淺談煤田地質勘探前沿發展趨勢

摘要：本文根據中國煤炭生產方針、煤田地質特點及世界先進技術發展現狀，討論了中國煤田地質勘探前沿問題，從提高勘探精度，開展動態地質研究等方面加以論述。并且展望了煤田地質勘探技術發展的趨勢。

關鍵詞：地質勘探 勘探技術 發展趨勢

0 引言

20世紀，煤炭在世界能源中占主要地位，進入21世紀，煤炭在世界一次能源中仍將占主要地位，在我國尤其如此。在我國，1500m左右的煤炭總資源量約4萬億噸，已探明保有儲量達1萬億噸。而石油、天然氣，由于資源賦存條件與勘探、開發困難等原因，一個時期內難于大幅度增產。但是，隨著開放與市場經濟發展，煤炭要有竟爭力才能在市場上站住腳，經濟、安全、高效采煤就成為煤炭工業發展的關鍵。因此，世界上所有采煤國家都需要繼續開展煤田地質勘探工作，而且，煤田勘探技術要迅速發展才能滿足生產要求。

1 我國煤田地質勘探前沿問題

從我國煤田地質特點及世界先進技術的發展現狀來看，我們可以看出，近年來我國煤田地質勘探前沿問題可概括為以下幾個方面。

1.1從完善礦井水防治與保水采煤研究方面來看我國東部一些礦井，隨著采深增大，突水事故經常出現，突水量也日益增大。由于這些煤田水文地質條件特別復雜，加之來深不斷增大，淺部礦井水治理獲得的一些認識往往不適應深部礦井水動力條件。因此，我國煤礦水害防治技術的發展趨勢是：深入研究礦區深部巖溶水形成與運移特征，深部礦井底板巖溶水突出機理，開發突水預測預報技術：開發適應現代機械化開采的采掘區無水險水害防治技術。

1.2從開展動態地質研究方面來看常見的巖煤突出、瓦斯突出、沖擊地壓、突水、井筒破裂等井下災害，實際上是一種動力地質現象。這些現象均與巖體應力場有關。主要起因于巖煤采掘后，原有自然條件下各種地質因素之間的平衡遭受破壞，巖體應力再分配，從而引發或誘發出這類災害性地質現象。通過研究這些現象形成的地質機理，事先測定出采掘階段巖體應力隨時空的動態變化，就有可能預測上述動力地質現象是否會形成，確定并采取消除或減弱這些災害的措施。

1.3從加強環境地質勘查與災害地質防治方面來看由于礦區在天然條件下以及因開發而使地質體系遭受破壞，從而可能形成一系列環境問題，如耕地破壞、水源污染、沙化，粉塵、一氧化碳、二氧化硫造成的大氣污染等以及更具破壞性的災害地質現象，如地裂、地表塌陷、滑坡乃至誘發地震。由于歷史原因及煤礦不斷開發，舊帳未清，新帳紛至，所產生的問題相當嚴重，煤礦環境問題是制約煤炭工業可持續發展的關鍵因素之一，今后礦區環境評價與治理將成為開發部門重要的工作內容。

1.4從提高勘探精度來看連續作業是煤炭工業現代化或采掘機械化和自動化的特點。這要求開發前查明所采煤層的細微變化，如煤層厚度、結構和灰分的局部細小變化。煤層及其頂底板巖石物理力學性質的局部變化等。但是，世界各國的煤炭證實儲量及我國的探明儲量均只主要說明煤炭的原地埋藏數量，并未充分甚至沒有提供滿足現代開采技術要求的開采地質信息，為適應現代機械化開采，普遍需要補充勘探。

1.5從攻克煤層氣開發難關來看近年來許多國家正在把煤層氣作為一種能源進行研究，已有20多個國家開展了煤層氣研究、勘探和開發活動。在煤層氣試驗開發中，目前所遇到的問題是：多數井煤層氣產率低、衰減快，鉆井沖洗液污染煤層，完井后坍塌堵孔，水力壓裂效果不明顯，裂縫短，所占比例低，完井后采氣效果差等。顯然，研究我國煤層滲透率低的原因、滲透率變化規律、煤層氣富集和高產因素、煤層力學穩定性和破壞規律，開發適于我國低滲率煤層的鉆井、完井、采氣和增產實用技術，探索我國煤層氣開發有利區段的評價選擇模式就成為技術攻關的重點。

