簡述煤炭資源開發同地質勘探在煤礦礦區的應用

摘 要：煤炭資源開發利用的有效性是目前我國煤炭資源需要面對的一大難題，文章通過對在開發中經常使用的集中勘探方式進行了簡要的敘述，闡述了在勘探地質上使用綜合方式不但可以提高勘探礦區的質量和效率，同時還可以提供后續的煤炭開發依據。因此，這種方式是目前需要進行深入研究和探討的課題。

關鍵詞：煤炭資源；煤礦礦區；地質勘探；開發

現代能源主要就是煤炭、石油和天然氣，而在中國煤炭目前的能源地位還是收尾，對于中國的國民經濟有著舉足輕重的作用。我國的煤炭開采大部分都集中在國土的中東部地區，平均深度都達到了海拔八百米一下，有些礦井雖然是新建的，但是覆蓋層在厚度上也達到了六百米，并且由于技術支持，開采深度也達到了一千米。所以，綜合整體狀況，對于我國的煤炭開采，東部地區已經開始進入了深部開采，但是由于礦井的深度較深，因此煤炭的儲量以及質量都較好，屬于高產礦井，并且出產效率也較高。但是由于深部礦井的特質，對于地質工作就有了較高的要求，這些工作中包含了對斷層以及褶曲和陷落柱以及采空區在三維空間中的分布，其中對于斷層的落差要求查明5m左右的，而對于褶曲則需要查明幅度5m左右的，同時對于煤層頂以及底板同水文地質以及瓦斯等相關性也需要進行明確的掌握。

煤礦的深部開采是建立在技術手段的發展之上的，但是目前的開采所依托的勘探技術主要采用的是地球物理方式，以此種方式為基礎手段的基礎上采用其他的基礎手段相輔相成，并加入了現代的計算機技術進行數據的分析以及計算儲存，進行現代的動態管理，這是深部開采在地質勘探上所特有的。在模式上，其工作主要有三方面：首先，需要對可開采的煤層的地質進行評價，其范圍主要限制在井田范圍；其次，勘察采區的地質條件；最后，對于采區的工作面的地質條件進行超前探測。

隨著深部開采的發展，其地質勘探手段的發展也有了明確的方向，為了適應開采需要，以地球物理方式為主基礎勘探為輔綜合地理信息系統的技術相互結合的發展方向，成為了深部開采的煤礦地質勘探的主要手段的發展方向。其主要是綜合了多方面獲取的數據，進行綜合分析，對采取的斷層以及煤層的分布進行掌握，通過三維地震以及礦井物探和瞬變電磁、地面鉆探、井巷工程等等多方面信息對地下的煤層厚度以及巖溶裂縫隔水層等分布以及情況進行掌握。而大量的信息則需要一個處理系統作為平臺對信息進行集成和整理分析，地理信息系統的出現則為礦井的多元信息提供了全面的平臺，將多元化的信息進行綜合的整理分析以及復合計算后建立了可以評價預測的信息模型，以此將抽象的數據進行了信息化可視化的處理，為開采地的地質分析提供了有力的數據依據，為地質勘探工作的評價以及管理提供了方便，為一些突發性的災害在應變上提供了有力的技術支持以及方案制定基礎憑據。

煤礦的開采會出現生產的接續問題，這是由于煤礦在地質條件上有著差異，并且地層中的斷層發育也會影響礦井的地質，而煤層的分布厚度也不是等量的，這些因素的存在使得單一的勘探手段根本無法對煤層的賦存情況以及發育規律和構造進行全面的掌握，因此綜合性的勘探手段成為了目前礦井開采中地質勘探勢在必行的趨勢，通過多種手段的使用綜合地面的三維物探方式，以及井下的先期工程進行鉆探以及井下情況物探，通過對影響地質的各個因素的研究，進行動態的分析，在地質效果上去的最佳方案，為高效安全的開采作業從地質這一基礎工作上進行保障。

