煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展分析

楊向敏

【摘 要】煤田地質(zhì)勘探是運(yùn)用地質(zhì)科學(xué)和技術(shù)手段來(lái)分析、探測(cè)煤礦床，為煤礦設(shè)計(jì)和建設(shè)以及煤炭生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)資料，使煤炭資源能夠合理利用和順利開(kāi)發(fā)。煤炭資源勘探技術(shù)水平和勘查精度以及對(duì)煤礦安全高效生產(chǎn)保障能力正在逐步提高，發(fā)展前景十分廣闊。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)勘探；遙感技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

1.從山西煤炭資源儲(chǔ)量及開(kāi)采看煤田地質(zhì)勘探的重要性

1.1山西煤炭資源儲(chǔ)量

山西是煤炭資源儲(chǔ)量大省，煤炭資源具有儲(chǔ)量十分豐富、分布范圍廣泛、煤類品種齊全、煤炭品質(zhì)優(yōu)良、開(kāi)發(fā)條件較好等特點(diǎn)。2003 年山西第三次煤田預(yù)測(cè)資料，全省2000米以淺預(yù)測(cè)煤炭總儲(chǔ)量約為6600億噸，占全國(guó)煤炭資源總量的11.9%，僅次于新疆和內(nèi)蒙，總儲(chǔ)量居全國(guó)第三位。山西煤炭資源儲(chǔ)存范圍分布廣泛，在全省119個(gè)行政縣（ 市、區(qū)）中，儲(chǔ)存煤炭資源的有94個(gè)，占79%，其中，煤炭年產(chǎn)量在百萬(wàn)噸以上的縣（ 市、區(qū)）有68個(gè)。山西煤炭資源的煤類品種齊全，從低變質(zhì)煤、中變質(zhì)煤到高變質(zhì)煤，省內(nèi)均有分布，煤炭種類分布具有從北向南，煤的變質(zhì)程度逐漸增高的特征，依次分布著低變質(zhì)煤、中變質(zhì)煤、高變質(zhì)煤。山西煤炭品質(zhì)優(yōu)良，據(jù)中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，山西擁有14個(gè)牌號(hào)的煤種，在市場(chǎng)上具有極佳的品牌效應(yīng)。如大同煤田的弱粘結(jié)煤享譽(yù)中外，河?xùn)|煤田的主焦煤被譽(yù)為煤中“精粉”，沁水煤田的“蘭花炭”作為化工用煤的佳品而聞名遐邇。山西煤炭資源開(kāi)發(fā)條件較好，寧武煤田平魯一帶煤層埋藏淺，適宜露天開(kāi)采，其它地區(qū)多為中厚煤層，總體地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層厚度穩(wěn)定，瓦斯含量不高，適宜井工開(kāi)采。

1.2煤田地質(zhì)勘探的重要性

山西具有得天獨(dú)厚的煤炭資源儲(chǔ)存優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)供應(yīng)基地，煤炭在中國(guó)的能源中處于十分重要的地位，煤炭工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、安全狀況、健康發(fā)展，關(guān)系著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。煤炭工業(yè)的建設(shè)和發(fā)展離不開(kāi)地質(zhì)勘探，煤田地質(zhì)勘探作為煤炭工業(yè)的開(kāi)路先鋒，是運(yùn)用地質(zhì)科學(xué)和技術(shù)手段來(lái)分析、探測(cè)煤礦床，為煤礦設(shè)計(jì)和建設(shè)以及煤炭生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)資料，使煤炭資源能夠合理利用和順利開(kāi)發(fā)為煤炭安全高效生產(chǎn)提供服務(wù)。其主要任務(wù)是：查明煤礦床范圍內(nèi)礦體的分布特征；查明礦體地質(zhì)構(gòu)造特征；查明煤炭的儲(chǔ)量、種類、質(zhì)量、工業(yè)品級(jí)及其空間分布規(guī)律；查明礦床開(kāi)采技術(shù)條件、水文地質(zhì)條件以及礦區(qū)自然、經(jīng)濟(jì)條件。煤田地質(zhì)勘探對(duì)于如何高效合理地開(kāi)發(fā)應(yīng)用煤炭資源、規(guī)范開(kāi)采秩序、抓好煤礦安全生產(chǎn)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)煤炭企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，有著十分重要的作用。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)踐中，一段時(shí)期以來(lái)，受“重開(kāi)采，輕勘探”的思想影響，煤田地質(zhì)勘探?jīng)]有得到應(yīng)有的重視，以致于煤田地質(zhì)勘探工作明顯滯后，甚至一度陷入困境。近年來(lái)，對(duì)煤田地質(zhì)勘探工作的重要性認(rèn)識(shí)逐步到位，煤田地質(zhì)勘探工作正在走出困境，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭。

