淺談煤礦礦區(qū)的地質(zhì)勘探方法

作者簡介：郜宏偉（1984——），男，漢族，山西省高平市人，西南科技大學學士，現(xiàn)為開灤能源化工股份有限公司范各莊礦業(yè)分公司助理質(zhì)工程師，主要從事煤礦井下物探技術工作。

摘要：煤礦礦區(qū)地質(zhì)勘探方法是探明位置區(qū)域地質(zhì)條件、保障煤礦開采安全的重要技術手段，從勘探位置角度可分為地面綜合地質(zhì)勘探和井下勘探，地面綜合地質(zhì)勘探主要是遙感、地面三維地震探測和地面鉆探；井下勘探主要是巷探、井下物探和井下鉆探。

關鍵詞：地質(zhì)勘探；地面；井下；煤礦；分析

煤炭資源的開發(fā)和利用為我國經(jīng)濟發(fā)展提供了堅實的能源保障，但是煤炭的資源的開發(fā)和利用技術卻有待提升，尤其是煤礦的地質(zhì)勘探工作，更是關系著資源開發(fā)的有效性和安全性。隨著采煤深度及綜合機械化的發(fā)展，為了保證采掘工作有計劃地推進，必須準確地掌握開采的地質(zhì)條件。所以，為保證礦井的安全高效生產(chǎn)，提前進行地質(zhì)勘探已成為各大煤礦重中之重。

1 地面綜合地質(zhì)勘探

1.1 遙感地質(zhì)勘探

近20年來，隨著航空航天對地觀測技術、計算機技術和電磁波信息傳輸技術等的深入研究，遙感技術得到了迅猛的發(fā)展，在實用化方向上邁出了重要的一步，并被廣泛應用于煤礦初步地質(zhì)調(diào)查與勘探中。

遙感分為主動遙感和被動遙感。遙感的基本原理主要是利用各種物體反射或發(fā)射電磁波的性能，由飛機、衛(wèi)星、宇宙飛船等航空、航天運載工具上的傳感器，從遙遠距離接收或探測目標物的電磁波信息。遙感技術在煤礦地質(zhì)調(diào)查過程中的具體應用就是對含有豐富圖像信息和數(shù)字信息的航空相片和衛(wèi)星相片的判讀，是對煤田內(nèi)的斷裂構造、褶曲構造、節(jié)理密集帶及賦存煤的具體情況提供了一種有效技術手段。

1.2 地面地球物理勘探

地球物理勘探是利用巖石具有不同的物理性質(zhì)（如密度、磁性、導電性、彈性及放射性等）借助物探儀器，測出地下各種巖石對地球物理場所產(chǎn)生的異常而得到的物理數(shù)據(jù)，并利用測得的數(shù)據(jù)來圈定含煤地層分布范圍，確定被掩蓋區(qū)深處煤層的位置，控制地質(zhì)構造及解決其他地質(zhì)問題的技術手段。

地面地球物理勘探包括電法、磁法和重力法及地震法。1.電法勘探是根據(jù)巖石的導電性差異來尋找礦產(chǎn)資源和研究地質(zhì)構造。它可以探明含煤地層的構造輪廓，了解埋藏深度，圈定老窯、巖溶陷落柱、巖漿巖體的分布范圍。2.磁法勘探是巖石和礦石具有不同的磁性，可以產(chǎn)生磁場，這些磁場在局部地區(qū)發(fā)生變化，出現(xiàn)地磁異常。通過研究磁異常，可以尋找礦產(chǎn)和研究地質(zhì)構造。3.重力勘探是利用組成地殼的各種礦體的密度差異所引起的重力變化，借助儀器找出重力異常區(qū)，尋找和圈定低密度煤炭礦產(chǎn)資源。4.地震勘探是利用人工爆破產(chǎn)生的地震波在不同巖層中傳播速度的差異，來探明含煤地層的埋藏深度、控制大斷層，判定地質(zhì)構造的勘探手法。

