煤田地質(zhì)勘查技術(shù)與地質(zhì)環(huán)境綜合治理分析

劉獻(xiàn)科，許顏，李松然

（河南省煤田地質(zhì)局物探測量隊(duì)，鄭州 450000）

1 關(guān)于煤田地質(zhì)勘查的幾個(gè)常見技術(shù)簡析

1.1 地震勘查技術(shù)

地震勘探技術(shù)主要是通過地下介質(zhì)的彈性與密度間的差異來分析地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，主要利用人工設(shè)備所發(fā)射的地震波經(jīng)由地下介質(zhì)反射或折射后由專用檢測設(shè)備接收的信息分析得出，是一種典型的物理勘查技術(shù)。對(duì)于煤田中較淺的區(qū)域則常利用地面地震勘探技術(shù)進(jìn)行，對(duì)于較深的礦藏區(qū)域則要利用深層地震勘探技術(shù)進(jìn)行；對(duì)于較深的礦藏區(qū)域其地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜、操作難度大、空間狹小、不穩(wěn)定因素較多，為此，深層礦藏勘探技術(shù)主要可分成4 種：槽波法地震勘探、瑞利波勘探、震波超前探測技術(shù)和井巷二維地震勘探技術(shù)。槽波法地震勘探主要是借助槽波在煤層中傳播時(shí)所發(fā)生的變化特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)煤田區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與煤層分布情況的勘查，此方法可以勘查較遠(yuǎn)的距離且能夠呈現(xiàn)出較為精準(zhǔn)的結(jié)果，為地質(zhì)勘探任務(wù)提供寶貴數(shù)據(jù)支撐；瑞利波勘探主要是借助瑞利波（簡稱R 波）在煤田區(qū)域?qū)訝罱橘|(zhì)中進(jìn)行彈性波傳播，并利用其R波的頻散特性收集其傳播速度與波長曲線信息來實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的勘查；震波超前探測技術(shù)主要是借助提前布置的震波激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，并通過較多的點(diǎn)位布置收獲較多的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理與分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤田區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)與煤層狀況的精準(zhǔn)分析與判斷；井巷二維地震勘探技術(shù)是當(dāng)前煤田礦區(qū)地震勘探技術(shù)中常使用的深層區(qū)域勘查技術(shù)，主要是杜絕不同探測波經(jīng)過深層地質(zhì)時(shí)反射或折射的影響與接收點(diǎn)在獲得數(shù)據(jù)并傳入計(jì)算機(jī)后在各分量上呈現(xiàn)不同程度的影響，需要根據(jù)煤田煤層的分布具體情況通過科學(xué)合理的手段布置一條條測線并沿測線開展地震勘探。此種技術(shù)主要借助地下各種介質(zhì)間所呈現(xiàn)的不同電阻、介電常數(shù)等物理特點(diǎn)，再由高頻電磁脈沖波發(fā)射器對(duì)煤田特定煤巖層進(jìn)行勘查，是一種典型的物理勘查手段。此種勘探技術(shù)所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息具有較高的準(zhǔn)確性優(yōu)勢，能清晰地將地下礦區(qū)中地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石分布、水位特點(diǎn)、瓦斯分布等情況充分展現(xiàn)，為煤區(qū)的開采作業(yè)提供最為準(zhǔn)確、科學(xué)的參考數(shù)據(jù)，是提升安全作業(yè)的有效依托。

1.2 電法勘查技術(shù)

電法勘探技術(shù)主要是依托地下不同巖石與礦石的導(dǎo)電性不同的特點(diǎn)，運(yùn)用相應(yīng)的電場檢測設(shè)備對(duì)地下煤礦分布通過大地電流法或垂向測深法實(shí)現(xiàn)物理探查，并通過對(duì)檢測的不同電場、電磁場分析與研究實(shí)現(xiàn)勘測的目的，是勘探行業(yè)中較為常見的地質(zhì)勘查方法。

1.3 瞬變電磁技術(shù)