2 煤田地質勘探技術發展趨勢

用發展眼光看，近年來鉆探仍將成為獲取“第一性”地質資料的重要手段。物探儀器日新月異，性能改進與更新迅速，向高靈敏度、高分辨率、高精確度、遙控、計算機實時控制、處理、數據分析和三維圖形顯示方向發展：物探方法向多維、多參數測量、多方法組合發展：計算機和信息技術將普及到地質勘探的各個專業、各個作業單元，乃至管理整個勘探系統。近年來，值得注意的煤田地質勘探技術發展趨勢如下。

2.1開發井下勘探技術根據國內外資料，落差小于5m、長度小于150m的小斷層及小型褶曲，近期不可能用地面勘探方法查明。因此，國內外普遍認為，應在采區開采前，在井下開展采區勘探或工作面勘探，其方法包括礦井物探和沿煤層鉆進。基于煤層密度比上下圍巖小，煤層是一個明顯的低速槽，國外在70年代末首先采用槽波地震勘探技術在井下探測煤層構造。近年來，探地雷達技術發展迅速。最近南非開發出一種Rock雷達系統，能定量研究巖體，準確確定斷裂帶深度、巷道周圍裂隙帶特征。顯然，煤礦井下物探技術將大有作為，是一重要發展方向。

2.2發展水平鉆進技術20世紀80年代以來，技術先進的采煤國家愈來愈重視采用水平鉆進方法沿煤層鉆進，并采用與之相配合的隨鉆測斜技術。水平鉆進技術是由受控定向鉆進發展而來的。近年來，這種鉆進技術發展迅速，不僅能在井下沿煤層鉆進，還能在地面沿垂直一圓弧一水平線軌跡進入煤層鉆進。地面水平鉆進，在煤炭部門是80年代后期才從石油部門引進的。

2.3加強綜合勘探 據有關材料說明，英國煤礦區盡管用三維地震勘探曾解釋出小至煤厚落差的斷層，但英國深部煤礦公司仍然重視鉆孔研究。近年來，他們在已經評價的賦存經濟可采儲量的井田，按400～500m網度布無心孔，用組合測井方法勘探。他們開發了一種巖層顯微掃描儀，通過人機聯作能解釋幾十厘米落差的斷層、裂隙、沉積和構造特征，以及應力方向。借助專用軟件，用組合測井可確定出巖石類型、巖石強度、孔隙度或滲透率、傾角、孔徑、分析水和烴等。據說，通過這一綜合勘探方法，“可提供一份詳細、實用的構造及應力場圖”，“從而使礦山設計切實可行”，可提供最佳施工方向和合理地選定開采方法。這表明，選用合適手段、采用多手段綜合勘探，是深都煤礦勘探的發展方向。

2.4研究動態地質勘探技術 如前所述，危害礦井安全的動力地質現象由采掘活動誘發而形成。它們具有動態特性。因此，預測動力地質現象的形成及其強度，不能簡單地只憑反映原始地質條件的靜止數據，而應主要分析基于巖煤層應力或其物性隨時間變化的動態特征資料。高產高效采煤推進速度快，進行動態勘探，即在采掘期間連續多次勘探采區的應力或物性隨時間變化很有必要。

2.5加快發展信息技術 計算機和信息技術現已在煤田地質勘探各個專業推廣應用，發展較快。由于引入了許多高新技術，如并行分布式處理、大容量存儲、工作站、多媒體、人工智能和神經網絡技術等，目前已能用人機對話方式處理、分析、解釋和顯示地質勘探數據，一些物探儀器自動化程度高，能在現場作預處理，控制各項操作和質量，選擇有關參數。

3 結語

根據相關資料分析表明，除少數幾個發展中國家外，各主要產煤國家的煤田地質勘探工作量自80年代以來均明顯減少，但用于開發勘探、工作面勘探的工作內容和工作量卻明顯增多，勘探精度大大提高。從煤炭現代化生產要求角度看，我國煤田地質勘探技術與世界先進技術相比尚存在較大差距，因此，必須把握時機，加快我國煤田地質勘探技術的發展，才能滿足我國高產高效采煤的需求。

參考文獻：

[1]儲紹良.礦井物探應用北京：煤炭工業出版社1995

[2]李夫忠走向精確勘探的道路[M].北京：石油工業出版社.1993.146～153