煤田地質(zhì)勘探分析

引言

　　煤田地質(zhì)勘探的任務(wù)是運(yùn)用各種地質(zhì)理論，選擇相應(yīng)的技術(shù)手段和工作方法，查明地層、地質(zhì)構(gòu)造、煤層、煤質(zhì)、儲(chǔ)量及開采技術(shù)條件，正確評(píng)價(jià)煤礦床及與含煤巖系伴生的其它有益礦產(chǎn)。

　　一、煤田地質(zhì)勘探的理論基礎(chǔ)

　　1、深部流體作用成礦理論

　　深部流體成礦理論主要是指礦藏的形成與地殼流體運(yùn)動(dòng)有關(guān)，近十年來的地殼流體研究表明，地殼深部存在大規(guī)模的運(yùn)動(dòng)，而礦藏往往在流體活動(dòng)特別是大規(guī)模流體活動(dòng)的地方形成，這一理論為地質(zhì)人員進(jìn)行礦藏勘探工作提供了基礎(chǔ)性理論依據(jù)。

　　2、礦床成礦系列理論

　　礦床成礦理論是指導(dǎo)地質(zhì)勘探人員尋找礦藏的又一重要理論，它的成礦原理是指在一定的地質(zhì)時(shí)期，地質(zhì)成礦往往與一定的地質(zhì)構(gòu)造單元相關(guān)，不同類型并具有成因聯(lián)系的礦床自然組合，不同的地質(zhì)構(gòu)造部位可能形成不同的礦種。按層次的不同可以將成礦系列分為：成礦系列組合、成礦亞系列、成礦系列類型、成礦系列等幾個(gè)序次，這種組合的礦床在不同層次上發(fā)生相互聯(lián)系，采用成礦分析系列理論，對(duì)礦藏勘探尋找具有很好的指導(dǎo)作用。

　　二、地質(zhì)勘探技術(shù)手段

　　地質(zhì)勘探技術(shù)手段主要包括六項(xiàng)內(nèi)容：遙感地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)填圖、坑探工程、鉆探工程、巷探工程、地球物理勘探。

　　1、遙感地質(zhì)調(diào)查。具體包括兩項(xiàng)內(nèi)容：一是利用飛機(jī)或衛(wèi)星運(yùn)載的傳感儀器，接收地面反射或輻射的電磁波，獲取目的物的圖象信息和數(shù)據(jù)信息。二是主動(dòng)遙感：從飛機(jī)或衛(wèi)星向地面反射電磁波，接收目的物反射的信息。

　　2、地質(zhì)填圖。應(yīng)用地質(zhì)學(xué)理論和方法在含煤地區(qū)進(jìn)行全面的地質(zhì)調(diào)查研究，并把所獲地質(zhì)信息填繪在地形圖上形成地形地質(zhì)圖。填繪內(nèi)容：巖層（巖石地層單位）、斷層、褶皺、煤層等。

　　3、坑探工程。在表土覆蓋較薄地區(qū)用人工接露含煤地層，以便進(jìn)一步觀察、研究。具體包括：一是探槽：表土層小于3.0ｍ，垂直地層走向挖掘的一條槽溝。二是探井：表土層厚度大于3.0ｍ、小于20.0ｍ，從地面垂直挖掘的探井，接露地層傾角較平緩的地層、煤層。三是探巷：勘探后期，為了研究煤層、采集煤樣，開掘的各種巷道（平巷、斜井、立井）。

　　4、鉆探工程。利用機(jī)械傳動(dòng)鉆桿和鉆頭，從地面向下鉆直徑小而深的圓孔叫鉆孔。可提取巖芯、煤樣，獲取地質(zhì)信息。還要進(jìn)行地球物理測(cè)井、最后還要封孔。在礦井建設(shè)和生產(chǎn)時(shí)期也可以在井下巷道中布置鉆探工程，以解決相關(guān)地質(zhì)問題。

