淺析煤礦礦區(qū)的綜合地質(zhì)勘探與煤炭資源的開發(fā)

王子涵

摘 要 煤炭是中國的第一能源，煤炭生產(chǎn)在中國國民經(jīng)濟中具有舉足輕重的地位。中國東部許多老礦區(qū)的開采深度均在-800m以下，一些新建礦井的覆蓋層厚度便達600m，開采深度為-1000m左右。因此，中國東部煤礦已經(jīng)進入深部開采階段。深部開采礦井均為高產(chǎn)高效礦井，對煤田地質(zhì)工作提出了更高的要求，包括查明煤層中落差5m左右的斷層、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài)，同時查明與水文地質(zhì)條件與瓦斯突出條件密切相關(guān)的煤層頂、底板巖性。

關(guān)鍵詞 煤礦礦區(qū) 地質(zhì)勘探 綜合

中圖分類號：TD1 文獻標(biāo)識碼：A

0前言

煤炭是中國的第一能源，煤炭生產(chǎn)在中國國民經(jīng)濟中具有舉足輕重的地位。中國東部許多老礦區(qū)的開采深度均在-800m以下，一些新建礦井的覆蓋層厚度便達600m，開采深度為-1000m左右。因此，中國東部煤礦已經(jīng)進入深部開采階段。深部開采礦井均為高產(chǎn)高效礦井，對煤田地質(zhì)工作提出了更高的要求，包括查明煤層中落差5m左右的斷層、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài)，同時查明與水文地質(zhì)條件與瓦斯突出條件密切相關(guān)的煤層頂、底板巖性。

目前，煤礦深部開采中的地質(zhì)勘探技術(shù)是以地球物理方法為先導(dǎo)，其它基礎(chǔ)地質(zhì)手段加以配合，其工作模式可分為三個層面：（1）井田范圍主要可采煤層開采地質(zhì)條件評價；（2）采區(qū)地質(zhì)條件勘查；（3）綜采工作面地質(zhì)條件超前探測。

1地質(zhì)勘探的階段劃分

固體礦產(chǎn)的地質(zhì)勘探一般由找礦、普查、詳查以及勘探四個階段組成，四者之間先后順序不能輕易打亂，否則會對地質(zhì)勘探工作造成困擾：找礦就是尋找評價具有工業(yè)價值的礦產(chǎn)資源為開展普查工作提供依據(jù)的過程；普查一般是在已知賦存有工業(yè)價值礦產(chǎn)資源的地區(qū)或者找礦的基礎(chǔ)上進行的。詳查是建立在普查工作的基礎(chǔ)之上，對資源條件較好且近期開發(fā)有利的地區(qū)進行。礦區(qū)開發(fā)建設(shè)的總體設(shè)計需要詳查為其提供依據(jù)，詳查成果確定礦區(qū)建設(shè)規(guī)模及井田劃分不因地質(zhì)情況而發(fā)生重大變化；特殊水文地質(zhì)和礦山工程地質(zhì)等這些影響礦區(qū)開發(fā)的條件要做出正確客觀評價；開發(fā)建設(shè)井田地段的工作程度要保證滿足礦井建設(shè)可行性研究的需要，只有將這些工作確認(rèn)到位，才能確保下步工作順利進行；精查是直接為礦井設(shè)計和建設(shè)服務(wù)的礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作。

2煤炭企業(yè)在資源開發(fā)中常用的地質(zhì)勘探方法

當(dāng)前，煤礦的礦井突水、煤與瓦斯、陷落柱與斷層以及采空區(qū)塌陷災(zāi)害是我國的煤礦地質(zhì)的主要災(zāi)害。這些災(zāi)害嚴(yán)重影響煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，威脅周邊人民群眾生命財產(chǎn)安全。煤礦的地質(zhì)勘探的可行性和比選性工程方案能預(yù)上述為地質(zhì)災(zāi)害的防治提供設(shè)計依據(jù)。我國傳統(tǒng)的地質(zhì)地質(zhì)勘探是應(yīng)用地球物理方法，主要有下列幾種：一是直流電測深法；二是瞬變電磁法；三是地質(zhì)雷達法。

