煤田地質(zhì)與勘探技術(shù)淺議

□徐偉瑜（河南煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)）

在21世紀(jì)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的一體化和中國加入世貿(mào)組織，我國國民經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，國內(nèi)對(duì)煤炭需求在不斷上漲，出口量也在不斷增加。煤炭資源是不可再生資源，在煤炭的開采量不斷擴(kuò)大和煤礦的開采對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境和環(huán)境地質(zhì)的影響，以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)煤田勘探技術(shù)的沖擊下，也就突顯出煤炭地質(zhì)勘探技術(shù)的重要性，同時(shí)也對(duì)煤炭地質(zhì)的勘探技術(shù)提出越來越高的要求，因此需要不斷探索煤炭地質(zhì)勘探新技術(shù)。煤炭也是河南省的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)之一,煤炭是河南發(fā)展的重要能源支撐,在全省一次能源消費(fèi)總量構(gòu)成中,煤炭占70%以上。

1. 煤田地質(zhì)勘探及河南省煤炭地質(zhì)勘探的現(xiàn)狀

1.1 煤田地質(zhì)勘探

煤田地質(zhì)勘探是指運(yùn)用地質(zhì)科學(xué)理論和技術(shù)，分析、研究、探測(cè)煤礦床。煤田地質(zhì)勘探技術(shù)是為煤礦設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)提供可靠的技術(shù)支持，保證煤炭資源的科學(xué)合理、順利的開采與利用。

煤田地質(zhì)勘探的任務(wù)是通過各種地質(zhì)理論的運(yùn)用，還有相應(yīng)的技術(shù)手段和工作方法的選擇。首先，要查明地層、煤層、煤質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、儲(chǔ)量及開采技術(shù)條件；其次，要對(duì)煤礦床及與含煤巖系伴生的其它有益礦產(chǎn)進(jìn)行正確評(píng)價(jià)。

1.2 河南省煤炭地質(zhì)勘探的現(xiàn)狀

近年來，隨著河南煤炭業(yè)投入的增長，以及勘探技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，河南省煤田地質(zhì)勘探得到了跨越式的增長，地質(zhì)勘探技術(shù)與裝備也得到快速提升，煤層勘探、煤層氣資源和煤質(zhì)的評(píng)價(jià)等方面取得了一些驕人的成績。河南省煤田地質(zhì)局也取得了快速的發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)跨越式發(fā)展、質(zhì)量效益提高、生活環(huán)境面貌大改變、職工得到薪酬實(shí)惠多、社會(huì)形象地位得到提升等方面得到體現(xiàn)。

2. 煤田地質(zhì)勘探存在的不足

2.1 勘探手段較單一

近年來，在煤田地質(zhì)勘探過程中，因?yàn)樗褂玫目碧绞侄斡行﹩我?，有些勘探?duì)進(jìn)行勘探只使用鉆探、地質(zhì)填圖、測(cè)井等手段，而物探隊(duì)進(jìn)行勘探也只是使用物探手段，其結(jié)果是導(dǎo)致地質(zhì)構(gòu)造情況探明不清，地質(zhì)控制精度也不夠，煤田地質(zhì)沒有得到深入的勘探，影響到其后期的深入開采。

2.2 簡(jiǎn)化煤田地質(zhì)勘探程序

目前，為了提高辦事效率，煤田地質(zhì)勘探工作對(duì)勘探的周期要求越來越短，煤田地質(zhì)勘探程序省略了對(duì)煤田地質(zhì)勘探普查和詳查工作，從預(yù)測(cè)區(qū)直接進(jìn)入到勘探；這樣就有可能造成勘探工程的布置不合理，先期開采地段和旨采區(qū)的選擇上有誤，如果勘探手段選擇不當(dāng)，會(huì)造成開采的不完全或開采的不深入。因此，不能一概而論的簡(jiǎn)化煤田地質(zhì)勘探程序，要依具體情況而定，對(duì)于不必要的程序要簡(jiǎn)化，以免造成效率低下。

