煤田地質(zhì)工程勘探探討

汪國武

(安徽省煤田地質(zhì)局，安徽 合肥 230088)

由于我國地形復(fù)雜，煤田地質(zhì)工程勘探難度大，而對煤炭資源的需求不斷增加，煤田地質(zhì)工程勘探任務(wù)加重。目前，我國煤田地質(zhì)勘探工作面臨資源枯竭、深層勘探開采技術(shù)有限以及勘探質(zhì)量管理等問題。因此，煤田地質(zhì)勘探行業(yè)必須要采用地質(zhì)勘探科技成果，構(gòu)建新型的煤田地質(zhì)勘探體系，這對于煤田地質(zhì)勘探工程以及煤田工業(yè)的發(fā)展都有著深遠(yuǎn)的意義。

1 煤田地質(zhì)工程勘探內(nèi)容和現(xiàn)狀

1.1 煤田地質(zhì)勘探內(nèi)容

煤田地質(zhì)勘探是一項既復(fù)雜又精細(xì)的工程，涉及到地質(zhì)勘查設(shè)計、施工、管理等多個部門，所以開展煤田地質(zhì)工程勘探需要多個部門人員的配合，一次勘探工程需要動員大量的人員來協(xié)調(diào)設(shè)計、施工、管理工作，具體來說，地質(zhì)勘探內(nèi)容也包括以下三個方面：

首先是煤田選址勘探，煤田地質(zhì)勘探必須要選擇合適的地址，以保證勘探工作的順利開展；其次是地質(zhì)勘探圖紙設(shè)計，全面勘查煤田所在區(qū)域的地質(zhì)狀況、水文條件，科學(xué)設(shè)計施工圖紙，可為施工安全提供保障；再者是工程勘探施工環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)主要涉及煤田鉆井施工。

1.2 我國煤田地質(zhì)工程勘探現(xiàn)狀

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對煤炭資源的需求量越來越大，煤炭出現(xiàn)了緊俏和價格上漲的局面，這刺激了煤炭生產(chǎn)。我國東部屬于老礦區(qū)，開始著重挖潛改造和超能力生產(chǎn)，并逐漸朝中西部地區(qū)擴(kuò)張，力求開拓新的煤炭開采區(qū)，中西部地區(qū)也開始有了較大規(guī)模的煤礦，煤炭資源生產(chǎn)能力大幅提升，這也得益于煤田地質(zhì)工程勘探工作的發(fā)展，然而，在地質(zhì)工程勘探過程中仍然存在很多亟待解決的問題。

首先，是勘探設(shè)備監(jiān)管問題，新礦區(qū)的開發(fā)必須要充分發(fā)揮先進(jìn)勘探設(shè)備作用，尤其是煤田地質(zhì)工程勘查，設(shè)備的重要性更是不言而喻。但是在實際中，仍存在設(shè)備更新不及時，老化嚴(yán)重，設(shè)備參數(shù)不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問題。設(shè)備的制造偷工減料，設(shè)備采購管理不嚴(yán)格等，都會影響地質(zhì)勘探工作的良性發(fā)展。

其次為技術(shù)人員綜合素質(zhì)偏低，煤田地質(zhì)勘探對于技術(shù)人員的素質(zhì)要求非常高，因為主要的操作需要依靠技術(shù)人員完成，所以說技術(shù)人員綜合素質(zhì)高低直接影響煤田地質(zhì)勘探的質(zhì)量，不論是一線的技術(shù)人員，還是室內(nèi)技術(shù)工作人員或勘探質(zhì)量管理人員都必須具備較高的職業(yè)素質(zhì)。然而從我國當(dāng)下煤田地質(zhì)勘探領(lǐng)域人才現(xiàn)狀來看，人才管理缺乏嚴(yán)格的制度保障，導(dǎo)致一些素質(zhì)不高的操作人員未能按勘探工程標(biāo)準(zhǔn)操作，影響煤田地質(zhì)勘探的精度和進(jìn)度。

2 煤田地質(zhì)工勘探技術(shù)應(yīng)用

目前我國煤田地質(zhì)勘探技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先地位，勘探技術(shù)有以下幾種。

2.1 地震法

地震法就是利用煤田巖石內(nèi)部條件和密度的差異，利用人工激發(fā)地震波的方法來開展探測工程，使人工激發(fā)地震波在地下傳播，在此過程中地震波碰到彈性界面會發(fā)生反射、折射，然后借助檢波器來收集地震波信號，利用收集到的信號數(shù)據(jù)來確定震源、檢波點，同時還能夠了解地震波所經(jīng)過的地下巖層性質(zhì)及其關(guān)系。圖1顯示的即為地震波工程勘探原理。