1.3 地面鉆探工程

鉆探工程是通過鉆探機械向地下鉆進直徑小而深度大的圓孔，并從孔內(nèi)取得巖、煤芯地質(zhì)資料，獲得全鉆孔巖性柱狀圖。從而揭露掩蓋地區(qū)和深部的整個煤系地層，取得地層、巖性、構造及水文地質(zhì)等多方面資料。

鉆探工程根據(jù)地質(zhì)目的的不同，鉆孔分為探煤孔、構造孔、水文孔、水源孔、取樣孔、井筒檢查孔、驗證孔等。如：開平煤田詳查階段設置的探煤地質(zhì)孔，可以對煤層的深度、厚度、范圍等有個詳細了解。為了弄清巖溶發(fā)育及富水情況，需要設計水文觀測孔等。鉆探工程是最重要最常用的技術手段。它能適用于任何地區(qū)，尤其是在表土覆蓋很厚的地區(qū)，成為探測深部巖層、煤層的主要手段。鉆探工程不僅在煤田勘探各個階段都使用，而且在礦井建設和生產(chǎn)時期也常使用。鉆探工程有時也可布置在井下巷道中采用小型鉆機探查煤層頂板、底板、煤厚或水平鉆進探測地質(zhì)構造。

2 地下綜合地質(zhì)勘探

2.1 采區(qū)地震勘探

采區(qū)設計前，通過采用地下地震勘探手段，查明采區(qū)構造形態(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，為采區(qū)設計提供可靠的地質(zhì)資料。

同時本階段的主要工作也是進一步查明采區(qū)范圍內(nèi)的小構造，根據(jù)采區(qū)銜接的要求，應提前布置實施?，F(xiàn)已成熟的地下探測技術包括三維地震勘探法、瞬變電磁法、礦井直流電法、放射性測井法等。

2.2 井下綜合物探及鉆探

井下物探種類繁多，我們可以針對不同的工作面，不同的地質(zhì)條件，采用不同的物探手段，探明異常區(qū)地質(zhì)情況，然后采用少量的鉆探手段對重點異常區(qū)進一步驗證。

（1）井下高密度電法儀：其目的是探測采掘巷道前方及下方是否存在著導水構造、底板含水層的集中富水帶。（2）井下瞬變電磁法超前探測： （簡稱TEM），當發(fā)射電流開啟和關斷時，由于電磁感應作用產(chǎn)生電壓脈沖，電壓脈沖的衰減產(chǎn)生感應磁場（即一次磁場）。一次磁場隨著時間的推移，在地下介質(zhì)中產(chǎn)生渦流。地下渦流的變化又生產(chǎn)二次磁場，由于不同地質(zhì)體其電性特征存在差異，其二次場的衰減亦存在差異。瞬變電磁法超前探測可以探測前方富水區(qū)異常區(qū)針對探測結(jié)果進行探放水。（3）地震儀：通過捶擊地面產(chǎn)生地震波，地震波在傳播過程中，遇到不同的地質(zhì)界面，波形會發(fā)生變化。利用波形圖可以推測主要構造的發(fā)育情況、存在的具體過程，還可以探測巷道老硐位置。

綜上所述，任何一種單一的勘探方法，只能大致探明某一處地質(zhì)因素，而對于整個開采范圍內(nèi)地質(zhì)情況是難以探明的。所以采用單一的探查方法顯然是不夠的。我們要以鉆探工程為主，其他工程相輔，聯(lián)合多種勘探手段相結(jié)合的方式進行地質(zhì)勘探。使其相互補充、相互驗證，綜合取得十分顯著的技術效果。

3 結(jié)論

煤礦地質(zhì)勘探的發(fā)展方向是將所有可利用的物探方法與技術進行系統(tǒng)地有機結(jié)合。針對某一區(qū)域采用多種物探手段查明該區(qū)域內(nèi)斷層分布、煤層埋藏深度與厚度、巖溶裂隙發(fā)育帶的分布和隔水層厚度等。然后針對性地進行鉆探排查，為煤礦開采地質(zhì)條件提供技術服務，提前避免突發(fā)性事故的發(fā)生，保證煤礦安全生產(chǎn)。

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