3. 勘探技術(shù)對(duì)煤田地質(zhì)勘探的重要性

在煤炭地質(zhì)勘探工作中，勘探技術(shù)對(duì)煤田地質(zhì)勘探具有重要的作用，勘探技術(shù)影響到煤田儲(chǔ)備、地層與地質(zhì)等情況的詳情，如果探明不清，會(huì)影響到后期煤田的開采與利用。要想更準(zhǔn)確地揭露煤系的作用，更清楚的認(rèn)識(shí)煤巖體賦存狀態(tài)以及物質(zhì)大發(fā)展規(guī)律，必須把勘探技術(shù)與施工方法進(jìn)行合理而科學(xué)的結(jié)合，只有這樣才能完成不同勘探階段的目的與任務(wù)，也才可以滿足不同的勘探工作精度的要求。

在以前煤田地質(zhì)勘探中，勘探技術(shù)通常多以鉆探工程和坑探工程為主，并輔以地球物理勘探和地球化學(xué)勘查。伴隨著科學(xué)的飛速發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在煤田地質(zhì)勘探已經(jīng)發(fā)展成為多工種、多專業(yè)、多行業(yè)的綜合性地質(zhì)勘探，包括鉆探、物探、水文地質(zhì)、巖礦及古生物鑒定、煤質(zhì)化驗(yàn)、工程地質(zhì)、航空測(cè)量、遙感地質(zhì)等等。

現(xiàn)在我國的煤炭資源開發(fā)存在著一些突出的問題：如，地質(zhì)條件的復(fù)雜性、勘探程度低、水資源缺乏等等，現(xiàn)代煤田地質(zhì)勘探以現(xiàn)代的高科技技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合以往的勘探實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，要逐步形成一套完整的煤田地質(zhì)勘探理論和具有現(xiàn)代化的勘探技術(shù)的勘探系統(tǒng)。首先，加強(qiáng)運(yùn)用現(xiàn)代化的設(shè)備與技術(shù)提高煤田勘探在資料采集與處理、綜合解釋與分析、方法理論研究等方面的高水平和大規(guī)模；其次，要在找煤、煤巖層定性、礦山礦井地質(zhì)等方面發(fā)揮重要作用；最后，還要兼顧煤田地質(zhì)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，如在煤層氣評(píng)價(jià)、水資源勘探等許多方面取得良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

4. 提高煤田地質(zhì)勘探技術(shù)水平的措施

煤田勘探技術(shù)是煤田普查與勘探過程中獲取地質(zhì)資料所必須使用的技術(shù)手段，目前常用的幾種煤田地質(zhì)勘探技術(shù)，比如坑探工程、鉆探工程、地球物理勘探等等，還有一些新的煤田地質(zhì)勘探技術(shù)，如高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)和煤炭遙感技術(shù)等，這些煤田地質(zhì)勘探技術(shù)各有特點(diǎn)與不足，只有科學(xué)合理地運(yùn)用各種勘探手段，才能優(yōu)質(zhì)、高效、全面、經(jīng)濟(jì)地完成各階段勘探任務(wù)。

4.1 開發(fā)與利用新型的煤田地質(zhì)勘探技術(shù)

4.1.1 高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)

高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)是在國家“六五”科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目“數(shù)字地震勘探技術(shù)的研究與應(yīng)用”的基礎(chǔ)上，逐步創(chuàng)新形成的高分辨率三維數(shù)字地震勘探技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從模擬地震勘探到數(shù)字地震勘探的變革。也就是利用數(shù)字方式去記錄高質(zhì)量的地震信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的數(shù)字處理技術(shù)，獲得高分辨率的地震勘探效果的技術(shù)方法。

高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)主要是通過四小(小藥量、小道具、小采樣間隅、小組合基距)、兩高(高頻檢波器、高頻低階濾波)、合適的井深和兩點(diǎn)(炮點(diǎn)、檢波點(diǎn))進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理過程中要加強(qiáng)噪聲的衰減、子波長度壓縮和精確的疊加和偏移，通過獲得高信噪比、寬帶的高頻信號(hào)，來顯示小型煤田構(gòu)造和異常情況。

