淺析地質(zhì)勘探在煤礦開采中的應(yīng)用

石艷秋

摘 要：根據(jù)中國煤炭生產(chǎn)目前的發(fā)展?fàn)顩r以及煤田的特性，文章結(jié)合了世界煤礦技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r對中國煤田中有關(guān)地質(zhì)勘探問題進行了討論，論述了如何對勘探精度予以提高，進行動態(tài)地質(zhì)研究等，并對煤田的地質(zhì)勘探工作技術(shù)的發(fā)展進行了展望。

關(guān)鍵詞：煤礦；地質(zhì)勘探；技術(shù)；發(fā)展

煤炭作為二十世紀(jì)世界主要的能源物質(zhì)，即便是進入到了二十一世紀(jì)仍舊在能源中占據(jù)主要地位，尤其是在我國。我國的能源種類較為單一，而已經(jīng)探明的煤炭儲量在一萬億噸。而天然氣、石油在能源利用中也逐步發(fā)展，但由于資源本身的賦存條件以及開發(fā)、勘探等因素的限制，短時期內(nèi)還不能大規(guī)模的進行生產(chǎn)。隨著市場經(jīng)濟的不斷深入改革，煤炭工業(yè)的發(fā)展需要與市場條件相適應(yīng)才能夠提高自身的競爭力，立穩(wěn)市場，現(xiàn)代煤炭工業(yè)的發(fā)展要求是安全、經(jīng)濟、高效。因此，要著重發(fā)展勘探技術(shù)使之適應(yīng)煤礦生產(chǎn)的發(fā)展要求。

1 存在的問題

1.1 突水事故頻發(fā)、突水量增大

在我國東部的礦井開采中，水防治以及保水采煤是礦井建設(shè)以及煤礦開采工作中的重點問題，但是隨著開采深度的不斷加大，突水事故發(fā)生頻率開始提高，突水量也日益增加。由于這些煤礦的地質(zhì)水文特點本就十分的復(fù)雜，加上開采深度的不斷加大，對于深層礦井的水治理問題不再完全適用淺層的礦井水治理經(jīng)驗，因此就需要拓展新的方法適應(yīng)深井礦井的水動力條件的方法。因此，從技術(shù)上講，我國的煤礦水害防治的發(fā)展主要趨勢為：對礦區(qū)的深層地質(zhì)特征的運移、巖溶水形成特點進行研究，對深井巖溶水的突出機理予以研究，對預(yù)測技術(shù)進行開發(fā)。以此開發(fā)出適應(yīng)現(xiàn)代化的防治技術(shù)。

1.2 從動態(tài)地質(zhì)研究的角度對井下災(zāi)害進行分析，其實折現(xiàn)現(xiàn)象都能夠堪稱是動力地質(zhì)現(xiàn)象的一種，無論是常見的瓦斯突出、巖煤突出、突水、沖擊地壓以及井筒破裂等都和巖體自身的應(yīng)力場緊密相關(guān)。主要就是由于巖煤在開采后，原有的地質(zhì)各因素之間原本的平衡被破壞，因此巖體受到的應(yīng)力會再次分配，從而誘發(fā)或者引發(fā)這些地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象的出現(xiàn)。通過對該類現(xiàn)象的形成機理進行研究，對災(zāi)害的出現(xiàn)進行實現(xiàn)的測定預(yù)防，通過動態(tài)的分析盡可能的對以上礦井病害的發(fā)生采取必要措施進行減弱、消除。

1.3 對于地質(zhì)環(huán)境勘察的加強以及地質(zhì)災(zāi)害的妨害等方面，由于本身的天然地質(zhì)條件受到了開采影響而破壞，因此，就會形成環(huán)境上的一系列問題。諸如：水源污染、更低破壞、粉塵沙化、二氧化硫以及一氧化碳等物質(zhì)造成的大氣污染，從而引發(fā)了更具破壞力的地質(zhì)災(zāi)害，諸如：滑坡、地表塌陷以及地裂，嚴(yán)重者會引起地震的產(chǎn)生。煤礦的開采是一個持續(xù)、長期的過程，這就在開采過程中會遺留很多歷史問題，得不到相應(yīng)的解決，有些問題會發(fā)展的相當(dāng)嚴(yán)重，礦區(qū)的環(huán)境問題成為了制約煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要原因，另外加煤礦的開采不斷的推進，舊的問題未得到解決新的問題又開始產(chǎn)生，不斷積累下就自然成為了制約煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原因，因此今后的礦區(qū)環(huán)境治理以及礦區(qū)環(huán)境的評價都會成為開發(fā)部門重點工作方向。

1.4 從勘探精度的提高角度分析，現(xiàn)代煤炭工業(yè)的機械自動化的主要特點就是連續(xù)作業(yè)。這就要求在開發(fā)前需要對煤層的變化精細(xì)入圍的進行查明，包括煤層的結(jié)構(gòu)、厚度以及灰分變化，以及煤層、煤層頂板、底板的巖石的物理性質(zhì)局部變動。但是無論是世界還是我國，在對煤炭的埋藏儲量上只要求了數(shù)量上的證實，并沒有提供能夠滿足現(xiàn)代開采的詳細(xì)地址信息，因此為了保證機械開采的順利進行，都需要進行補充勘探。

