淺談煤礦礦區的地質勘探方法

作者簡介：郜宏偉（1984——），男，漢族，山西省高平市人，西南科技大學學士，現為開灤能源化工股份有限公司范各莊礦業分公司助理質工程師，主要從事煤礦井下物探技術工作。

摘要：煤礦礦區地質勘探方法是探明位置區域地質條件、保障煤礦開采安全的重要技術手段，從勘探位置角度可分為地面綜合地質勘探和井下勘探，地面綜合地質勘探主要是遙感、地面三維地震探測和地面鉆探；井下勘探主要是巷探、井下物探和井下鉆探。

關鍵詞：地質勘探；地面；井下；煤礦；分析

煤炭資源的開發和利用為我國經濟發展提供了堅實的能源保障，但是煤炭的資源的開發和利用技術卻有待提升，尤其是煤礦的地質勘探工作，更是關系著資源開發的有效性和安全性。隨著采煤深度及綜合機械化的發展，為了保證采掘工作有計劃地推進，必須準確地掌握開采的地質條件。所以，為保證礦井的安全高效生產，提前進行地質勘探已成為各大煤礦重中之重。

1 地面綜合地質勘探

1.1 遙感地質勘探

近20年來，隨著航空航天對地觀測技術、計算機技術和電磁波信息傳輸技術等的深入研究，遙感技術得到了迅猛的發展，在實用化方向上邁出了重要的一步，并被廣泛應用于煤礦初步地質調查與勘探中。

遙感分為主動遙感和被動遙感。遙感的基本原理主要是利用各種物體反射或發射電磁波的性能，由飛機、衛星、宇宙飛船等航空、航天運載工具上的傳感器，從遙遠距離接收或探測目標物的電磁波信息。遙感技術在煤礦地質調查過程中的具體應用就是對含有豐富圖像信息和數字信息的航空相片和衛星相片的判讀，是對煤田內的斷裂構造、褶曲構造、節理密集帶及賦存煤的具體情況提供了一種有效技術手段。

1.2 地面地球物理勘探

地球物理勘探是利用巖石具有不同的物理性質（如密度、磁性、導電性、彈性及放射性等）借助物探儀器，測出地下各種巖石對地球物理場所產生的異常而得到的物理數據，并利用測得的數據來圈定含煤地層分布范圍，確定被掩蓋區深處煤層的位置，控制地質構造及解決其他地質問題的技術手段。

地面地球物理勘探包括電法、磁法和重力法及地震法。1.電法勘探是根據巖石的導電性差異來尋找礦產資源和研究地質構造。它可以探明含煤地層的構造輪廓，了解埋藏深度，圈定老窯、巖溶陷落柱、巖漿巖體的分布范圍。2.磁法勘探是巖石和礦石具有不同的磁性，可以產生磁場，這些磁場在局部地區發生變化，出現地磁異常。通過研究磁異常，可以尋找礦產和研究地質構造。3.重力勘探是利用組成地殼的各種礦體的密度差異所引起的重力變化，借助儀器找出重力異常區，尋找和圈定低密度煤炭礦產資源。4.地震勘探是利用人工爆破產生的地震波在不同巖層中傳播速度的差異，來探明含煤地層的埋藏深度、控制大斷層，判定地質構造的勘探手法。

1.3 地面鉆探工程

鉆探工程是通過鉆探機械向地下鉆進直徑小而深度大的圓孔，并從孔內取得巖、煤芯地質資料，獲得全鉆孔巖性柱狀圖。從而揭露掩蓋地區和深部的整個煤系地層，取得地層、巖性、構造及水文地質等多方面資料。

鉆探工程根據地質目的的不同，鉆孔分為探煤孔、構造孔、水文孔、水源孔、取樣孔、井筒檢查孔、驗證孔等。如：開平煤田詳查階段設置的探煤地質孔，可以對煤層的深度、厚度、范圍等有個詳細了解。為了弄清巖溶發育及富水情況，需要設計水文觀測孔等。鉆探工程是最重要最常用的技術手段。它能適用于任何地區，尤其是在表土覆蓋很厚的地區，成為探測深部巖層、煤層的主要手段。鉆探工程不僅在煤田勘探各個階段都使用，而且在礦井建設和生產時期也常使用。鉆探工程有時也可布置在井下巷道中采用小型鉆機探查煤層頂板、底板、煤厚或水平鉆進探測地質構造。

2 地下綜合地質勘探

2.1 采區地震勘探

采區設計前，通過采用地下地震勘探手段，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，為采區設計提供可靠的地質資料。

同時本階段的主要工作也是進一步查明采區范圍內的小構造，根據采區銜接的要求，應提前布置實施。現已成熟的地下探測技術包括三維地震勘探法、瞬變電磁法、礦井直流電法、放射性測井法等。

2.2 井下綜合物探及鉆探

井下物探種類繁多，我們可以針對不同的工作面，不同的地質條件，采用不同的物探手段，探明異常區地質情況，然后采用少量的鉆探手段對重點異常區進一步驗證。

（1）井下高密度電法儀：其目的是探測采掘巷道前方及下方是否存在著導水構造、底板含水層的集中富水帶。（2）井下瞬變電磁法超前探測： （簡稱TEM），當發射電流開啟和關斷時，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（即一次磁場）。一次磁場隨著時間的推移，在地下介質中產生渦流。地下渦流的變化又生產二次磁場，由于不同地質體其電性特征存在差異，其二次場的衰減亦存在差異。瞬變電磁法超前探測可以探測前方富水區異常區針對探測結果進行探放水。（3）地震儀：通過捶擊地面產生地震波，地震波在傳播過程中，遇到不同的地質界面，波形會發生變化。利用波形圖可以推測主要構造的發育情況、存在的具體過程，還可以探測巷道老硐位置。

綜上所述，任何一種單一的勘探方法，只能大致探明某一處地質因素，而對于整個開采范圍內地質情況是難以探明的。所以采用單一的探查方法顯然是不夠的。我們要以鉆探工程為主，其他工程相輔，聯合多種勘探手段相結合的方式進行地質勘探。使其相互補充、相互驗證，綜合取得十分顯著的技術效果。

3 結論

煤礦地質勘探的發展方向是將所有可利用的物探方法與技術進行系統地有機結合。針對某一區域采用多種物探手段查明該區域內斷層分布、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。然后針對性地進行鉆探排查，為煤礦開采地質條件提供技術服務，提前避免突發性事故的發生，保證煤礦安全生產。

參考文獻

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