煤田地質(zhì)勘探技術(shù)研究

　隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)煤炭需求量將逐步增長(zhǎng)，煤炭出口量將大幅攀升，需要優(yōu)質(zhì)環(huán)保型資源，需要進(jìn)行煤炭資源經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和資源資產(chǎn)化管理，需要開(kāi)展煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)，需要高集成度、高有序度數(shù)字化的資源信息。煤田地質(zhì)勘探就是在開(kāi)發(fā)煤炭資源前，通過(guò)各種技術(shù)手段了解煤層埋葬的具體情況，為開(kāi)采設(shè)計(jì)、礦井建設(shè)和生產(chǎn)提供依據(jù)。在煤田地質(zhì)勘探工作中，為了更好地揭露煤系，認(rèn)識(shí)煤巖體賦存狀態(tài)及物質(zhì)變化規(guī)律，完成不同勘探階段的目的任務(wù)和滿(mǎn)足工作精度要求，需要各種技術(shù)手段和一定的施工方法。隨著以數(shù)字化和電子化為特色的新技術(shù)革命開(kāi)展，中國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)和方法也有了質(zhì)的飛越。煤田地質(zhì)勘探以科學(xué)技術(shù)為依托，緊密結(jié)合中國(guó)煤炭資源地質(zhì)條件復(fù)雜、勘探程度低、水資源缺乏和環(huán)境問(wèn)題突出等特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)60余年的實(shí)踐，尤其是改革開(kāi)放以來(lái)的技術(shù)攻關(guān)和國(guó)際合作，逐步歸納、總結(jié)形成了一整套煤田地質(zhì)勘探學(xué)科的理論、成熟的方法和具有明顯現(xiàn)代科技特色的技術(shù)。
　　
　　1　煤炭資源綜合勘探方法
　　
　　根據(jù)地形、地質(zhì)和物性等條件，合理選擇勘探手段，統(tǒng)籌布置各項(xiàng)工程，嚴(yán)格工程施工順序，綜合研究各種地質(zhì)信息，提交高質(zhì)量地質(zhì)報(bào)告，這就是近年來(lái)逐漸完善的煤炭資源綜合勘探方法。通過(guò)采用遙感掃面、物探掃線、鉆探及測(cè)井掃點(diǎn)的工作部署，在具體勘探區(qū)，采用重磁資料確定煤系分布范圍和基底深度、用高分辨率數(shù)字地震控制斷層、褶皺和其他異常體的發(fā)育；用鉆探結(jié)合測(cè)井方法驗(yàn)證地震勘探結(jié)果，并重點(diǎn)控制煤層的變化。通過(guò)地震、鉆探和測(cè)井資料的綜合解釋研究，可獲得高精度的地質(zhì)勘探成果。在構(gòu)造上，能夠控制落差10-15m的小斷層和落差5-10m的小斷點(diǎn)、主采煤層的底板等高線能控制在1％-2％以?xún)?nèi)。在煤層上，能夠控制煤層的發(fā)育特征，并可利用地震波組的波形、多元參數(shù)特征和變化趨勢(shì)，解釋典型煤層的厚度和宏觀結(jié)構(gòu)類(lèi)型。在經(jīng)濟(jì)上，大幅度節(jié)約了鉆探工作量，鉆孔數(shù)減少50％-80％，縮短了勘探周期，勘探成本降低30％-50％，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
　　
　　2　煤田鉆探新技術(shù)
　　
　　傳統(tǒng)的巖芯鉆探仍將是煤炭資源勘探的最直觀手段，只不過(guò)隨著綜合勘探方法的采用，鉆探工作量相對(duì)減少。伴隨著新技術(shù)革命，鉆探將會(huì)在自動(dòng)化程度、操作的靈活性和機(jī)械效率等方面有大的進(jìn)展和提高。
　　一是全面推廣繩索取芯技術(shù)。繩索取芯技術(shù)就是在不提出鉆桿的情況下，采用內(nèi)套管的結(jié)構(gòu)，以繩索提出內(nèi)套管的方式，將鉆進(jìn)中收集到內(nèi)套管的巖芯提取到地面后取出。使用該技術(shù)，能夠大大減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率、提高各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。該技術(shù)在煤田地質(zhì)系統(tǒng)推廣已有數(shù)年的歷史，今后還將繼續(xù)推廣普及，并逐步解決推廣應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題，完普該項(xiàng)技術(shù)。
　　二是推廣鉆進(jìn)參數(shù)探測(cè)技術(shù)。在鉆探施工時(shí)，有許多鉆進(jìn)特征是依靠工人的感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)獲得的，鉆工是依靠對(duì)鉆進(jìn)狀態(tài)的判斷采取措施來(lái)調(diào)整操作。這種方式人為主觀性大、不易掌握，難以形成標(biāo)準(zhǔn)化操作。通過(guò)近年來(lái)的科技攻關(guān)和對(duì)外技術(shù)合作，鉆進(jìn)參數(shù)探測(cè)系統(tǒng)正在被越來(lái)越多的煤礦企業(yè)應(yīng)用，因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)各傳感儀實(shí)時(shí)掌握到下列鉆進(jìn)參數(shù)：鉆桿旋轉(zhuǎn)速度、鉆進(jìn)進(jìn)尺速度、鉆桿扭矩、鉆進(jìn)壓力、進(jìn)水量、返水量、泵壓、孔深、泥漿粘度、密度和pH值等。鉆工依據(jù)這些參數(shù)，可及時(shí)、準(zhǔn)確地調(diào)整操作。這可大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高鉆進(jìn)質(zhì)量和工作效率。