2.煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

當(dāng)前，我國(guó)煤田勘探技術(shù)手段主要有鉆探工程、坑探工程、地球物理勘探、地質(zhì)填圖、遙感地質(zhì)調(diào)查等。近年來(lái)，鉆探仍是獲得第一手地質(zhì)資料的重要手段；物探儀器更新迅速，日新月異，靈敏度、分辨率、精確度越來(lái)越高，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)勘探技術(shù)的各個(gè)專業(yè)、運(yùn)用到整個(gè)勘探系統(tǒng)。

2.1遙感地質(zhì)調(diào)查技術(shù)大力發(fā)展

遙感地質(zhì)是遙感技術(shù)在地質(zhì)中的應(yīng)用，是研究地質(zhì)科學(xué)的一種新興手段。目前國(guó)際上常用的遙感技術(shù)手段主要有：攝影遙感、電視遙感、多光譜遙感、紅外遙感、雷達(dá)遙感、激光遙感、全息攝影遙感等。

遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用，其具體應(yīng)用就是像片的判讀，其中包括航片（可見(jiàn)光航空像片）、衛(wèi)片（多光譜衛(wèi)星像片）的判讀。該技術(shù)在地質(zhì)填圖、地質(zhì)構(gòu)造解釋、找礦標(biāo)志判別及動(dòng)態(tài)分析方面的研究應(yīng)用，高分辨率衛(wèi)星圖像、礦山GPS定位技術(shù)、數(shù)字航攝技術(shù)、地質(zhì)勘查GIS技術(shù)等一系列現(xiàn)代化技術(shù)手段研究與應(yīng)用，將使地質(zhì)勘探技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。地質(zhì)填圖作為最基本的技術(shù)手段，是煤炭資源普查與勘探最基礎(chǔ)的工作，它的主要目的是對(duì)含煤地區(qū)進(jìn)行全面的地表地質(zhì)研究，調(diào)查含煤區(qū)的地層、構(gòu)造、主煤層和煤質(zhì)及其他有益礦產(chǎn)的情況，為以后的地質(zhì)工作指出方向。地質(zhì)填圖已由傳統(tǒng)老舊的羅盤、錘子、放大鏡三大件被先進(jìn)的GPS導(dǎo)航、筆記本電腦和數(shù)碼相機(jī)所取代，向數(shù)字化方向深入發(fā)展。

2.2煤炭地質(zhì)勘探技術(shù)信息化迅速推進(jìn)

加強(qiáng)煤炭地質(zhì)勘查主流程信息化系統(tǒng)技術(shù)的研究并廣泛應(yīng)用，大力推進(jìn)煤炭地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)采集、研究和地質(zhì)報(bào)告編制的信息化建設(shè)，是煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)?，F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)煤炭勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用，使勘探專業(yè)發(fā)生了巨大的變化。目前已實(shí)現(xiàn)用人機(jī)對(duì)話方式處理和智能分析顯示地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)。此外，一些能在現(xiàn)場(chǎng)作預(yù)處理和自動(dòng)控制各項(xiàng)操作的物探儀器、三維可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)據(jù)銀行和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)等正在加快研究和開(kāi)發(fā)。隨著這些先進(jìn)的儀器設(shè)備和信息技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用，必將極大地提高地質(zhì)勘探的效率，對(duì)地質(zhì)勘探產(chǎn)生深刻的影響。

2.3采用綜合方式進(jìn)行地質(zhì)勘探

（1）采區(qū)地面地震勘探。地震勘探是利用地下介質(zhì)彈性和密度差異，通過(guò)觀測(cè)和分析大地對(duì)人工激發(fā)地震波的響應(yīng)，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)的地球物理勘探方法。采區(qū)設(shè)計(jì)前，采用地面地震勘探手段，查明采區(qū)構(gòu)造形態(tài)和斷層發(fā)育規(guī)律、煤層賦存狀況和底板起伏形態(tài)，評(píng)價(jià)影響開(kāi)采的含水層富水性，并提出防治水害的措施，為采區(qū)設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料。同時(shí)，需要進(jìn)一步查明采區(qū)范圍內(nèi)的小構(gòu)造，根據(jù)采區(qū)銜接的要求提前布置實(shí)施。三維地震技術(shù)將不斷發(fā)展，多維多分量地震勘探技術(shù)研究將進(jìn)一步深化，地震勘探技術(shù)能力和應(yīng)用范圍將繼續(xù)擴(kuò)大。

