煤炭資源開發以及礦區綜合地質勘探分析

李海民

摘 要：文章主要針對地質勘探在煤炭資源開發中的應用進行了分析論述，并就集中勘探方法進行了詳細的分析，通過綜合性的勘探方式能夠有效了解礦區地質狀況，為后期的開發方案制定提供可靠的數據基礎。

關鍵詞：煤炭資源；地質勘探；礦區；開發

礦區的開發會受到很多因素的影響，首先地質條件是首要影響因素，地層中斷層的發育以及煤層的厚度等都會對資源的開發造成影響，尤其會對資源開發的接續造成影響。單單依賴于某一種勘探方式往往很難準確把握煤層的分布以及底層分布狀況，只有結合多種勘探方式以及多種手段才能夠充分了解開發區域的實際狀況。例如，在地面采用三維物探的方式，而在井下，首先采用多用途探巷并配合使用井下物探以及鉆探的方式，通過各個影響因素的研究，對勘探資料進行整合分析，獲得準確的勘探結果，從而為煤炭生產提供準確的數據保障。

另外，通過對勘探目的層的合理選擇，將井下巷道充分的利用起來，通過多種勘探試驗手段，并結合綜合水文勘探方式，將地質條件探查清晰，避免礦井受到水害威脅。

1 傳統勘探分析

1.1 方法

在礦井中，出現底板突水的礦井大多存在巖溶承壓水，該類現象產生的原因較為復雜，產生突水狀況的機理主要包括以下幾點：首先，底板突水的主要原因在于在結構中裂隙水網絡的發展狀態；其次，突水狀態會受到巖性特征以及隔水層厚度的影響；再者，導致底板突水發生的主要誘因在于采礦活動對于底板的損壞；而發生底板突水的關鍵因素就在于原聲構造的裂隙以及斷裂結構的發育；最后，突水的程度還會受到礦壓-水壓共同作用的影響。所以，因此針對水文地質勘探主要包括隔水層厚度的探查以及裂隙水網絡發展的規律、含水層變化以及發育狀態。

1.2 傳統方法的局限

傳統方法中，單一的勘探方式僅僅只能夠探明引發突水的一種因素。例如，采用抽水試驗以及注水試驗或者鉆探法只能針對巖溶的發育以及巖溶的富水狀態進行了解，而針對整體的開采地域中的富水規律無法予以全面性的掌握。并且，礦井突水不僅僅是由于一種因素引發的，不能僅采用一種方式探明一種原因便可以解決。因此，需要依照實際的空間變化狀態以及水文條件變化規律等在變化過程中相互作用，例如在斷層導水突水中，起主導作用的主要為構造突水機理；而引發底板破壞性突水的關鍵在于采礦動壓。所以，突水現象的防治需要進行全面的勘探，針對性的進行治理，通過綜合性的方案，進行全面的突水防治。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 綜合勘探分析

2.1 地面地震勘探

在對采區進行設計前應當對采區地面進行地震勘探，從而對采區的斷層發育狀況以及地層構造形態等進行查明。了解煤層底板形態以及賦存狀況，并針對地下含水層的實際狀況進行準確的評價，從而提出針對性的防治措施，從而保證采區的設計建立在有效的地質資料之上。

并且在本階段中，需要對采區小結構地質狀態予以查明，例如斷層落差在5米左右的結構以及采空區以及陷落柱等的分布狀況和空間狀況，并針對這些結構進行預先的布置。目前使用較為廣泛的勘探方式主要包括瞬變電磁法、三維地震勘探以及鉆探和直流電法。四種方式中，操作最簡單的為物探法，但是容易受到地表條件的影響。所以綜合考慮各種因素，三維地震勘探方式是最佳選擇。

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。由于在大多數情況下，微動的震源是在地表面或海底面，在微動中的面波成分相對于體波成分來說占絕對優勢，微動測深勘查方法就是利用這一占絕對優勢的面波來反演地下地質結構的方法。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（內接正三角形）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，可采用由三個或三個以上不同半徑的同心圓組成觀測臺陣；（2）測線勘查。

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（礦井、采區）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（簡稱TEM），它是利用大功率的發射裝置向鋪設在地面的矩形線圈（或稱發射框）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（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。因此，通過研究二次場的衰減規律，可達到推測、分析地下地質異常體的目的。（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。

針對礦區水文地質異常以及實際地質狀況還可以采用槽波、坑透以及脈沖試驗等進行探測。通過上述分析，可以看出，針對具有水害隱患的礦區，通過了解分析其水文地質條件，結合各種放水試驗，并利用鉆探和局部異常調查等手段，相互驗證、補充后，得到準確的勘探結果，對于礦區煤礦開采以及安全生產具有重要的意義。

3 結束語

目前應用的礦區地質勘探技術結合了基礎地質勘探以及地球物理方法，并采用了現代化的信息技術。采用地面鉆探、礦井物探以及三位地震和井下工程等勘探手段，收集多方數據，查明采區地質狀態，例如煤層分布、深度、厚度以及采區地下斷層的分布、埋藏深度等。通過現代化的信息技術建立起全面的地理信息平臺，并采用復合式的地質勘探手段，綜合分析采區資源分布狀況，制定合理的采掘方案。實現信息化、可視化、安全化的開采。從而有效提高煤礦資源的開采效率。實現現代化的動態地質管理，更好的應對突發性的災害。

參考文獻

[1]田茂虎，馬培智.埠村煤礦下組煤綜合水文地質勘探方法[J].礦業安全與環保，2006.

[2]趙艷斌.綜合地質勘探方法在煤礦生產中的應用[J].煤礦現代化，2008.

[3]卜昌森，張希誠.綜合水文地質勘探在煤礦巖溶水害防治中的應用[J].煤炭科學技術，2001.

[4]吳欽寶，陳同俊，陳鳳云.中國東部煤礦深部開采中的地質勘探技術[J].地球物理學進展，2005.

[5]王家兵.深層巖溶供水水文地質勘探方法的探討[J].煤田地址與勘探，1994.