厚度約0.2m且不可采，單層厚度在0～2m范圍的山西式鐵礦在最下部，揭露于鉆孔，該組厚通常在12～30m，平均厚度在23.1m左右，出露于本井區(qū)西部，而上統(tǒng)太原組則整合接觸于本溪組，平均厚度85.8m左右，厚度范圍在60～90m，出露于本井區(qū)西北部等。

2.2勘探新技術(shù)

2.2.1瞬變電磁技術(shù)

此次對該煤礦勘探采用GDP32-II型瞬變電磁技術(shù)工作站，利用TEM-3瞬變電磁探頭實(shí)現(xiàn)接收，而其他使用設(shè)備還包括4200m供電導(dǎo)線、13套對講機(jī)、2臺充電機(jī)、1臺筆記本、1臺ZT30發(fā)射機(jī)、1臺XMT-32控制器、1臺VR-1B勵磁儀以及1臺30kW發(fā)電機(jī)。以勘探區(qū)域采空區(qū)厚度情況及埋藏深度實(shí)際情況，同時(shí)綜合考慮瞬變電磁技術(shù)的特點(diǎn)，選用中心回線裝置，設(shè)計(jì)10m測點(diǎn)間距與測線間距，以及200m×200m發(fā)射線框。設(shè)置10A發(fā)射電流,128次疊加次數(shù)，分25道在0.032～12.1ms采樣時(shí)間內(nèi)進(jìn)行采集采樣，設(shè)置16Hz發(fā)射基頻。

2.2.2控源音頻大地電磁測探技術(shù)

應(yīng)用于本次勘探的可控源音頻大地電磁測深術(shù)儀器為GDP32-II型工作站，其接收以不極化電極實(shí)現(xiàn)，輔助設(shè)備絕大多數(shù)相同于瞬變電磁技術(shù)設(shè)備，另外還設(shè)有10個(gè)不極化電級以及2套車載步話機(jī)。結(jié)合本井區(qū)厚度情況與埋藏深度實(shí)際情況，設(shè)置20m測點(diǎn)間距，40m接收電極距，測線方向與發(fā)射方向平行，約3000m接收到發(fā)射距離，1000m發(fā)射極距。共設(shè)頻點(diǎn)11個(gè)，8～8192Hz發(fā)射頻率，其不極化電極接地電阻全部不超過5kΩ，而穩(wěn)定控制10A發(fā)射電流。這樣的參數(shù)設(shè)置能有效減少人為設(shè)施以及工業(yè)電流干擾，從而使采集數(shù)據(jù)質(zhì)量得到保證。

2.2.3資料解釋與處理

隨機(jī)軟件負(fù)責(zé)處理可控源資料，而瞬變電磁資料則由GL32軟件負(fù)責(zé)處理。物探資料解釋，通過本次勘探瞬變電磁技術(shù)所提供的資料進(jìn)行分析與處理，從而將測道平面等值線圖及時(shí)繪制出，使資料解釋得到極大幫助，而可控源資料則起到確認(rèn)與驗(yàn)證瞬變電磁資料作用，也對資料解釋有幫助。而在計(jì)算采空區(qū)異常頂面標(biāo)高或頂板標(biāo)高時(shí)，應(yīng)基于上述兩種技術(shù)資料，同時(shí)以鉆孔資料為參照來開展。即先確定異常區(qū)校正系數(shù)范圍以及鉆孔揭露頂?shù)装迓裆?，再以視深度?shí)施對比計(jì)算，經(jīng)計(jì)算柳灣煤礦為0.38校正系數(shù)。所得到的校正系數(shù)可用于校正所有剖面出現(xiàn)異常視深度。

3　煤炭資源勘探技術(shù)發(fā)展趨勢

鉆探仍是地質(zhì)資料獲得的重要手段。物探儀器日新月異，性能改進(jìn)與更新迅速，向高靈敏度、高分辨率、高精確度、遙控、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)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。

首先開發(fā)井下勘探技術(shù)。國內(nèi)外普遍認(rèn)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(jìn)?；诿簩用芏缺壬舷聡鷰r小，煤層是個(gè)明顯低速槽，近年來探地雷達(dá)技術(shù)發(fā)展迅速。煤礦井下物探技術(shù)將大有作為，是重要發(fā)展方向。

其次發(fā)展水平鉆進(jìn)技術(shù)。采用水平鉆進(jìn)方法沿煤層鉆進(jìn)，并采用與之相配合的隨鉆測斜技術(shù)。水平鉆進(jìn)技術(shù)由受控定向鉆進(jìn)發(fā)展而來。

其三加強(qiáng)綜合勘探。三維地震勘探，網(wǎng)度布無心孔，用組合測井方法勘探。

開發(fā)一種巖層顯微掃描儀，通過人機(jī)聯(lián)作能解釋幾十厘米落差斷層、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(qiáng)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(xì)、實(shí)用構(gòu)造及應(yīng)力場圖，從而使礦山設(shè)計(jì)切實(shí)可行，可提供最佳施工方向和合理地選定開采方法。

4　結(jié)語

綜上，只有結(jié)合煤炭勘探區(qū)域?qū)嶋H情況，選擇合理、有效勘探新技術(shù)，才能使我國煤炭資源勘探技術(shù)水平得以提升，并為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供良好資源基礎(chǔ)。

[1]趙振軍，王秀麗，張敬東.煤田地質(zhì)勘探前沿發(fā)展趨勢探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2011(22).

[2]王樹江.淺談煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展[J].民營科技.2011(04).

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-217-2