（2）微動(dòng)測(cè)深勘查。微動(dòng)是一種在空間域和時(shí)間域都極不規(guī)則的震動(dòng)現(xiàn)象。微動(dòng)測(cè)深勘查方法是利用自身體波和面波不同震動(dòng)這一優(yōu)勢(shì)反演地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。微動(dòng)測(cè)深勘查主要有以下幾種：

1）平面探查。在礦區(qū)或者要求更精細(xì)的勘探，該勘探的條件是在儀器數(shù)量足夠多的情況下完成的，并需要反向推測(cè)測(cè)區(qū)三維體，從而通過(guò)速度異常體或者面描繪出三維態(tài)勢(shì)。2）單點(diǎn)勘查。主要是單點(diǎn)勘查方式觀測(cè)臺(tái)陣，一般由兩個(gè)不同半徑的同心圓組成，在圓心和圓周上內(nèi)接正三角形頂點(diǎn)處各設(shè)置一套微動(dòng)觀測(cè)儀。這種觀測(cè)方式勘查深度與臺(tái)陣的大小成正比。根據(jù)勘查深度的要求，可采用由3個(gè)或3個(gè)以上不同半徑的同心圓組成觀測(cè)臺(tái)陣。

2.4開(kāi)發(fā)井下勘探技術(shù)

地面勘探技術(shù)已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)手段，如何將地面勘探技術(shù)成功地轉(zhuǎn)移到煤礦開(kāi)發(fā)井下，是世界各國(guó)一直在探究的課題。包括：利用瑞雷波進(jìn)行獨(dú)頭巷道超前探測(cè)、應(yīng)用槽波探測(cè)工作面內(nèi)部構(gòu)造、利用聲發(fā)射技術(shù)預(yù)報(bào)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)和利用微震觀測(cè)確定“三帶”發(fā)育高度等，由于煤層密度比上下圍巖小，煤層是一個(gè)典型的低速槽，并且伴隨著探地雷達(dá)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)外已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出一種能定量研究巖體、準(zhǔn)確確定巷道周圍裂隙帶以及斷裂帶深度特征的Rock 雷達(dá)系統(tǒng)，代替了一些過(guò)時(shí)的應(yīng)用技術(shù)。因此，從科技發(fā)展角度出發(fā)，煤礦井下物探技術(shù)將是煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

2.5發(fā)展水平鉆進(jìn)技術(shù)

隨著社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)城市規(guī)模不斷延伸，城市基建就需要非開(kāi)挖技術(shù)的出現(xiàn)來(lái)解決施工等現(xiàn)實(shí)技術(shù)問(wèn)題。水平定向鉆進(jìn)施工技術(shù)，又稱HDD施工技術(shù)，是我國(guó)非開(kāi)挖方法中最快速、技術(shù)最先進(jìn)、設(shè)備最完善、應(yīng)用最廣泛的方法。水平鉆進(jìn)技術(shù)，不僅能在井下沿煤層定向鉆進(jìn)，還能在地面沿垂直—圓弧—水平線軌跡進(jìn)入煤層鉆進(jìn)，該技術(shù)加快了煤田地質(zhì)勘探速度，提高了勘探效率，節(jié)約了勘探資金。

3.對(duì)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)建議

《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)煤炭工業(yè)健康發(fā)展若干意見(jiàn)》明確指出，要加大煤炭資源勘探力度，增強(qiáng)煤炭資源保障能力，依靠科技進(jìn)步，提高地質(zhì)勘探精度，保障地質(zhì)勘查質(zhì)量，為合理規(guī)劃和開(kāi)發(fā)煤炭資源奠定基礎(chǔ)。國(guó)務(wù)院對(duì)煤炭資源勘探工作高度重視并提出了更高的要求。要深入貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院文件精神，必須用科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)地質(zhì)勘探工作，大力提高地質(zhì)勘探創(chuàng)新能力，運(yùn)用現(xiàn)代地質(zhì)理論，發(fā)展高新技術(shù)，全面提升煤炭地質(zhì)勘探能力和服務(wù)水平。

3.1爭(zhēng)取優(yōu)惠政策，加大地質(zhì)勘探力度

根據(jù)各地煤炭資源分布特點(diǎn)、勘探技術(shù)和開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，充分利用已有扶持政策，積極爭(zhēng)取各級(jí)政府對(duì)煤炭資源勘探的優(yōu)惠政策，進(jìn)一步加大煤炭資源勘探力度，多渠道融納資金，查明煤炭資源的家底，為煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和優(yōu)良服務(wù)。各級(jí)決策層首先要徹底轉(zhuǎn)變重開(kāi)發(fā)、輕勘探的思想觀念，提高對(duì)煤田地質(zhì)勘探重要性認(rèn)識(shí)，為煤田地質(zhì)勘探健康可持續(xù)發(fā)展給予大力支持。