瞬變電磁技術(shù)因施工中較高的工作效率與二次場的低阻敏感特點(diǎn)使其成為煤田地質(zhì)勘探中首選的勘查方法，其主要運(yùn)用不接地回線或接地線對(duì)地下礦藏發(fā)射脈沖磁場，并在一次脈沖磁場間歇期通過觀測地下介質(zhì)產(chǎn)生的二次感應(yīng)渦流場實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)電阻率的觀測，經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)的整合與分析進(jìn)而準(zhǔn)確獲知煤礦區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)與煤層信息。這種勘探技術(shù)通常運(yùn)用在較深的煤礦區(qū)域巖層的探測中，面對(duì)較深礦井狹小、受限的空間，則運(yùn)用多匝小回線實(shí)現(xiàn)勘探任務(wù)。通過這種技術(shù)對(duì)礦井中巖層特征的探測能使作業(yè)人員更加準(zhǔn)確且充分地獲知地下礦井的實(shí)際情況，并根據(jù)開采任務(wù)與巖層特點(diǎn)布置開采方案，實(shí)現(xiàn)安全有效的施工作業(yè)。

1.4 無線電波透視技術(shù)

無線電波透視技術(shù)可稱為“陰影法或坑透技術(shù)”，其主要利用礦井中礦石的電磁吸收能力強(qiáng)弱判斷目標(biāo)煤礦；在工作時(shí)可采用坑道或井中發(fā)射電磁波，坑道或地面接收電磁波2種實(shí)施方案進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集，并通過收集的巖層信息判定地質(zhì)結(jié)構(gòu)的異常位置與地質(zhì)情況，如斷層、煤層薄厚區(qū)、陷落柱等。該技術(shù)屬于引進(jìn)技術(shù)，在國內(nèi)普及與運(yùn)用時(shí)間較短且處于研究與發(fā)展完善階段，其1.5MHz 與0.3MHz、0.5MHz 為當(dāng)前解釋精度較高的多頻無線電波透視技術(shù)，也為煤礦安全運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2 關(guān)于加強(qiáng)煤礦地質(zhì)環(huán)境綜合治理的措施簡析

2.1 健全評(píng)估體系

煤礦地質(zhì)環(huán)境綜合治理的加強(qiáng)首先需要健全評(píng)估體系，以環(huán)境保護(hù)為基本原則。而要建立健全的評(píng)估體系，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)不只限于煤礦開采所得的經(jīng)濟(jì)效益，并且在實(shí)際開采工作中對(duì)自然環(huán)境造成的損失也需給予慎重考慮【1】。比如，對(duì)煤炭資源進(jìn)行勘探開采的工作中，是否會(huì)發(fā)生塌方和滑坡情況，正式開采后如何開展后續(xù)的環(huán)境治理與維護(hù)工作都需要做出全面考慮。煤田的勘探與開采工作如果建立健全的評(píng)估體系，有助于煤礦地質(zhì)環(huán)境綜合治理的順利開展與強(qiáng)化，有助于減少和避免地質(zhì)環(huán)境的損失，促使保護(hù)更到位，提高煤田開采企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，進(jìn)而提高整體社會(huì)利益。

2.2 明確各方具體責(zé)任

煤田地質(zhì)勘查與開采工程的進(jìn)行，需要多方的合作和參與，方可實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)利國益民的龐大工程，在此過程中，政府的主導(dǎo)作用是不容置疑與不可或缺的，因此，工程中各方的具體責(zé)任必須落到實(shí)處，防止哪方的粗心與不負(fù)責(zé)任，導(dǎo)致不可預(yù)計(jì)的后果與負(fù)面影響。因此，工程的實(shí)施一定嚴(yán)格遵循我國對(duì)應(yīng)的法律法規(guī)，同時(shí)必須依據(jù)煤田地質(zhì)的實(shí)際制定詳細(xì)對(duì)應(yīng)的規(guī)章制度，發(fā)揮監(jiān)管作用以及加強(qiáng)監(jiān)管的力度，確保工程在規(guī)范、合法合規(guī)、安全的情況下開啟。

2.3 勘查區(qū)域地質(zhì)情況的全面掌握

煤田地質(zhì)勘探與開采的工程施工中，必須對(duì)指定勘查區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況作出全面了解與掌握，對(duì)于整個(gè)煤田地質(zhì)勘探開采工程而言，具有重大意義，比如，煤田地質(zhì)勘探開采工程施工中，煤礦勘探方式的合理選擇以及煤礦地點(diǎn)的精準(zhǔn)定位都需要以全面掌握勘探區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況為前提等。因?yàn)槊旱V所處地理位置不同，環(huán)境差異性也是很大的，沒有對(duì)勘探區(qū)域地質(zhì)實(shí)際情況有個(gè)全面的了解與掌握，很難開展后續(xù)勘探開采工作。因此，煤田地質(zhì)勘探開采工程施工中，針對(duì)目標(biāo)礦山的煤礦產(chǎn)量、種類、礦層構(gòu)造作出全面精細(xì)的調(diào)查，準(zhǔn)確掌握方方面面的地質(zhì)數(shù)據(jù)后，再針對(duì)煤礦勘探方式與煤礦地點(diǎn)做出合理而準(zhǔn)確的選擇。