　　5、巷探工程。在井下利用巷道直接探測(cè)地質(zhì)現(xiàn)象。

　　6、地球物理勘探技術(shù)。簡(jiǎn)稱為物探，是利用巖層或礦床的物理性質(zhì)（密度、磁性、電性、彈性波傳播速度、放射性等）來尋找煤礦床、推斷地質(zhì)構(gòu)造及解決其它地質(zhì)問題的技術(shù)手段。如重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探。

　　三、我國(guó)煤田地質(zhì)勘探前沿問題

　　從我國(guó)煤田地質(zhì)特點(diǎn)及世界先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，我們可以看出，近年來我國(guó)煤田地質(zhì)勘探前沿問題可概括為以下幾個(gè)方面。

　　1、動(dòng)態(tài)地質(zhì)的研究。從開展動(dòng)態(tài)地質(zhì)研究方面來看，常見的巖煤突出、瓦斯突出、沖擊地壓、突水、井筒破裂等井下災(zāi)害，實(shí)際上是一種動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象。一般是由于巖煤采掘，巖體應(yīng)力再分配，誘發(fā)和引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，各種地質(zhì)因素之間的平衡在原有自然條件下受到破壞。通過及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行煤層底板深度、煤層厚度變化趨勢(shì)、掘進(jìn)巷道和工作面內(nèi)部小斷層的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)以及儲(chǔ)量計(jì)算等，研究這些現(xiàn)象形成的地質(zhì)機(jī)理，事先測(cè)定出采掘階段巖體應(yīng)力隨時(shí)空的動(dòng)態(tài)變化，就有可能預(yù)測(cè)上述動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象是否會(huì)形成，確定并采取消除或減弱這些災(zāi)害的措施。

　　2、從開展動(dòng)態(tài)地質(zhì)研究方面來看常見的巖煤突出、瓦斯突出、沖擊地壓、突水、井筒破裂等井下災(zāi)害，實(shí)際上是一種動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象均與巖體應(yīng)力場(chǎng)有關(guān)。主要起因于巖煤采掘后，原有自然條件下各種地質(zhì)因素之間的平衡遭受破壞，巖體應(yīng)力再分配，從而引發(fā)或誘發(fā)出這類災(zāi)害性地質(zhì)現(xiàn)象。通過研究這些現(xiàn)象形成的地質(zhì)機(jī)理，事先測(cè)定出采掘階段巖體應(yīng)力隨時(shí)空的動(dòng)態(tài)變化，就有可能預(yù)測(cè)上述動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象是否會(huì)形成，確定并采取消除或減弱這些災(zāi)害的措施。

　　3、從提高勘探精度來看連續(xù)作業(yè)是煤炭工業(yè)現(xiàn)代化或采掘機(jī)械化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。這要求開發(fā)前查明所采煤層的細(xì)微變化，如煤層厚度、結(jié)構(gòu)和灰分的局部細(xì)小變化。煤層及其頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)性質(zhì)的局部變化等。但是，世界各國(guó)的煤炭證實(shí)儲(chǔ)量及我國(guó)的探明儲(chǔ)量均只主要說明煤炭的原地埋藏?cái)?shù)量，并未充分甚至沒有提供滿足現(xiàn)代開采技術(shù)要求的開采地質(zhì)信息，為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械化開采，普遍需要補(bǔ)充勘探。

　　4、加快發(fā)展計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)

　　煤礦勘探中測(cè)量工作的環(huán)節(jié)較多，它主要包括測(cè)量、記錄、計(jì)算、繪圖以及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，為了提高探測(cè)精度，這些環(huán)節(jié)需要互相銜接，密切配合。而且由于高新技術(shù)的引進(jìn)，如大容量存儲(chǔ)、多媒體、并行分布式處理、工作站、人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，一些物探儀器自動(dòng)化程度高，必須加快發(fā)展信息技術(shù)計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)，來分析、處理解釋和顯示地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，能在現(xiàn)場(chǎng)作預(yù)處理，控制各項(xiàng)操作和質(zhì)量，選擇有關(guān)參數(shù)。

