煤炭資源開發(fā)以及礦區(qū)綜合地質(zhì)勘探分析

李海民

摘 要：文章主要針對(duì)地質(zhì)勘探在煤炭資源開發(fā)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析論述，并就集中勘探方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析，通過綜合性的勘探方式能夠有效了解礦區(qū)地質(zhì)狀況，為后期的開發(fā)方案制定提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煤炭資源；地質(zhì)勘探；礦區(qū)；開發(fā)

礦區(qū)的開發(fā)會(huì)受到很多因素的影響，首先地質(zhì)條件是首要影響因素，地層中斷層的發(fā)育以及煤層的厚度等都會(huì)對(duì)資源的開發(fā)造成影響，尤其會(huì)對(duì)資源開發(fā)的接續(xù)造成影響。單單依賴于某一種勘探方式往往很難準(zhǔn)確把握煤層的分布以及底層分布狀況，只有結(jié)合多種勘探方式以及多種手段才能夠充分了解開發(fā)區(qū)域的實(shí)際狀況。例如，在地面采用三維物探的方式，而在井下，首先采用多用途探巷并配合使用井下物探以及鉆探的方式，通過各個(gè)影響因素的研究，對(duì)勘探資料進(jìn)行整合分析，獲得準(zhǔn)確的勘探結(jié)果，從而為煤炭生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)保障。

另外，通過對(duì)勘探目的層的合理選擇，將井下巷道充分的利用起來(lái)，通過多種勘探試驗(yàn)手段，并結(jié)合綜合水文勘探方式，將地質(zhì)條件探查清晰，避免礦井受到水害威脅。

1 傳統(tǒng)勘探分析

1.1 方法

在礦井中，出現(xiàn)底板突水的礦井大多存在巖溶承壓水，該類現(xiàn)象產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，產(chǎn)生突水狀況的機(jī)理主要包括以下幾點(diǎn)：首先，底板突水的主要原因在于在結(jié)構(gòu)中裂隙水網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)；其次，突水狀態(tài)會(huì)受到巖性特征以及隔水層厚度的影響；再者，導(dǎo)致底板突水發(fā)生的主要誘因在于采礦活動(dòng)對(duì)于底板的損壞；而發(fā)生底板突水的關(guān)鍵因素就在于原聲構(gòu)造的裂隙以及斷裂結(jié)構(gòu)的發(fā)育；最后，突水的程度還會(huì)受到礦壓-水壓共同作用的影響。所以，因此針對(duì)水文地質(zhì)勘探主要包括隔水層厚度的探查以及裂隙水網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的規(guī)律、含水層變化以及發(fā)育狀態(tài)。

1.2 傳統(tǒng)方法的局限

傳統(tǒng)方法中，單一的勘探方式僅僅只能夠探明引發(fā)突水的一種因素。例如，采用抽水試驗(yàn)以及注水試驗(yàn)或者鉆探法只能針對(duì)巖溶的發(fā)育以及巖溶的富水狀態(tài)進(jìn)行了解，而針對(duì)整體的開采地域中的富水規(guī)律無(wú)法予以全面性的掌握。并且，礦井突水不僅僅是由于一種因素引發(fā)的，不能僅采用一種方式探明一種原因便可以解決。因此，需要依照實(shí)際的空間變化狀態(tài)以及水文條件變化規(guī)律等在變化過程中相互作用，例如在斷層導(dǎo)水突水中，起主導(dǎo)作用的主要為構(gòu)造突水機(jī)理；而引發(fā)底板破壞性突水的關(guān)鍵在于采礦動(dòng)壓。所以，突水現(xiàn)象的防治需要進(jìn)行全面的勘探，針對(duì)性的進(jìn)行治理，通過綜合性的方案，進(jìn)行全面的突水防治。對(duì)水文地質(zhì)條件的探查，采用單一的探查方法顯然是不夠的。

2 綜合勘探分析

2.1 地面地震勘探

在對(duì)采區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)前應(yīng)當(dāng)對(duì)采區(qū)地面進(jìn)行地震勘探，從而對(duì)采區(qū)的斷層發(fā)育狀況以及地層構(gòu)造形態(tài)等進(jìn)行查明。了解煤層底板形態(tài)以及賦存狀況，并針對(duì)地下含水層的實(shí)際狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，從而提出針對(duì)性的防治措施，從而保證采區(qū)的設(shè)計(jì)建立在有效的地質(zhì)資料之上。

并且在本階段中，需要對(duì)采區(qū)小結(jié)構(gòu)地質(zhì)狀態(tài)予以查明，例如斷層落差在5米左右的結(jié)構(gòu)以及采空區(qū)以及陷落柱等的分布狀況和空間狀況，并針對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)先的布置。目前使用較為廣泛的勘探方式主要包括瞬變電磁法、三維地震勘探以及鉆探和直流電法。四種方式中，操作最簡(jiǎn)單的為物探法，但是容易受到地表?xiàng)l件的影響。所以綜合考慮各種因素，三維地震勘探方式是最佳選擇。

