1、浅析煤田地质勘探技术发展 摘要 20 世纪以来，煤炭在中国能源中一直占主要地位。根据中国煤炭生产方针、煤田地质特点及世界先进技术发展现状，讨论了中国煤田地质勘探前沿问题，从提高勘探精度，开展动态地质研究等方面加以论述，并且展望了煤田地质勘探技术发展的趋势。 关键词 地质勘探勘探技术发展趋势 AbstractSince 20 century, coal has taken up in China a major energy positgy characteristics and world advanced technology development present situation, i
2、t discussed the Chinese coalfield exploration frontier, from increase exploration precision, and carried out dynamic geological research aspects discusses, and prospects the coalfield exploration technology development trechnology; development trend 中图分类号： P624 文献标识码： A 文章编号： 引言 进入 21 世纪，煤炭在世界一次能源中将
3、占主要地位。在我国， 1500m 左右的煤炭总资源量约 40000亿吨，已探明保有储量达 10000亿吨。而石油、天然气，由于资源赋存条件与勘探、开发困难等原因，一段时期内难于大幅度增产。但是，随着开放与市场经济发展，煤炭要有竞争力才能在市场上站住脚，经济、安全、高效采煤就成为煤炭工业发展的关键。因此，世界上所有采煤国家都需要继续开展煤田地质勘探工作，而且，煤田勘探技术要迅速发展才能满足生产要求。 1.我国煤田地质勘探前沿问题 从我国煤田地质特点及世界先进技术的发展现状来看，我们可以看出，近年来我国煤田地质勘探前沿问题可概括为以下几个方面： （ 1）从矿井水防治与保水采煤研 究方面来看，矿井水
4、害一直是制约我国煤炭生产发展的重要因素之一。地下水涌入矿井，不仅造成生产损失和人员伤亡， 导致多种环境负效应，而且还威胁着大量煤炭资源不能开采。针对于这些现状，我国煤矿水害防治技术可以从以下方面着手：深入研究矿区深部岩溶水形成与运移特征，深部矿井底板岩溶水突出机理，开发突水预测预报技术；开发适应现代机械化开采的采掘区无水险水害防治技术。 （ 2）从开展动态地质研究方面来看常见的岩煤突出、瓦斯突出、冲击地压、突水、井筒破裂等井下灾害，实际上是一种动力地质现象。这些现象均与岩体应力场有 关。主要起因于岩煤采掘后，原有自然条件下各种地质因素之间的平衡遭受破坏，岩体应力再分配，从而引发或诱发出这类灾害
5、性地质现象。通过研究这些现象形成的地质机理，事先测定出采掘阶段岩体应力随时空的动态变化，就有可能预测上述动力地质现象是否会形成，确定并采取消除或减弱这些灾害的措施。根据矿井地质资料多元性、地面钻探、三维地震、地面电法、矿井地质、矿井物探 (动态性、实时性、采掘在动态进行 )，利用计算机、人工智能、模式识别、数据库等多学科的融合，建立矿井多元地质信息集成系统，利用能够获取的矿井多元地质信息，及时、准确地 进行煤层底板深度、煤层厚度变化趋势、掘进巷道和工作面内部小断层的预测预报以及储量计算等，是煤矿生产现场迫切需要解决的技术问题。 （ 3）从加强环境地质勘查与灾害地质防治方面来看由于矿区在天然条件