1 傳統的勘探

1.1 方法

巖溶承壓水。此類礦井受到的威脅原因主要是煤層的底板受到各類因素作用下出現的突水現象，受到巖溶承壓水病害威脅的礦井，其機理主要有以下方面：（1）其突水發生的物質基礎是由于巖溶裂縫的水網絡發育；（2）制約突水發生的因素則是言行特征以及隔水層厚度；（3）誘導突水現象發生的因素是采煤作業過程中對底板的破壞；（4）其次就是礦壓以及水壓的作用。

1.2 傳統方法的局限性

而任何一種單一的勘探方法，只能大致探明某一種突水因素，如：采用傳統的地面鉆探、抽水及注水試驗，只能探明某一點的巖溶發育及富水情況，對于整個開采范圍的富水規律難以有效的探明。對水文地質條件的探查，采用單一的探查方法顯然是不夠的。

2 采用綜合方式進行地質勘探

2.1 采區地面地震勘探

采區設計前，通過采用地面地震勘探手段，查明采區構造形態和斷層發育規律，查明煤層賦存狀況及底板起伏形態，對影響開采的含水層富水性進行評價，并提出水害防治措施，為采區設計提供可靠的地質資料。

2.2 微動測深勘查

微動是一種在時間域和空間域都極不規則的震動現象。根據波動理論，微動記錄既包含有體波也包含有面波。同時，依據觀測形式的不同微動測深探查主要分為以下幾種形式：

（1）單點勘查。單點勘查方式觀測臺陣，一般由兩個不同半徑的同心圓組成，在圓心和圓周上內接正三角形頂點處各設置一套微動觀測儀。這種觀測方式勘查深度與臺陣的大小成正比。根據勘查深度的要求，可采用由3個或3個以上不同半徑的同心圓組成觀測臺陣。

（2）測線勘查。在煤田勘查這種大面積勘探中，單點勘查已經不能滿足生產要求。可采用測線觀測系統，獲得S波速度剖面成果圖。

（3）平面探查。在礦區或者要求更精細的勘探，在儀器數量足夠多的情況下可采用平面觀測，并反演測區三維S波速度體，從而圈出速度異常體或者面。

2.3 井下鉆探及綜合物探

在放水試驗對主要含水層的富水性達到宏觀控制的基礎上，對富水區的每一工作面，針對不同的條件，采用各種物探手段，探明局部導水構造、隔水層變薄帶及局部富水帶，再用少量的鉆探手段進一步驗證，有針對性的重點布置注漿改造、疏水降壓等治水工程。

（1）井下直流電法透視：從大的范疇來說，井下直流電法透視仍屬于礦井直流電法。其目的是探測采煤工作面內部的導水構造、底板含水層的集中富水帶。許多礦區的研究和試驗證明，井下直流電法透視是探測水文地質異常區最為有效的物探方法之一。

（2）TEM探測：瞬變電磁法，它是利用大功率的發射裝置向鋪設在地面的矩形線圈發送雙極性大電流，在電流開啟和關斷時，由于電磁感應作用產生電壓脈沖，電壓脈沖的衰減產生感應磁場。一次磁場隨著時間的推移，在地下介質中產生渦流。

（3）彈性波CT：即地震層析成相技術，可以推測主要構造的發育情況，但由于該項技術起步比較晚，還有待于進一步完善提高。

（4）瑞利波：利用瑞利波探測技術可以對掘進巷道前方的地質異常體，特別是斷裂構造進行超前探查，預防突遇斷層出水。該項技術對于探測前方構造效果較好。

3 結束語

煤礦開采地質勘探技術的發展方向是將地球物理方法、基礎地質勘探手段與地理信息系統技術進行有機結合。利用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等多元數據，查明采區內斷層分布、煤層埋藏深度與厚度、巖溶裂隙發育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統作為平臺建立礦井多元信息集成系統，把三維地震、瞬變電磁、礦井物探、構造地質、水文地質等多元信息進行復合、綜合分析后建立預測與評價模型，實現地質資料的信息化、數字化和可視化，為開采地質條件的快速評價、生產地質工作的動態管理、突發性地質災害應變對策的制定提供技術支撐。