2.2 微動(dòng)測(cè)深勘查

微動(dòng)是一種在時(shí)間域和空間域都極不規(guī)則的震動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)波動(dòng)理論，微動(dòng)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(dòng)的震源是在地表面或海底面，在微動(dòng)中的面波成分相對(duì)于體波成分來(lái)說(shuō)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，微動(dòng)測(cè)深勘查方法就是利用這一占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的面波來(lái)反演地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法。同時(shí)，依據(jù)觀測(cè)形式的不同微動(dòng)測(cè)深探查主要分為以下幾種形式：（1）單點(diǎn)勘查。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（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(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，可采用由三個(gè)或三個(gè)以上不同半徑的同心圓組成觀測(cè)臺(tái)陣；（2）測(cè)線勘查。

2.3 井下鉆探及綜合物探

在放水試驗(yàn)對(duì)主要含水層的富水性達(dá)到宏觀控制（礦井、采區(qū)）的基礎(chǔ)上，對(duì)富水區(qū)的每一工作面，針對(duì)不同的條件，采用各種物探手段，探明局部導(dǎo)水構(gòu)造、隔水層變薄帶及局部富水帶，再用少量的鉆探手段進(jìn)一步驗(yàn)證，有針對(duì)性的重點(diǎn)布置注漿改造、疏水降壓等治水工程。

（1）井下直流電法透視：從大的范疇來(lái)說(shuō)，井下直流電法透視仍屬于礦井直流電法。其目的是探測(cè)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。許多礦區(qū)的研究和試驗(yàn)證明，井下直流電法透視是探測(cè)水文地質(zhì)異常區(qū)最為有效的物探方法之一。（2）TEM探測(cè)：瞬變電磁法（簡(jiǎn)稱TEM），它是利用大功率的發(fā)射裝置向鋪設(shè)在地面的矩形線圈（或稱發(fā)射框）發(fā)送雙極性大電流，在電流開啟和關(guān)斷時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生電壓脈沖，電壓脈沖的衰減產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)（即一次磁場(chǎng)）。一次磁場(chǎng)隨著時(shí)間的推移，在地下介質(zhì)中產(chǎn)生渦流。因此，通過研究二次場(chǎng)的衰減規(guī)律，可達(dá)到推測(cè)、分析地下地質(zhì)異常體的目的。（3）彈性波CT：即地震層析成相技術(shù)，可以推測(cè)主要構(gòu)造的發(fā)育情況，但由于該項(xiàng)技術(shù)起步比較晚，還有待于進(jìn)一步完善提高。（4）瑞利波：利用瑞利波探測(cè)技術(shù)可以對(duì)掘進(jìn)巷道前方的地質(zhì)異常體，特別是斷裂構(gòu)造進(jìn)行超前探查，預(yù)防突遇斷層出水。該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于探測(cè)前方構(gòu)造效果較好。

針對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)異常以及實(shí)際地質(zhì)狀況還可以采用槽波、坑透以及脈沖試驗(yàn)等進(jìn)行探測(cè)。通過上述分析，可以看出，針對(duì)具有水害隱患的礦區(qū)，通過了解分析其水文地質(zhì)條件，結(jié)合各種放水試驗(yàn)，并利用鉆探和局部異常調(diào)查等手段，相互驗(yàn)證、補(bǔ)充后，得到準(zhǔn)確的勘探結(jié)果，對(duì)于礦區(qū)煤礦開采以及安全生產(chǎn)具有重要的意義。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前應(yīng)用的礦區(qū)地質(zhì)勘探技術(shù)結(jié)合了基礎(chǔ)地質(zhì)勘探以及地球物理方法，并采用了現(xiàn)代化的信息技術(shù)。采用地面鉆探、礦井物探以及三位地震和井下工程等勘探手段，收集多方數(shù)據(jù)，查明采區(qū)地質(zhì)狀態(tài)，例如煤層分布、深度、厚度以及采區(qū)地下斷層的分布、埋藏深度等。通過現(xiàn)代化的信息技術(shù)建立起全面的地理信息平臺(tái)，并采用復(fù)合式的地質(zhì)勘探手段，綜合分析采區(qū)資源分布狀況，制定合理的采掘方案。實(shí)現(xiàn)信息化、可視化、安全化的開采。從而有效提高煤礦資源的開采效率。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的動(dòng)態(tài)地質(zhì)管理，更好的應(yīng)對(duì)突發(fā)性的災(zāi)害。

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