煤炭資源勘探新技術探索

■　楊洋

（甘肅煤田地質局一三三隊甘肅白銀730913）

煤炭資源勘探新技術探索

■楊洋

（甘肅煤田地質局一三三隊甘肅白銀730913）

為保證我國煤炭資源正常供應，以及可持續發展戰略的推進實施，應用新勘探技術勢在必行。本文就煤炭資源勘探技術及其性能，以及新技術實際應用做了闡述，并探討了煤炭資源勘探技術的發展趨勢。

煤炭資源勘探瞬變電磁鉆探

1　主要煤炭資源勘探技術及其性能

1.1地震勘探技術

地震勘探技術是在地震波原理上發明的，主要利用處于地下介質彈性與密度差異的特點，通過人工發射地震波，在地下介質響應后分析判斷處于地下巖層的形態及性質，來便于安全開采。其依據煤礦深淺情況分地表勘探和礦井勘探。對煤礦埋深僅100～600m煤礦區，宜采用地表勘探技術；對煤礦埋深800m以下煤礦區，宜采用礦井勘探技術。當前地震勘探技術在煤田和工程地質勘探、區域地質勘探等領域得到極大應用。

1.2地質雷達勘探技術

此技術基于地下介質不同電阻率與不同介電常數等典型參數的勘探技術。原理是利用高頻電磁脈沖波反射而探測煤巖層地質現象，來了解勘探區內巖石、水體分布情況，以更好為煤礦開采工作提供資料數據支持，提升煤礦開采科學性。

1.3高密度電阻率法

它是在電阻率法技術上延伸的新技術，通過測定巖石介質不同導電性而觀測和分析人工建立的穩定電流場分布規律，來探尋煤礦，了解地質構造。高密度電阻率法相比一般電阻率法，有探測點密度大、多級距、多裝置等優點，且能在不同比值參數基礎上發現異常信息，以便下階段工作調整。

2　煤炭資源勘探新技術實際應用

2.1工程概況

某煤礦地處我國西北，南北長14.22 km，東西寬13.17 km，井田面積107.663 km2。

該煤礦大多數表現為新生界覆蓋井田，據鉆孔所揭露地層資料顯示，井田基巖地層主要包括馬家溝組、奧陶系中統峰組及中統本溪組、石炭系上統太原組、下統下山西組與石盒子組、古生界二疊系上統上石盒子組。其中馬家溝組未出露于井區內,上段厚381.75m,下段厚14.75m,是主要供水地層；中統峰峰組呈現出整合接觸馬家溝組的特點，平均厚度約140m，厚度100～180m，屬濱海相沉積，未出露于本井區，是煤系地層沉積基地；而石炭系其中中統本溪組單層厚度約0.2m且不可采，單層厚度在0～2m范圍的山西式鐵礦在最下部，揭露于鉆孔，該組厚通常在12～30m，平均厚度在23.1m左右，出露于本井區西部，而上統太原組則整合接觸于本溪組，平均厚度85.8m左右，厚度范圍在60～90m，出露于本井區西北部等。

2.2勘探新技術

2.2.1瞬變電磁技術

此次對該煤礦勘探采用GDP32-II型瞬變電磁技術工作站，利用TEM-3瞬變電磁探頭實現接收，而其他使用設備還包括4200m供電導線、13套對講機、2臺充電機、1臺筆記本、1臺ZT30發射機、1臺XMT-32控制器、1臺VR-1B勵磁儀以及1臺30kW發電機。以勘探區域采空區厚度情況及埋藏深度實際情況，同時綜合考慮瞬變電磁技術的特點，選用中心回線裝置，設計10m測點間距與測線間距，以及200m×200m發射線框。設置10A發射電流,128次疊加次數，分25道在0.032～12.1ms采樣時間內進行采集采樣，設置16Hz發射基頻。

2.2.2控源音頻大地電磁測探技術

應用于本次勘探的可控源音頻大地電磁測深術儀器為GDP32-II型工作站，其接收以不極化電極實現，輔助設備絕大多數相同于瞬變電磁技術設備，另外還設有10個不極化電級以及2套車載步話機。結合本井區厚度情況與埋藏深度實際情況，設置20m測點間距，40m接收電極距，測線方向與發射方向平行，約3000m接收到發射距離，1000m發射極距。共設頻點11個，8～8192Hz發射頻率，其不極化電極接地電阻全部不超過5kΩ，而穩定控制10A發射電流。這樣的參數設置能有效減少人為設施以及工業電流干擾，從而使采集數據質量得到保證。

2.2.3資料解釋與處理

隨機軟件負責處理可控源資料，而瞬變電磁資料則由GL32軟件負責處理。物探資料解釋，通過本次勘探瞬變電磁技術所提供的資料進行分析與處理，從而將測道平面等值線圖及時繪制出，使資料解釋得到極大幫助，而可控源資料則起到確認與驗證瞬變電磁資料作用，也對資料解釋有幫助。而在計算采空區異常頂面標高或頂板標高時，應基于上述兩種技術資料，同時以鉆孔資料為參照來開展。即先確定異常區校正系數范圍以及鉆孔揭露頂底板埋深，再以視深度實施對比計算，經計算柳灣煤礦為0.38校正系數。所得到的校正系數可用于校正所有剖面出現異常視深度。

3　煤炭資源勘探技術發展趨勢

鉆探仍是地質資料獲得的重要手段。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。

首先開發井下勘探技術。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，煤層是個明顯低速槽，近年來探地雷達技術發展迅速。煤礦井下物探技術將大有作為，是重要發展方向。

其次發展水平鉆進技術。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。水平鉆進技術由受控定向鉆進發展而來。

其三加強綜合勘探。三維地震勘探，網度布無心孔，用組合測井方法勘探。

開發一種巖層顯微掃描儀，通過人機聯作能解釋幾十厘米落差斷層、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。

4　結語

綜上，只有結合煤炭勘探區域實際情況，選擇合理、有效勘探新技術，才能使我國煤炭資源勘探技術水平得以提升，并為我國社會經濟發展提供良好資源基礎。

[1]趙振軍，王秀麗，張敬東.煤田地質勘探前沿發展趨勢探討[J].中國新技術新產品.2011(22).

[2]王樹江.淺談煤田地質勘探技術發展[J].民營科技.2011(04).

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-217-2