煤田地質(zhì)勘探前沿發(fā)展趨勢(shì)探討

趙振軍 王秀麗 張敬東

（1、河南省煤田地質(zhì)局一隊(duì)，河南 新鄭 451100 2、河南省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，河南 鄭州 451100）

在世界范圍內(nèi)看，煤炭在能源構(gòu)成中占有十分重要的地位，即使在進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，其基礎(chǔ)地位仍然沒(méi)有動(dòng)搖，對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)更是如此。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)于能源的依賴(lài)也越來(lái)越嚴(yán)重，煤炭資源作為我國(guó)重要的能源，對(duì)于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速、穩(wěn)定的發(fā)展具有十分重要的作用。因此要大力強(qiáng)化煤田的地質(zhì)勘探，保證我國(guó)的煤炭供應(yīng)，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這就需要有先進(jìn)的地質(zhì)勘探技術(shù)作為支撐。文章對(duì)煤田地質(zhì)勘探的前沿問(wèn)題進(jìn)行的探討，促進(jìn)我國(guó)煤田地質(zhì)勘探事業(yè)的發(fā)展。

1 我國(guó)煤田地質(zhì)勘探前沿問(wèn)題

我國(guó)是一個(gè)煤炭?jī)?chǔ)量十分豐富的國(guó)家，從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看我國(guó)煤田地質(zhì)勘探的前沿問(wèn)題主要包括以下幾個(gè)方面：

1.1 從完善礦井水防治與保水采煤研究方面來(lái)看

我國(guó)東部地區(qū)的很多煤礦由于埋藏深度較大，因此在開(kāi)采過(guò)程中容易發(fā)生突水事故，危害十分巨大。這些煤田所處的地質(zhì)條件十分的復(fù)雜，深度很大，對(duì)于突水的治理缺乏相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，因此給治理工作帶來(lái)了很大的困難。這就需要我國(guó)煤礦水害治理技術(shù)朝著深部巖溶水形成的方向發(fā)展，能夠?qū)τ谕凰鹿蔬M(jìn)行提前的預(yù)警以及相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

1.2 從開(kāi)展動(dòng)態(tài)地質(zhì)研究方面來(lái)看

很多的煤田井下的災(zāi)害和事故的發(fā)生在本質(zhì)上都是地質(zhì)問(wèn)題，如瓦斯、透水等，基本上都和巖體的應(yīng)力場(chǎng)息息相關(guān)。在煤炭的開(kāi)采過(guò)程中，使得原本的地質(zhì)條件發(fā)生了變化，使其原有的平衡狀態(tài)被打破，在平衡重新建立的過(guò)程中，就會(huì)出現(xiàn)各種的災(zāi)害，給礦井生產(chǎn)帶來(lái)極大的危害。這就有必要對(duì)導(dǎo)致這些災(zāi)害發(fā)生的地質(zhì)方面的原因進(jìn)行探索，對(duì)地質(zhì)變化的方向進(jìn)行及時(shí)的掌握，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井災(zāi)害的預(yù)測(cè)，減少或者是完全的避免這些災(zāi)害的發(fā)生以及其帶來(lái)的巨大的危害。

1.3 從加強(qiáng)環(huán)境地質(zhì)勘查與災(zāi)害地質(zhì)防治方面來(lái)看

在煤礦開(kāi)采區(qū)，隨著開(kāi)采活動(dòng)的深入進(jìn)行，極大的破壞了原有的地質(zhì)環(huán)境，導(dǎo)致一連串的環(huán)境問(wèn)題，由于地下被挖空從而導(dǎo)致大面積的地面下陷，地表植被的破壞，在暴雨來(lái)臨時(shí)有可能引發(fā)泥石流，原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞，有可能造成地震等地質(zhì)災(zāi)害。這些問(wèn)題嚴(yán)重的影響了煤田的可持續(xù)性的利用。這就要求在煤田開(kāi)發(fā)的過(guò)程中要做好相應(yīng)的環(huán)境評(píng)價(jià)制度，建立建全相關(guān)的制度和體制，保證環(huán)境能夠得到及時(shí)的復(fù)原，促進(jìn)煤田開(kāi)發(fā)的可持續(xù)性發(fā)展。