1.5 針對煤層氣的開發(fā)難問題，很多國家開始轉(zhuǎn)變研究方向，將煤層氣作為新興能源進行研究開發(fā)，目前已經(jīng)有二十多個國家開始對煤層氣進行開發(fā)研究。但是在煤層氣的研究中遇到了很多技術(shù)性的難題：首先多數(shù)煤層氣的衰減較快，并且會受到專精過程中的污染；其次完井后會坍塌堵孔，水力壓裂的效果較為不明顯，所占比例較低，采氣效果較差。因此對我國如何開發(fā)煤層氣的技術(shù)攻關(guān)重點就集中在了對我國煤層氣開發(fā)的區(qū)段研究和模式探索上面。

2 煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢

用發(fā)展眼光看，近年來鉆探仍將成為獲取“第一性”地質(zhì)資料的重要手段。物探儀器日新月異，性能改進與更新迅速，向高靈敏度、高分辨率、高精確度、遙控、計算機實時控制、處理、數(shù)據(jù)分析和三維圖形顯示方向發(fā)展：物探方法向多維、多參數(shù)測量、多方法組合發(fā)展。近年來，值得注意的煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢如下。

2.1 開發(fā)井下勘探技術(shù)根據(jù)國內(nèi)外資料，落差小于5m、長度小于150m的小斷層及小型褶曲，近期不可能用地面勘探方法查明。因此，國內(nèi)外普遍認(rèn)為，應(yīng)在采區(qū)開采前，在井下開展采區(qū)勘探或工作面勘探，其方法包括礦井物探和沿煤層鉆進。基于煤層密度比上下圍巖小，煤層是一個明顯的低速槽，近年來，探地雷達(dá)技術(shù)發(fā)展迅速。南非最近開發(fā)出的新型雷達(dá)系統(tǒng)對于巖體的定量研究效果十分顯著，能夠準(zhǔn)確對斷裂帶的深度、巷道裂隙情況進行準(zhǔn)確判定?？梢哉f將來在井下物探的發(fā)展前景十分良好。

2.2 受控定向鉆是水平鉆技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)

近年來，水平鉆得到廣泛應(yīng)用并發(fā)展迅速，不僅被應(yīng)用在煤層鉆進上，同時還被應(yīng)用在多角度多軌跡的鉆探中。我國煤炭部門是在上世紀(jì)末引入了水平鉆技術(shù)，并應(yīng)用到石油的勘探中。因而在技術(shù)以及發(fā)展研究上還存在一定的差距。

2.3 加強綜合勘探

據(jù)有關(guān)材料說明，英國煤礦區(qū)盡管用三維地震勘探曾解釋出小至煤厚落差的斷層，但英國深部煤礦公司仍然重視鉆孔研究。近年來，他們在已經(jīng)評價的賦存經(jīng)濟可采儲量的井田，按400～500m網(wǎng)度布無心孔，用組合測井方法勘探。他們開發(fā)了一種巖層顯微掃描儀，通過人機聯(lián)作能解釋幾十厘米落差的斷層、裂隙、沉積和構(gòu)造特征，以及應(yīng)力方向。借助專用軟件，用組合測井可確定出巖石類型、巖石強度、孔隙度或滲透率、傾角、孔徑、分析水和烴等。

2.4 對地質(zhì)勘探技術(shù)進行動態(tài)分析

在礦井的病害中，很多動力地質(zhì)現(xiàn)象都是由于煤礦的開采誘發(fā)，因而在特征上具有一定的動態(tài)性。所以，對地質(zhì)現(xiàn)象的預(yù)測要綜合其形成和強度，不能只是單單對原始的靜態(tài)數(shù)據(jù)進行反映，而是應(yīng)當(dāng)動態(tài)的分析巖煤層的應(yīng)力實時動態(tài)數(shù)據(jù)資料。在加快推進煤礦的開采速度，實行動態(tài)勘探，對采掘區(qū)域進行連續(xù)的勘探，掌握其實時應(yīng)力以及物性變化。

2.5 加強信息技術(shù)的發(fā)展

煤礦的地質(zhì)勘探中已經(jīng)逐步的加入了計算機信息技術(shù)，并一定程度上開始推廣，可以說，信息技術(shù)在煤礦的勘探工作中發(fā)展較快。由于很多高新技術(shù)的引用，在目前的煤礦勘探工作中，很多勘探數(shù)據(jù)對于地質(zhì)情況的介紹、顯示以及分析和處理都能夠通過人機對話的方式進行，并且勘探中所使用的物探儀器也具有相對較高的自動化程度，能夠?qū)ΜF(xiàn)場進行預(yù)處理，對各項操作以及質(zhì)量進行有效控制，對相關(guān)參數(shù)進行選擇。

3 結(jié)束語

據(jù)不完全統(tǒng)計，很多國家在煤炭的地質(zhì)勘探上從上世紀(jì)的80年代后工作量明顯的開始減少，但是在工作內(nèi)容以及開發(fā)勘探的工作量卻相對有所增加，并且在勘探禁錮上的要求越來越高。而從現(xiàn)代化的煤礦生產(chǎn)方面分析，我國在勘探上的技術(shù)同世界勘探技術(shù)相比還存在著很大的不足，所以，更是要對煤田的地質(zhì)勘探工作予以重視，加快相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，以此推動我國煤炭業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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