　　
　　3　高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)
　　
　　高分辨率數(shù)字地震勘探就是一整套以數(shù)字方式記錄高質(zhì)量的地震信號(hào)，并經(jīng)數(shù)字處理而獲得高分辨率地震勘探效果的技術(shù)方法，它包括在數(shù)據(jù)采集上采用四小(小藥量、小道距、小采樣間隔和小組合基距)、兩高(高頻檢波器、高頻低截濾波)、合適的井深及準(zhǔn)確點(diǎn)位(炮點(diǎn)、檢波點(diǎn))；在數(shù)據(jù)處理上強(qiáng)調(diào)噪聲衰減、子波長(zhǎng)度壓縮及精確的疊加和偏移，最終獲得高信噪比、寬帶的高頻信號(hào)，使得小型煤田構(gòu)造和異常清晰的顯出。
　　從1985年開(kāi)始至今，高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)在地質(zhì)綜合勘探和地震補(bǔ)充勘探實(shí)踐中得到不斷完善和發(fā)展。通過(guò)地震補(bǔ)充勘探，查明規(guī)模較小的斷層、褶皺及其他異常體，以使得設(shè)計(jì)部門(mén)能夠及時(shí)優(yōu)化、修改設(shè)計(jì)，包括：
　　
　　1)改變開(kāi)拓方案，調(diào)整井筒位置和生產(chǎn)能力；
　　2)修改采區(qū)設(shè)計(jì)，如工作面位置、走向及長(zhǎng)度；
　　3)修改主要巷道位置，調(diào)整礦井邊界等。
　　這些成果保證了高產(chǎn)高效礦井的高速高質(zhì)量建成，避免了因地質(zhì)資料而帶來(lái)的贏接經(jīng)濟(jì)損失。目前，該項(xiàng)技術(shù)已得到廣泛承認(rèn)，并被越來(lái)越多的煤礦業(yè)主，包括虧損煤礦和地方煤礦業(yè)主的承認(rèn)和采用，一場(chǎng)全國(guó)性的地震補(bǔ)充勘探和采區(qū)地震已經(jīng)興起。
　　近年來(lái)，隨著用戶(hù)要求的逐漸提高和大容量高速計(jì)算機(jī)的發(fā)展，使人們能夠?qū)Ａ康牡卣鹂碧綌?shù)據(jù)進(jìn)行處理，這才使得三維地震勘探技術(shù)得以提出和飛速發(fā)展。三維地震勘探技術(shù)能夠?qū)⑻綔y(cè)小構(gòu)造的程度大大提高。由于那些條件較好、啟用三維方法較早的礦區(qū)大受益處，從而使其他一些煤礦或待開(kāi)發(fā)井田的業(yè)主開(kāi)始要求進(jìn)行三維地震勘探工作，由二維轉(zhuǎn)向三維的大趨勢(shì)已不容置疑。在二維地震勘探技術(shù)推廣中，目前正在進(jìn)一步通過(guò)增大主頻波來(lái)提高分辨率以探測(cè)更小的斷層，完善山區(qū)地震勘探方法，研究總結(jié)黃土垣區(qū)勘探方法和地震勘探成果解釋等方面，進(jìn)一步發(fā)展和拓寬二維勘探技術(shù)，以期更好的為煤炭生產(chǎn)用戶(hù)服務(wù)。三維地震勘探由于工作量大、成本高、技術(shù)成熟度低等因素，近幾年已經(jīng)通過(guò)推廣體積解釋技術(shù)、深度域代替時(shí)間域、模型技術(shù)的廣泛使用、約束反演的使用、山區(qū)三維地震問(wèn)題的解決、縱橫波聯(lián)合勘探的推進(jìn)、多道三維地震勘探技術(shù)的開(kāi)發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用等一系列方法和手段，得到逐步完善和發(fā)展，進(jìn)一步提高了精度、降低成本、提高工作效率、最大限度滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。
　　
　　4　煤炭遙感技術(shù)
　　
　　煤炭遙感技術(shù)是一項(xiàng)將空間遙感應(yīng)用于探測(cè)與煤田地質(zhì)和煤炭工業(yè)有關(guān)方面的高新技術(shù)，具有實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)、快速、客觀、整體性強(qiáng)的特征。近年來(lái)，伴隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的飛躍有了突破性的進(jìn)展，逐步形成了較為完整的煤炭遙感科學(xué)體系，在煤田自燃環(huán)境監(jiān)測(cè)、煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)、煤礦區(qū)水資源調(diào)查、煤炭資源調(diào)查、中小比例尺填圖和區(qū)域地質(zhì)研究等方面取得成功，并逐漸同物探、鉆探一樣，成為煤炭資源勘探的一種手段。目前，煤炭遙感正在繼續(xù)沿著和GIS及GPS有機(jī)結(jié)合的方向，在計(jì)算機(jī)支持下，建成準(zhǔn)實(shí)時(shí)性、半自動(dòng)化、半智能化的中國(guó)煤田地質(zhì)和煤炭資源調(diào)查信息系統(tǒng)，中國(guó)北方煤田自燃環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，中國(guó)煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，煤礦區(qū)水資源調(diào)查信息系統(tǒng)，煤炭生產(chǎn)控制與土地復(fù)墾監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，并形成網(wǎng)絡(luò)化、可視化和社會(huì)化的信息產(chǎn)品，為煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)決策依據(jù)。