從1985年開始至今，高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)在地質(zhì)綜合勘探和地震補(bǔ)充勘探實(shí)踐中得到不斷完善和發(fā)展。三維地震勘探技術(shù)之所以逐漸在煤田地質(zhì)勘探中廣泛應(yīng)用，原因是近年來，隨著人們處理地震勘探數(shù)據(jù)的增多，而且也有越來越多的煤礦和待開發(fā)井田的業(yè)主開始要求使用三維地震勘探技術(shù)，在大容量高速計(jì)算機(jī)的發(fā)展前提下，這才使得三維地震勘探技術(shù)得到迅速發(fā)展。

4.1.2 煤炭遙感技術(shù)

煤炭遙感技術(shù)指的是將遙感技術(shù)應(yīng)用于探測(cè)與煤田地質(zhì)和煤炭工業(yè)等方面的高科技技術(shù)，這種技術(shù)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、客觀、快速、整體性強(qiáng)等特點(diǎn)。

近年來，伴隨著計(jì)算機(jī)軟硬件突破性的進(jìn)展，逐步形成了較為完整的煤炭遙感科學(xué)體系，使得煤炭遙感技術(shù)在煤田自然環(huán)境監(jiān)測(cè)、煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)、區(qū)域地質(zhì)研究和中小比例尺填圖等各方面取得一些成就。隨著GIS和GPS技術(shù)的不斷完善，煤炭勘探技術(shù)在計(jì)算機(jī)的支持下將會(huì)建成準(zhǔn)實(shí)時(shí)性、半自動(dòng)化、半智能化的中國煤田地質(zhì)和煤炭資源調(diào)查信息系統(tǒng)、煤礦區(qū)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)；煤炭勘探技術(shù)將逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、可視化和社會(huì)化；而且，煤炭遙感技術(shù)將會(huì)和物探鉆探一樣，成為煤田地質(zhì)勘探的一種常用技術(shù)。

4.2 豐富煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的多樣化

為了提高河南省煤田地質(zhì)勘探技術(shù)，要綜合勘探技術(shù)使地質(zhì)勘探技術(shù)多樣化，以提供實(shí)用的、詳細(xì)的應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造圖等資料，因此，可為煤田地質(zhì)設(shè)計(jì)、施工和開采提供最佳的施工方向和開采方法。在低山丘陵區(qū)和平緩平原等有條件的地區(qū)，先要進(jìn)行地面物探，了解勘探區(qū)的基本構(gòu)造形態(tài)后，再選擇合理的鉆探網(wǎng)度進(jìn)行布孔，這樣才能提供經(jīng)濟(jì)與實(shí)效的綜合勘探方法。由此可見，選用綜合勘探技術(shù)，是河南省煤礦勘探的發(fā)展方向。

4.3 推進(jìn)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的信息化建設(shè)

由于信息技術(shù)是具有大容量存儲(chǔ)、并行分布式處理、多媒體、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能等優(yōu)點(diǎn)的高新技術(shù)，因此，信息技術(shù)得到快速地發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)開始在煤田地質(zhì)勘探中推廣應(yīng)用。如：可以把人機(jī)對(duì)話方式推廣應(yīng)用到煤田地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)處理過程中，用此方式分析、處理、解釋和顯示大量的地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，選擇相關(guān)參數(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)能作預(yù)處理，而且還可以提高勘探精度。

5. 結(jié)論

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，未來的煤田勘探技術(shù)需要運(yùn)用高科技的勘探技術(shù)手段和市場(chǎng)經(jīng)營策略，要積極把高科技應(yīng)用到煤田地質(zhì)勘探當(dāng)中，加快煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的信息化、可視化、高效率，加快發(fā)展煤田勘探技術(shù)，滿足河南省高產(chǎn)高效采煤的需求。

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