論礦區(qū)綜合地質勘探與深部煤礦資源的開采

劉寶

【摘 要】煤炭生產在中國國民經濟中具有舉足輕重的地位，平頂山市作為煤炭工業(yè)城市許多老礦區(qū)的開采深度均在-800m以下，部分采面已經進入深部開采階段，這對煤礦地質工作提出了更高的要求。本文從以下兩個方面探討礦區(qū)綜合地質勘探與深部煤礦資源開采：一是傳統(tǒng)的地質勘探方法概述，分析了直流電探測法、瞬變電磁法和地質雷達法這三種傳統(tǒng)的地質勘探方法，并指出了傳統(tǒng)地質勘探方法的弊端；二是綜合地質勘探方法在深部礦產資源開采中的應用，從采區(qū)地面地震勘探、微動測探勘查、井下鉆探與綜合物探法這幾個方面進行闡述。

【關鍵詞】深部煤礦資源開采；傳統(tǒng)地質勘探方法；綜合地質勘探法

隨著社會經濟的發(fā)展，人們對礦產資源的需求量也越來越大，煤礦資源的地質勘探方法逐漸受到人們的重視。深部煤礦資源的開采對地質勘探方法提出了新的要求，傳統(tǒng)的地質勘探方法已經不能適應深部煤礦資源開采的需要。因此，必須積極引進與推廣綜合地質勘探的方式，提高地質勘探工作的效率和水平。

1.傳統(tǒng)的地質勘探方法概述

現(xiàn)階段，深層煤礦資源在開采的過程中頻頻發(fā)生安全事故，如瓦斯爆炸、礦井突水、斷層、陷落柱和采空區(qū)塌陷等，這些安全事故的發(fā)生極大地影響了礦區(qū)的安全生產，對周邊群眾的生命財產安全也造成了很大的威脅。采取科學、規(guī)范、合理的煤礦地質勘探方法可以有效地避免在煤礦開采的過程中發(fā)生安全事故，確保煤礦開采企業(yè)的安全生產。煤礦地質勘探可以通過分析工程方案的可行性，選擇合適的工程施工方案，防止在礦產資源開采過程中出現(xiàn)安全事故。

傳統(tǒng)的地質勘探方法主要是運用地球物理方法進行地質勘探，主要包括以下幾種方法：第一，直流電探測法。直流電探測建立在介質導電性差異的基礎上，主要運用巖石和礦石視電阻率的方法進行地質勘探；第二，瞬變電磁法。這種方法又被稱為TEM法，是在近幾十年發(fā)展起來的一種新的勘探方法，在目前的地質勘探過程中得到了廣泛的應用。這種方法主要通過時間域人工電磁感應技術來達到勘探的目的；第三，地質雷達法。隨著科技水平的逐步提高，地質雷達技術也得到了快速的發(fā)展，朝著便攜化和高精度化的方向發(fā)展，在工程、煤礦地質和環(huán)境探測中得到了廣泛的應用。這種勘探方式主要通過發(fā)生短脈沖高頻電磁波，對接收反射波的位置和走時等具體參數(shù)進行分析，達到地質勘探的目的。除了上述三種方法之外，傳統(tǒng)的地質勘探方法還有高密度電率法、重磁勘探法、三維地震勘探法和大地磁電阻率法等。

上述傳統(tǒng)的地質勘探方法都有一定的優(yōu)勢，但如果單一使用，就會凸顯出自身的局限性，只能大致探明地質結構中的突水因素，不能有效掌握整個礦區(qū)的地質結構。

2.綜合地質勘探方法在深部礦產資源開采中的應用

綜合地質勘探可以充分利用地面測繪、通感、必要鉆探和多種物探相結合的方法進行地質勘探，具有點、線、面相結合的優(yōu)勢，可以達到立體化、多參數(shù)、多層次的勘探效果，是一種較為科學的地質勘探方法。綜合地質勘探方法的勘探原則是先地面后井下，在地面勘探階段主要利用先鉆探后物探的方法，在井下勘探階段主要運用鉆探、物探相結合的方法。

2.1采區(qū)地面地震勘探

在開采煤礦資源之前，首先需要利用地面地震勘探的方法，對采區(qū)的斷層發(fā)育規(guī)律和地質構造形態(tài)進行勘探，掌握底板的起伏情況和煤層的具體賦存狀況，客觀評價礦區(qū)含水層的富水性，預防水害的發(fā)生，利用準確、可靠、真實的地質材料，為采區(qū)設計提供數(shù)據支持。另外，在地震勘探階段要進一步地了解采區(qū)的小構造，比如采空區(qū)的分布、陷落柱和斷層等，將采區(qū)銜接，并提前設計實施。目前，在我國的地質勘探技術中，比較成熟的有三種，即礦井直流電法、瞬變電磁法和三維地震勘探法，此外還有鉆探等探測技術。與礦井勘探相比，地面物探具有探測效率高、施工簡單等優(yōu)點，但也存在不容忽視的缺點，即受地表條件的影響較大。因此，在地面條件適宜的條件下，三維地震勘探技術是地質勘探的首選。

2.2微動測探勘查

微動測探勘查是一種地球物理勘探新技術，可以勘查地質構造。通常情況下，微動測探勘查可以通過天然場微動信號并結合數(shù)據分析與處理手段，獲得面波信號，從而勘查出地下S波速度結構。這種勘探技術的最大特點就是空間域和定期都不規(guī)則，通過波動理論可以知道面波與體波都在微動范圍內。一般來說，微動測探勘查的震源都是在地表面或海底面，所以分析面波成分非常重要，微動測探勘查可以利用這一優(yōu)勢面波反演地下物質結構。

2.3井下鉆探與綜合物探法

為了做好礦井防治水工作，可以采用井下鉆探作為地質勘探的手段。井下鉆探有很多優(yōu)點，如工程量小、投資少、水壓水量直觀、工期短、針對性強等。此外，井下鉆探不受地表條件限制，是一種比較經濟實用的地質勘探方法。在防水試驗階段，可以利用井下鉆探的方式對含水層的富水性進行分析與控制，也可以利用物探等手段勘探富水區(qū)的工作面。具體操作過程如下：首先利用物探手段探明礦區(qū)的導水構造、局部富水帶和隔水層變薄帶，之后再用鉆探手段驗證。這一操作過程的重點在于布置注漿改造和疏水降壓等工程。可以用以下幾種方法完成勘探過程：一是利用井下直流電法透視采煤工作面，勘查內部的導水構造和底板集中富水帶；二是利用TEM進行探測。TEM也被稱作瞬變電磁法，利用TEM法可以探測出高程不同的富水區(qū)，通過提供真實可信的資料，提高防治水措施的針對性；三是利用彈性波CT進行勘探，彈性波CT也稱為地震層析成相技術，可以勘查礦區(qū)的地質構造，分析地質構造的發(fā)育狀況；四是利用瑞利波技術，這種技術可以及時了解掘進巷道前方的異常體情況，適用于探測礦區(qū)的前方構造。

3.結語

通過以上分析可以認識到，煤礦礦區(qū)容易受到底板巖溶水害威脅，應當重視對煤礦礦區(qū)的地質勘探。在礦區(qū)地質勘探的過程中，可以做不同規(guī)模的防水試驗，再利用鉆探和物探等手段，勘查出礦區(qū)的水文地質情況。在地質勘探的過程中應加大對地質異常區(qū)的勘查力度，綜合利用多種勘探手段做好地質勘探工作，使各種勘探方法在地質勘探的過程中相互驗證、相互補充，發(fā)揮多種地質勘探方法的綜合效應。 [科]

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