6、下以及因开发而使地质体系遭受破坏，从而可能形成一系列环境问题，如耕地破坏、水源污染、沙化、粉尘、一氧化碳、二氧化硫造成的大气污染等以及更具破坏性的灾害地质现象，如地裂、地表塌陷、滑坡乃至诱发地震。由于历史原因及煤矿不断开发，旧帐未清，新帐纷至，仅可确定出岩石类型、岩石强度、孔隙度或渗透率、倾角、孔径、分析水和 烃等。据说，通过这一综合勘探方法，可提供最佳施工方向和合理地选定开采方法。这表明，选用合适手段、采用多手段综合勘探，是深部煤矿勘探的发展方向。 （ 4）加快发展信息技术计算机和信息技术现已在煤田地质勘探各个专业推广应用，发展较快。由于引入了许多高新技术，如并行分布式处理、大容量存储、工作
7、站、多媒体、人工智能和神经网络技术等，目前已能用人机对话方式处理、分析、解释和显示地质勘探数据，一些物探仪器自动化程度高，能在现场作预处理，控制各项操作和质量，选择有关参数。 2.我国煤炭地质勘探的主要技术 我国煤炭地质勘探技术目前整体水平处于国际先进地位。主要表现为： （ 1）高分辨地震勘查技术：采用高分辨二维地震、三维地震、多波多分量地震等方法，可以查明断层落差，圈定煤层分叉合并区、岩浆岩对可采煤层的影响范围及陷落柱分布情况，划分奥陶系灰岩岩溶裂隙发育带等。 （ 2）重磁电及地质雷达勘查技术：采用瞬变电磁法勘探、高精度磁法勘探、高精度重力勘探、直流电法勘探 (含高密度电法勘探 )、地质雷达
8、探测、频率域电磁法勘探等方法进行勘探。广泛应用于煤田地质勘探、石油地质勘探和地下水勘探等资源勘探 领域。进行断裂、褶曲、沉积盆地和陷落柱等地质构造的探测；圈定岩溶发育带、地下河、含水裂隙带等隐伏地质体或地质构造；矿山采空区和空洞等异常体的工程勘查。 （ 3）测井勘查技术：采用电、声、核系列物理参数测井，水文测井及煤层气测井等技术。可精确为煤层定厚、定深；非煤系地层定厚、定深。常应用于煤岩层定性、定深、定厚；煤岩层力学性质分析，煤层炭灰水分析，煤层沙泥、水分析等。 （ 4）遥感技术：应用航天遥感、航空遥感 (微波、红外、可见光 )、地面遥感测试技术。进行煤炭资源评价、煤层自燃遥感探测以及城市地
9、籍信息系统建立等。 3.煤田地质勘探技术发展趋势 用发展眼光看，近年来钻探仍将成为获取 “ 第一性 ” 地质资科的重要手段。物探仪器日新月异，性能改进与更新迅速，向高灵敏度、高分辨率、高精确度、遥控、计算机实时控制、处理、数据分析和三维图形显示方向发展；物探方法向多维、多参数测量、多方法组合发展；计算机和信息技术将普及到地质勘探的各个专业、各个作业单元，乃至管理整个勘探系统。近年来。值得注意的煤田地质勘探技术发展趋势如下： （ 1）开发井下勘探技术，根据国内外资料，落差小于 5m、长度小于 150m的小断层及小型褶曲，近期不可能用地面勘探方法查明。因此，国内外普遍认为，应在采区开采前，在井下开
10、展采区勘探或工作面勘探，其方法包括矿井物探和沿煤层钻进。基于煤层密度比上下围岩小，煤层是一个明显的低速槽，国外在 70 年代末首先采用槽波地震勘探技术在井下探测煤层构造。近年来，探地雷达技术发展迅速。最近南非开发出一种 Rock 雷达系统，能定量研究岩体，准确确定断裂带深度、巷道周围裂隙带特征。显然，煤矿井下物探技术将大有作为，是一重要发展方向。 （ 2）发展水平钻进技术， 20 世纪 80 年代以来，技术先进的 采煤国家愈来愈重视采用水平钻进方法沿煤层钻进，并采用与之相配合的随钻测斜技术。水平钻进技术是由受控定向钻进发展而来的。近年来，这种钻进技术发展迅速，不仅能在井下沿煤层钻进，还能在地面
11、沿垂直一圆弧一水平线轨迹进入煤层钻进。地面水平钻进，在煤炭部门是 80 年代后期才从石油部门引进的。 （ 3）加强综合勘探，据有关材料说明，英国煤矿区尽管用三维地震勘探曾解释出小至煤厚落差的断层。但英国深部煤矿公司仍然重视钻孔研究。近年来，他们在已经评价的赋存经济可采储量的井田，按 400500m 网度布无心孔，用组合测井 方法勘探。他们开发了一种岩层显微扫描仪，通过人机联作能解释几十厘米落差的断层、裂隙、沉积和构造特征，以及应力方向。借助专用软件，用组合测井可确定出岩石类型、岩石强度、孔隙度或渗透率、倾角、孔径、分析水和烃等。 （ 4）研究动态地质勘探技术，如前所述，危害矿井安全的动力地质现