1.4 從提高勘探精度來(lái)看

隨著煤炭開(kāi)采技術(shù)以及相關(guān)設(shè)備的發(fā)展，煤炭行業(yè)基本都實(shí)現(xiàn)了連續(xù)作業(yè)，從而保證煤炭的產(chǎn)量，這是現(xiàn)代化的煤炭生產(chǎn)的一大特點(diǎn)。只需要在進(jìn)行煤炭開(kāi)發(fā)之前對(duì)整個(gè)每層的詳細(xì)的情況進(jìn)行全面的掌握，如煤層的厚度、結(jié)構(gòu)等。但是當(dāng)前我國(guó)的煤炭勘探只是將重點(diǎn)放在儲(chǔ)量的勘探之上，并沒(méi)有對(duì)煤層的詳細(xì)的信息進(jìn)行掌握。這就要求建立起現(xiàn)代化的煤炭勘探制度，建立起全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量的信息系統(tǒng)，詳細(xì)的收集各個(gè)每層的詳細(xì)的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充勘探，從而為大規(guī)模的機(jī)械自動(dòng)化采煤提供技術(shù)和信息保證。

1.5 從攻克煤層氣開(kāi)發(fā)難關(guān)來(lái)看

煤層之間蘊(yùn)含著豐富的煤層氣，這是一種十分優(yōu)良的能源，很多國(guó)家都對(duì)其開(kāi)展了深入的研究。但是煤層氣由于密度較低、生產(chǎn)效率低下并沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)。這要求加大對(duì)煤層氣的研究力度和投入，對(duì)其滲透率進(jìn)行研究，從而提高其開(kāi)采效率，形成一套具有實(shí)用價(jià)值的煤層氣開(kāi)采技術(shù)，這對(duì)于保證我國(guó)的能源安全具有十分重要的意義，這是我估下階段煤層氣技術(shù)研究的重點(diǎn)所在。

2 煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

用發(fā)展眼光看，近年來(lái)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(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(cè)量、多方法組合發(fā)展;計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)將普及到地質(zhì)勘探的各個(gè)專(zhuān)業(yè)、各個(gè)作業(yè)單元，乃至管理整個(gè)勘探系統(tǒng)。近年來(lái)，值得注意的煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)如下。

2.1 發(fā)展水平鉆進(jìn)技術(shù)

上個(gè)世紀(jì)八十年代以來(lái)，技術(shù)先進(jìn)的采煤國(guó)家愈來(lái)愈重視采用水平鉆進(jìn)方法沿煤層鉆進(jìn)，并采用與之相配合的隨鉆測(cè)斜技術(shù)。水平鉆進(jìn)技術(shù)是由受控定向鉆進(jìn)發(fā)展而來(lái)的。近年來(lái)，這種鉆進(jìn)技術(shù)發(fā)展迅速，不僅能在井下沿煤層鉆進(jìn)，還能在地面沿垂直-圓弧-水平線軌跡進(jìn)入煤層鉆進(jìn)。地面水平鉆進(jìn)，在煤炭部門(mén)是八十年代后期才從石油部門(mén)引進(jìn)的。

2.2 加強(qiáng)綜合勘探據(jù)

有關(guān)材料說(shuō)明，英國(guó)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(guó)深部煤礦公司仍然重視鉆孔研究。他們開(kāi)發(fā)了一種巖層顯微掃描儀，通過(guò)人機(jī)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(zhuān)用軟件，用組合測(cè)井可確定出巖石類(lèi)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(shuō)，通過(guò)這一綜合勘探方法，“可提供一份詳細(xì)、實(shí)用的構(gòu)造及應(yīng)力場(chǎng)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(kāi)采方法。這表明，選用合適手段、采用多手段綜合勘探，是深部煤礦勘探的發(fā)展方向。

2.3 研究動(dòng)態(tài)地質(zhì)勘探技術(shù)

如前所述，危害礦井安全的動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象由采掘活動(dòng)誘發(fā)而形成。它們具有動(dòng)態(tài)特性。因此，預(yù)測(cè)動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象的形成及其強(qiáng)度，不能簡(jiǎn)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(shí)間變化的動(dòng)態(tài)特征資料。高產(chǎn)高效采煤推進(jìn)速度快，進(jìn)行動(dòng)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(shí)間變化很有必要。

2.4 加快發(fā)展信息技術(shù)計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)

現(xiàn)已在煤田地質(zhì)勘探各個(gè)專(zhuān)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(chǔ)、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(jī)對(duì)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(dòng)化程度高，能在現(xiàn)場(chǎng)作預(yù)處理，控制各項(xiàng)操作和質(zhì)量，選擇有關(guān)參數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)相關(guān)資料分析表明，除少數(shù)幾個(gè)發(fā)展中國(guó)家外，各主要產(chǎn)煤國(guó)家的煤田地質(zhì)勘探工作量自上世紀(jì)八十年代以來(lái)均明顯減少，但用于開(kāi)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(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)與世界先進(jìn)技術(shù)相比尚存在較大差距，因此，必須把握時(shí)機(jī)，加快我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展，才能滿(mǎn)足我國(guó)高產(chǎn)高效采煤的需求。

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