國內(nèi)煤田地質(zhì)勘探多用高分辨的地震波勘探技術(shù)，例如二維地震、三維地震以及多波分量地震，借助高分辨率地震波勘探能詳細(xì)了解地質(zhì)斷層的落差，精確地確定煤層分叉合并區(qū)以及巖漿巖等可采集煤層影響范圍和陷落柱分布狀況，劃分奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育帶等，如圖1所示。直達(dá)波就是人工激發(fā)的地震波，而反射波和折射波都是地震波在遇到彈性界面的時候所反射回來的信號數(shù)據(jù)，地質(zhì)工作人員可以根據(jù)這些信號數(shù)據(jù)來了解地下層分布狀況以及煤層深部的形狀特點。

2.2 磁法勘探

磁法勘探與地震法勘探都屬于地球物理勘探技術(shù)的一種，地震法是借助地震波來進(jìn)行煤田地質(zhì)勘探，磁法勘探是通過對巖石、礦石磁性差異所產(chǎn)生的磁異常檢測，分析不同區(qū)域的礦產(chǎn)資源情況和地質(zhì)構(gòu)造，通過資源分布規(guī)律和地質(zhì)構(gòu)造特點來進(jìn)行煤田地質(zhì)勘探的一種物理探測技術(shù)。

磁法勘探煤田地質(zhì)狀況勘探時，首先要布置等距測線，測線的設(shè)置要垂直于煤田礦體大致走向，每一條測線上等距設(shè)置多個測點，測量磁場垂直分量相對值，測點距和測線距按照1∶1～1∶10設(shè)置。由于煤礦和巖石磁性明顯差異產(chǎn)生磁異?，F(xiàn)象，磁法勘探借助地面測量儀器接收磁異常數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析就能夠判斷出測量區(qū)域煤礦分布情況和分布特點。

2.3 繩索取芯鉆探技術(shù)

繩索取芯鉆探技術(shù)適合6級中硬層到9級中硬層煤田巖層底層礦產(chǎn)鉆探。這種鉆探技術(shù)在中深孔底層應(yīng)用中，鉆孔的深度和鉆探技術(shù)操作效果成正比，應(yīng)用時需要注意以下幾個方面：

(1)鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮鉆孔深度和地層狀況，對于深層煤炭勘探或者復(fù)雜地層地質(zhì)勘探需要加大技術(shù)套管口徑，適當(dāng)增加鉆具環(huán)空隙，預(yù)留孔徑用于技術(shù)處理；

(2)使用低固相或者無固相聚合物泥漿，尤其注重泥漿調(diào)配和處理，重點性能有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如泥漿含沙量在0.2%～0.4%之間，失水量在16～30 mL/h，pH值在8～9之間；

(3)繩索取芯施工過程中，注意內(nèi)外巖芯配合間隙，內(nèi)外巖心管彈卡室間隙控制在2 m左右，鉆頭配合間隙控制在3 m左右，上下鉆具禁止帶內(nèi)管，避免由于水位下降引起井壁不穩(wěn)定現(xiàn)象，并且鉆進(jìn)過程要考慮鉆孔深度和泵壓產(chǎn)生的影響。

2.4 重力法煤田地質(zhì)勘探

重力法勘探是通過測量與圍巖存在密度差異的地質(zhì)體在其周圍所引起的重力異常來確定地質(zhì)體空間位置，進(jìn)而判斷勘探區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布狀況的一種物理勘探法。重力法尤其適合圈定含煤盆地的邊界范圍，確定含煤盆地基底深度，通過分析含煤層析構(gòu)造斷裂情況確定煤層深度。因為煤系地層密度通常地域圍巖密度，密度值一般在1.5～2.2 g/cm3，密度值的不同引起煤層和圍巖出現(xiàn)較為明顯的密度界面差異，而煤層地層大多為層狀分布，所以使用重力法可勘查煤田地下巖層密度或橫向重力變化情況。借助密度值的變化確定煤層厚度，便于橫向重力變化對煤礦儲量做出定性和定量推斷。并且重力法還可以同時勘探煤田地下水狀況，通過對煤層環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析。

3 結(jié) 論

總的來說，煤田地質(zhì)勘探工作對于推動國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源供應(yīng)有重要的作用，作為主要的應(yīng)用型能源，煤炭資源也是工業(yè)發(fā)展以及生產(chǎn)生活的保障資源，了解一個煤礦的礦床特點、資源分布情況、地層狀況需要結(jié)合不同的地質(zhì)勘探技術(shù)，來為煤田地質(zhì)工程勘探提供技術(shù)支持。