12、象由采掘活动诱发而形成。它们具有动态特性。因此，预测动力地质现象的形成及其强度。不能简单地只凭反映原始地质条件的静止数据，而应主要分析基于岩煤层应力或其物性随时间变化的动态特征资料。高产高效采煤推进速度快，进行动态勘探，即在采掘期 间连续多次勘探采区的应力或物性随时间变化很有必要。 4.煤田地质勘探技术发展几点建议 （ 1）根据我国的煤炭资源分布特点、勘探和开发现状，要争取国家优惠政策，加强地质勘查力度，多渠道融纳资金，查明煤炭资源家底，为煤炭工业可持续发展规划提供依据。 （ 2）要依靠科技进步，促进煤田地质可持续发展。积极开展煤炭及相关领域地质理论和技术方法研究，加强煤田地质基础研究，为煤炭
13、资源调查、煤田地质勘查以及相关的煤层气、水资源评价提供理论支撑和技术支撑。 （ 3）加强煤田地质勘查设备更新改 造和人才队伍的建设。以高新技术改造传统地质勘查业。加强国际国内技术合作和交流，促进煤田地质科技工作向深度和广度发展。 （ 4）加强煤炭资源的勘查开发规划，对已探明的煤炭资源实行保护性开发及综合利用。要规划出对我国民经济和社会发展有较大影响的大矿区或重要基地，在条件成熟时将煤炭就地转化，向外输气、输电、输油。对小煤矿进行联合改造，扩大单并生产规模，改进采煤方法，提高回采率。同时要加强缺煤地区煤炭资源的开发，使农牧民改烧柴为烧煤，减少对植被的破坏，保护生态环境。 （ 5）加强矿业权市场建
14、设，吸纳 各种资金开发煤炭资源，对占而不开，占大开小的现象及时予以纠正。 （ 6）加强环境保护，重视生态建设。本着谁开发，谁污染，谁治理的原则，对因矿业开发引发的煤层自燃、环境污染、地面塌陷、山体滑坡等地质灾害，要加强调查评价和综合治理。发展循环经济，重视煤炭深加工、综合利用及洁净煤利用。 （ 7）加强煤层气勘探开发。煤层气作为新型洁净能源，它的开发与利用，不仅可降低煤矿安全事故，减少矿井瓦斯排放，降低大气污染，减少温室效应，也可增加洁净能源总量。 结束语 根据相关资料分析表明，除 少数几个发展中国家外，各主要产煤国家的煤田地质勘探工作量自 80 年代以来均明显减少，但用于开发勘探、工作面勘探
15、的工作内容和工作量却明显增多，勘探精度大大提高。从煤炭现代化生产要求角度看，我国煤田地质勘探技术与世界先进技术相比尚存在较大差距。因此，必须把握时机，加快我国煤田地质勘探技术的发展，才能满足我国高产高效采煤的需求。基于煤炭在中国能源中的重要地位，国家对该领域的技术发展高度重视，加大力度鼓励科技创新，相关科研院所和生产企业正积极研发相关技术、装备，煤炭资源精细勘查的精度和水平及对煤矿安全高效生产保障的能 力逐步提高，发展前景十分广阔。 参考文献 【 l】王定武煤田地质与勘探方法 MI 冲国矿业大学出版社 1995 4 【 2】唐建益，方正煤炭采区实用地震勘探技术 J煤炭工业出版社 1998 【 3】孙平煤田地质与勘探煤炭工业出版社 IJl 1996 1 【 4】牟永光地震勘探资料数字处理方法 石油工业出版社 1980 【 5】尹国勋等编 . 煤矿环境地质灾害与防治 . 北京 : 煤炭工业出版社， 1997 【 6】余德沛， 陆春元编著 . 矿井 水灾防治技术， 北京 : 中国经济出版社， 1986 熊涛（ 1982.1.14-） 2003 年 7 月毕业于吉林大学资源勘查工程专业，现为中煤地质工程总公司北京大地特勘分公司地质技术部主任，主要从事煤田、煤层气地质技术工作。