　　四、煤炭地質(zhì)勘探的主要技術(shù)

　　1、采區(qū)地面地震勘查技術(shù)

　　采用高分辨二維地震、三維地震、多波多分量地震等方法，在采區(qū)設(shè)計(jì)前，查明煤層賦存狀況及底板起伏形態(tài)，斷層發(fā)育規(guī)律，圈定煤層分叉合并區(qū)，對(duì)影響開采的含水層富水性進(jìn)行評(píng)價(jià)，查明可采煤層的影響范圍及陷落柱分布情況，并提出水害防治措施，為采區(qū)設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料。與礦井物探方法相比，地面物探方法施工簡(jiǎn)單、探測(cè)效率高，但較易受到地表?xiàng)l件的影響，所以，三維高分辨率地震勘探技術(shù)在地表?xiàng)l件允許的前提下是首選方法。

　　2、遙感技術(shù)的應(yīng)用

　　為了對(duì)含煤地區(qū)進(jìn)行全面的地表地質(zhì)研究，調(diào)查含煤區(qū)的地層、構(gòu)造、主煤層和煤質(zhì)及其他有益礦產(chǎn)的情況，為以后的地質(zhì)工作指出方向，地質(zhì)填圖也成為煤炭普查與勘探最基礎(chǔ)的工作，也是最基本的技術(shù)手段。在進(jìn)行煤炭資源評(píng)價(jià)、煤層自燃遙感探測(cè)以及城市地籍信息系統(tǒng)建立等方面，應(yīng)用航天遙感、航空遙感、地面遙感測(cè)試技術(shù)。遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查過程中的具體應(yīng)用就是相片的判讀，是一種經(jīng)得起實(shí)踐證明的有效的技術(shù)手段，在地質(zhì)中包括航片（可見光航空像片）、衛(wèi)片（多光譜衛(wèi)星像片），并對(duì)地質(zhì)填圖、地質(zhì)構(gòu)造解釋、找礦標(biāo)志判別及動(dòng)態(tài)分析方面的研究起到很好的推動(dòng)作用。

　　3、重磁電及地質(zhì)雷達(dá)勘查技術(shù)

　　采用瞬變電磁法勘探、高精度磁法勘探、高精度重力勘探、直流電法勘探（含高密度電法勘探)、地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)、頻率域電磁法勘探等方法進(jìn)行勘探。廣泛應(yīng)用于煤田地質(zhì)勘探、石油地質(zhì)勘探和地下水勘探等資源勘探領(lǐng)域。進(jìn)行斷裂、褶曲、沉積盆地和陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造的探帶等隱伏地質(zhì)體或地質(zhì)構(gòu)造；礦山采空區(qū)和空洞等異常體的工程勘查。

　　4、測(cè)井勘查技術(shù)

　　從科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)適用的角度出發(fā)，地面勘探技術(shù)已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)手段，為將地面勘探技術(shù)成功轉(zhuǎn)移到煤礦開發(fā)井下，采用電、聲、核系列物理參數(shù)測(cè)井，水文測(cè)井及煤層氣測(cè)井等技術(shù)，從地面轉(zhuǎn)到井下將是煤田地質(zhì)勘探前沿的一項(xiàng)重要發(fā)展趨勢(shì)。目前，國(guó)外已經(jīng)成功開發(fā)出一種能定量研究巖體、準(zhǔn)確確定巷道周圍裂隙帶以及斷裂帶深度特征的Rock雷達(dá)系統(tǒng)，可精確為煤層定厚、定深；非煤系地層定厚、定深，從而代替了一些過時(shí)的應(yīng)用技術(shù)。

　　五、結(jié)束語

　　從煤炭現(xiàn)代化生產(chǎn)要求角度看，我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)與世界先進(jìn)技術(shù)相比尚存在較大差距，因此，必須把握時(shí)機(jī)，加快我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展，才能滿足我國(guó)高產(chǎn)高效采煤的需求。