以上傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探方法單一使用都有一定的局限性，只能大致對煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)大探明某一種突水因素，而不能對整個煤礦開采范圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)有效掌握。

3采用綜合方式進行地質(zhì)勘探

3.1采區(qū)地面地震勘探技術(shù)

采區(qū)設(shè)計前，通過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，查明煤層賦存狀況及底板起伏形態(tài)，對影響開采的含水層富水性進行評價，并提出水害防治措施，為采區(qū)設(shè)計提供可靠的地質(zhì)資料。

3.2微動測深勘查技術(shù)

微動是一種在時間域和空間域都極不規(guī)則的震動現(xiàn)象。根據(jù)波動理論，微動記錄既包含有體波也包含有面波。由于在大多數(shù)情況下，微動的震源是在地表面或海底面，在微動中的面波成分相對于體波成分來說占絕對優(yōu)勢，微動測深勘查方法就是利用這一占絕對優(yōu)勢的面波來反演地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法。依據(jù)觀測形式的不同微動測深探查主要分為一下幾種形式：

（1）單點勘查。單點勘查方式觀測臺陣，一般由兩個不同半徑的同心圓（內(nèi)接正三角形）組成，在圓心和圓周上內(nèi)接正三角形頂點處各設(shè)置一套微動觀測儀；

（2）測線勘查。在煤田勘查這種大面積勘探中，單點勘查已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)要求?？刹捎脺y線（剖面）觀測系統(tǒng)，獲得S波速度剖面成果圖。在測區(qū)內(nèi)按一定間距布置這樣的測線，可實現(xiàn)二維微動測深勘探，并反演測區(qū)三維S波速度結(jié)構(gòu)，結(jié)合鉆孔及其它地質(zhì)資料，可進一步解釋速度異常區(qū)域的地質(zhì)意義；

（3）平面探查。在礦區(qū)或者要求更精細(xì)的勘探，在儀器數(shù)量足夠多的情況下可采用平面觀測，并反演測區(qū)三維S波速度體，從而圈出速度異常體或者面。

3.3井下鉆探與綜合物探法

井下鉆探是開展礦井防治水工作的重要手段之一，其優(yōu)點眾多，譬如不受地面條件限制，工程量小、工期短、投資少、針對性強、水壓水量直觀、經(jīng)濟合理。具體可用以下三種方法，首先是井下直流電法透視，這種方法是探測采煤工作面內(nèi)部的導(dǎo)水構(gòu)造、底板含水層的集中富水帶為目的。二是TEM探測：瞬變電磁法，也被稱作TEM法，這種方法是以探測不同高程的相對富水區(qū)為目的，，為針對性的采取防治水措施提供可靠的資料；三是彈性波CT，也被稱為地震層析成相技術(shù)，這種方式能夠可推測煤礦礦區(qū)的主要構(gòu)造的發(fā)育狀況，四是瑞利波方法，這種方法能夠?qū)蜻M巷道前方的地質(zhì)異常體情況做到了解，對于探測煤礦礦區(qū)的前方構(gòu)造有良好的效果。

4結(jié)束語

總之，地球物理方法是煤礦開采地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢，煤礦企業(yè)在對礦區(qū)的地質(zhì)勘探中，必須將基礎(chǔ)地質(zhì)勘探手段與地理信息系統(tǒng)技術(shù)充分結(jié)合起來，大力運用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等勘探技術(shù)，取得多元數(shù)據(jù)，以便對斷層分布、地下煤層深度和厚度以及巖溶裂隙發(fā)育帶的分布等等地質(zhì)狀況充分的掌握，進行綜合分析，然后建立出礦區(qū)的預(yù)測與評價的模型，發(fā)揮地球物理勘探方法的作用，為煤礦的安全與穩(wěn)定生產(chǎn)夯實基礎(chǔ)。