2.4 各個(gè)環(huán)節(jié)的強(qiáng)化治理

煤田地質(zhì)勘探開采工程的地質(zhì)設(shè)計(jì)涵蓋鉆探工程與坑道工程2 種設(shè)計(jì)，它們之間存有一些區(qū)別：首先是鉆探工程的設(shè)計(jì)，實(shí)際操作中主要分4 個(gè)步驟：第一，確定煤田礦體鉆孔的具體位置；第二，鉆孔的孔口位置、傾斜角度、孔深度的進(jìn)一步確定；第三，孔口位置注意不可開在陡崖、道路、建筑物等區(qū)域；第四，坑道工程的設(shè)計(jì)，是對(duì)平硐、豎井、巖脈等深部勘探，此類工程所需勘探技術(shù)條件較具復(fù)雜性，所需投資也較高，因此，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要明確目標(biāo)與全面的地質(zhì)數(shù)據(jù)。這樣，環(huán)境綜合治理的落實(shí)顯得非常重要，必須細(xì)致到工程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)。

總之，地質(zhì)勘探是煤田開采中極其重要的工作環(huán)節(jié)，它直接影響著開采效率的高低。因此，要有效提高煤田開采效率，需要相關(guān)工作人員在實(shí)際操作中，對(duì)煤田地質(zhì)勘探的各個(gè)工作環(huán)節(jié)做出精細(xì)而具體的剖析與探究。此外，還需健全相關(guān)制度設(shè)計(jì)，加強(qiáng)法律法規(guī)的約束力，以推進(jìn)煤田地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作的順利進(jìn)行。

3 關(guān)于煤田地質(zhì)勘查技術(shù)的發(fā)展

3.1 高分辨率數(shù)字地震勘查技術(shù)

當(dāng)前，煤田地質(zhì)勘探中為了獲得更清晰的畫面質(zhì)量應(yīng)用了高分辨率數(shù)字地震勘查技術(shù)，其主要是通過高頻地震儀收集地震波高頻波段，進(jìn)而獲得地質(zhì)細(xì)微的反映數(shù)據(jù)信息，并通過專業(yè)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精細(xì)處理，從而得到較高分辨率的地震剖面視圖【2】。此技術(shù)主要通過使用小藥量激發(fā)高頻、寬頻地震脈沖，再借助不同類型的檢波器的組合實(shí)現(xiàn)小偏移距的多次覆蓋收集反射信息，杜絕高頻信號(hào)的損失；在實(shí)際的地質(zhì)勘查作業(yè)時(shí)，為了能夠順利實(shí)施高分辨率數(shù)字地震勘查技術(shù)，需要各相關(guān)部門不斷優(yōu)化布局設(shè)計(jì)，確保此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，有效提升煤礦建設(shè)與收益。

3.2 加強(qiáng)潔凈煤技術(shù)的地質(zhì)基礎(chǔ)研究

中國作為煤炭資源大國，其煤炭的利用率一直備受關(guān)注，潔凈煤技術(shù)一直是重要探索課題。放眼全球、各國的潔凈煤技術(shù)都有不錯(cuò)的成績及發(fā)展前景。在對(duì)煤炭資源潔凈技術(shù)探索與研究時(shí)，要從煤炭的形成原理開始到開采、加工、運(yùn)輸、利用的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致分析與研究，提高潔凈煤技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值，有效提升煤炭利用率，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響，使中國潔凈煤技術(shù)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的循環(huán)利用價(jià)值。

4 結(jié)語

總之，國家要發(fā)展，能源的開采在短時(shí)間內(nèi)還停不下來。煤礦是短期內(nèi)不可再生能源，因此，開采工作的進(jìn)行必須準(zhǔn)確而細(xì)致，保證開采效率的有效方法便是勘探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與直觀性，為此，地質(zhì)勘探技術(shù)與地質(zhì)環(huán)境的綜合治理仍需進(jìn)行不斷的探究與改進(jìn)。