淺析煤礦礦區(qū)的綜合地質(zhì)勘探與煤炭資源的開(kāi)發(fā)

王子涵

摘 要 煤炭是中國(guó)的第一能源，煤炭生產(chǎn)在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位。中國(guó)東部許多老礦區(qū)的開(kāi)采深度均在-800m以下，一些新建礦井的覆蓋層厚度便達(dá)600m，開(kāi)采深度為-1000m左右。因此，中國(guó)東部煤礦已經(jīng)進(jìn)入深部開(kāi)采階段。深部開(kāi)采礦井均為高產(chǎn)高效礦井，對(duì)煤田地質(zhì)工作提出了更高的要求，包括查明煤層中落差5m左右的斷層、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài)，同時(shí)查明與水文地質(zhì)條件與瓦斯突出條件密切相關(guān)的煤層頂、底板巖性。

關(guān)鍵詞 煤礦礦區(qū) 地質(zhì)勘探 綜合

中圖分類號(hào)：TD1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

煤炭是中國(guó)的第一能源，煤炭生產(chǎn)在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位。中國(guó)東部許多老礦區(qū)的開(kāi)采深度均在-800m以下，一些新建礦井的覆蓋層厚度便達(dá)600m，開(kāi)采深度為-1000m左右。因此，中國(guó)東部煤礦已經(jīng)進(jìn)入深部開(kāi)采階段。深部開(kāi)采礦井均為高產(chǎn)高效礦井，對(duì)煤田地質(zhì)工作提出了更高的要求，包括查明煤層中落差5m左右的斷層、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài)，同時(shí)查明與水文地質(zhì)條件與瓦斯突出條件密切相關(guān)的煤層頂、底板巖性。

目前，煤礦深部開(kāi)采中的地質(zhì)勘探技術(shù)是以地球物理方法為先導(dǎo)，其它基礎(chǔ)地質(zhì)手段加以配合，其工作模式可分為三個(gè)層面：（1）井田范圍主要可采煤層開(kāi)采地質(zhì)條件評(píng)價(jià)；（2）采區(qū)地質(zhì)條件勘查；（3）綜采工作面地質(zhì)條件超前探測(cè)。

1地質(zhì)勘探的階段劃分

固體礦產(chǎn)的地質(zhì)勘探一般由找礦、普查、詳查以及勘探四個(gè)階段組成，四者之間先后順序不能輕易打亂，否則會(huì)對(duì)地質(zhì)勘探工作造成困擾：找礦就是尋找評(píng)價(jià)具有工業(yè)價(jià)值的礦產(chǎn)資源為開(kāi)展普查工作提供依據(jù)的過(guò)程；普查一般是在已知賦存有工業(yè)價(jià)值礦產(chǎn)資源的地區(qū)或者找礦的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。詳查是建立在普查工作的基礎(chǔ)之上，對(duì)資源條件較好且近期開(kāi)發(fā)有利的地區(qū)進(jìn)行。礦區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)的總體設(shè)計(jì)需要詳查為其提供依據(jù)，詳查成果確定礦區(qū)建設(shè)規(guī)模及井田劃分不因地質(zhì)情況而發(fā)生重大變化；特殊水文地質(zhì)和礦山工程地質(zhì)等這些影響礦區(qū)開(kāi)發(fā)的條件要做出正確客觀評(píng)價(jià)；開(kāi)發(fā)建設(shè)井田地段的工作程度要保證滿足礦井建設(shè)可行性研究的需要，只有將這些工作確認(rèn)到位，才能確保下步工作順利進(jìn)行；精查是直接為礦井設(shè)計(jì)和建設(shè)服務(wù)的礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作。

2煤炭企業(yè)在資源開(kāi)發(fā)中常用的地質(zhì)勘探方法

當(dāng)前，煤礦的礦井突水、煤與瓦斯、陷落柱與斷層以及采空區(qū)塌陷災(zāi)害是我國(guó)的煤礦地質(zhì)的主要災(zāi)害。這些災(zāi)害嚴(yán)重影響煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，威脅周邊人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。煤礦的地質(zhì)勘探的可行性和比選性工程方案能預(yù)上述為地質(zhì)災(zāi)害的防治提供設(shè)計(jì)依據(jù)。我國(guó)傳統(tǒng)的地質(zhì)地質(zhì)勘探是應(yīng)用地球物理方法，主要有下列幾種：一是直流電測(cè)深法；二是瞬變電磁法；三是地質(zhì)雷達(dá)法。