3.2依靠科技進(jìn)步，提高地質(zhì)勘查質(zhì)量

要提高地質(zhì)勘探精度和質(zhì)量，必須依靠科技進(jìn)步，研究地質(zhì)理論，發(fā)展地質(zhì)理論，大力引進(jìn)和研究開(kāi)發(fā)各種現(xiàn)代高新技術(shù)和儀器設(shè)備，用現(xiàn)代地質(zhì)理論和科學(xué)技術(shù)武裝地質(zhì)勘探，進(jìn)一步充實(shí)、完善、改進(jìn)地質(zhì)勘探技術(shù)方法和手段，為煤炭資源調(diào)查、煤田地質(zhì)勘查以及相關(guān)的煤層氣、水資源評(píng)價(jià)提供理論和技術(shù)支撐。

3.3深化體制改革，提高地質(zhì)勘探創(chuàng)新能力

要進(jìn)一步深化煤田地質(zhì)勘探體制改革，盡快形成可持續(xù)的煤炭資源保障體系，建立煤炭地質(zhì)勘查新體制、新機(jī)制、新體系和煤炭資源管理新秩序，以增強(qiáng)地質(zhì)勘探活力和動(dòng)力，提高地質(zhì)勘探的創(chuàng)新能力。

3.4利用多種渠道，加強(qiáng)地質(zhì)勘探人才隊(duì)伍建設(shè)

充分利用各級(jí)教育機(jī)構(gòu)和地質(zhì)院校的教育資源優(yōu)勢(shì)，大力培養(yǎng)地質(zhì)勘探技術(shù)人才，充實(shí)地質(zhì)勘探隊(duì)伍，有效解決地質(zhì)勘探技術(shù)人才緊缺、隊(duì)伍老化、數(shù)量不足、質(zhì)量不高的問(wèn)題；通過(guò)各種方式對(duì)現(xiàn)有勘探人員開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)，不斷更新知識(shí)，提高技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)；制定優(yōu)惠政策防止地質(zhì)勘探人才流失，吸引優(yōu)秀人才；加強(qiáng)國(guó)際國(guó)內(nèi)地質(zhì)勘探技術(shù)合作和交流，及時(shí)了解和掌握當(dāng)前地質(zhì)勘探的新動(dòng)態(tài)、新知識(shí)、新方法、新手段；鼓勵(lì)和支持地質(zhì)勘探職工自學(xué)成才，為他們的學(xué)習(xí)和工作實(shí)踐提供良好的環(huán)境和條件。

3.5重視生態(tài)建設(shè)，為環(huán)境保護(hù)提供相關(guān)調(diào)查評(píng)價(jià)

加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的地質(zhì)調(diào)查研究，對(duì)因礦業(yè)開(kāi)發(fā)引發(fā)的煤層自燃、環(huán)境污染、地面塌陷、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，要加強(qiáng)調(diào)查評(píng)價(jià)。

3.6加強(qiáng)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)

煤層氣作為新型潔凈能源，可降低大氣污染，減少溫室效應(yīng)。煤層氣的開(kāi)發(fā)與利用，在為我們提供潔凈能源的同時(shí)，還可減少礦井瓦斯排放，降低煤礦安全事故。

4.結(jié)語(yǔ)

煤炭現(xiàn)代化生產(chǎn)對(duì)煤田地質(zhì)勘探提出了更高的要求，我們要清醒地看到，我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)雖然發(fā)展迅速，但與發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)相比，尚存在一定差距。因此，必須進(jìn)一步加快我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展速度，滿足我國(guó)高產(chǎn)高效采煤工業(yè)生產(chǎn)的需求?；诿禾吭谥袊?guó)能源中的重要地位，國(guó)家對(duì)煤炭資源勘探和開(kāi)發(fā)利用技術(shù)發(fā)展高度重視，大力鼓勵(lì)支持科技創(chuàng)新，相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)不斷加大對(duì)相關(guān)技術(shù)、裝備的研發(fā)力度，煤炭資源勘探的技術(shù)水平和勘查精度以及對(duì)煤礦安全高效生產(chǎn)保障的能力正在逐步提高，發(fā)展前景十分廣闊。

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