以上傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探方法單一使用都有一定的局限性，只能大致對(duì)煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)大探明某一種突水因素，而不能對(duì)整個(gè)煤礦開(kāi)采范圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)有效掌握。

3采用綜合方式進(jìn)行地質(zhì)勘探

3.1采區(qū)地面地震勘探技術(shù)

采區(qū)設(shè)計(jì)前，通過(guò)采用地面地震勘探手段，查明采區(qū)構(gòu)造形態(tài)和斷層發(fā)育規(guī)律，查明煤層賦存狀況及底板起伏形態(tài)，對(duì)影響開(kāi)采的含水層富水性進(jìn)行評(píng)價(jià)，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。

3.2微動(dòng)測(cè)深勘查技術(shù)

微動(dòng)是一種在時(shí)間域和空間域都極不規(guī)則的震動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)波動(dòng)理論，微動(dòng)記錄既包含有體波也包含有面波。由于在大多數(shù)情況下，微動(dòng)的震源是在地表面或海底面，在微動(dòng)中的面波成分相對(duì)于體波成分來(lái)說(shuō)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，微動(dòng)測(cè)深勘查方法就是利用這一占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的面波來(lái)反演地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法。依據(jù)觀測(cè)形式的不同微動(dòng)測(cè)深探查主要分為一下幾種形式：

（1）單點(diǎn)勘查。單點(diǎn)勘查方式觀測(cè)臺(tái)陣，一般由兩個(gè)不同半徑的同心圓（內(nèi)接正三角形）組成，在圓心和圓周上內(nèi)接正三角形頂點(diǎn)處各設(shè)置一套微動(dòng)觀測(cè)儀；

（2）測(cè)線勘查。在煤田勘查這種大面積勘探中，單點(diǎn)勘查已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)要求。可采用測(cè)線（剖面）觀測(cè)系統(tǒng)，獲得S波速度剖面成果圖。在測(cè)區(qū)內(nèi)按一定間距布置這樣的測(cè)線，可實(shí)現(xiàn)二維微動(dòng)測(cè)深勘探，并反演測(cè)區(qū)三維S波速度結(jié)構(gòu)，結(jié)合鉆孔及其它地質(zhì)資料，可進(jìn)一步解釋速度異常區(qū)域的地質(zhì)意義；

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

3.3井下鉆探與綜合物探法

井下鉆探是開(kāi)展礦井防治水工作的重要手段之一，其優(yōu)點(diǎn)眾多，譬如不受地面條件限制，工程量小、工期短、投資少、針對(duì)性強(qiáng)、水壓水量直觀、經(jīng)濟(jì)合理。具體可用以下三種方法，首先是井下直流電法透視，這種方法是探測(cè)采煤工作面內(nèi)部的導(dǎo)水構(gòu)造、底板含水層的集中富水帶為目的。二是TEM探測(cè)：瞬變電磁法，也被稱作TEM法，這種方法是以探測(cè)不同高程的相對(duì)富水區(qū)為目的，，為針對(duì)性的采取防治水措施提供可靠的資料；三是彈性波CT，也被稱為地震層析成相技術(shù)，這種方式能夠可推測(cè)煤礦礦區(qū)的主要構(gòu)造的發(fā)育狀況，四是瑞利波方法，這種方法能夠?qū)蜻M(jìn)巷道前方的地質(zhì)異常體情況做到了解，對(duì)于探測(cè)煤礦礦區(qū)的前方構(gòu)造有良好的效果。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，地球物理方法是煤礦開(kāi)采地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，煤礦企業(yè)在對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)勘探中，必須將基礎(chǔ)地質(zhì)勘探手段與地理信息系統(tǒng)技術(shù)充分結(jié)合起來(lái)，大力運(yùn)用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等勘探技術(shù)，取得多元數(shù)據(jù)，以便對(duì)斷層分布、地下煤層深度和厚度以及巖溶裂隙發(fā)育帶的分布等等地質(zhì)狀況充分的掌握，進(jìn)行綜合分析，然后建立出礦區(qū)的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)的模型，發(fā)揮地球物理勘探方法的作用，為煤礦的安全與穩(wěn)定生產(chǎn)夯實(shí)基礎(chǔ)。