1、关于煤田地质勘探技术发展趋势的探讨摘要：本文结合作者的工作经验，阐述了煤田地质勘查的重要性及煤田地质勘探技术发展趋势，提供给同行参考。关键词：煤田地质；技术 中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号： 1、煤田地质勘查的重要性 在国民经济发展中煤田地质勘查扮演着重要的作用。主要表现在以下几个方面： 1.1 煤田地质勘查工作是优化我国能源结构的需要。煤炭是我国主要的能源，在我国一次性能源结构中占相当大比重。根据专家推断，到 2l世纪中期煤炭在我国能源结构中仍占半数比重以上，在国民经济和社会发展中仍占有重要地位，因此我国经济社会的发展客观上要求我国煤炭工业稳定、高效、安全的发展。然而，煤
2、炭工业的发展就需要建立在科学的煤田地质勘查基础上，煤层储量、开采条件等地质条件都需要煤田地质勘探工作来完成。因此煤田地质勘查是煤炭工业发展的前提和保障。 1.2 煤田地质勘查工作是探明我国煤炭储量的科学手段。根据煤炭工业发展“十一五”规化，到 2013 年煤炭需求量为 37 亿吨，按照 1：200的生产能力与保障能力的比例，到 2013 年大约需求量为 74(X)亿吨，这之间存在很大缺口。为了促进煤炭工业的持续稳定发展，要求煤田地质勘查工作者要做好基础地质和普查工作，提供可共煤炭开采的精查储量及分布的数据质量，为我国国民经济的稳定快速增长提供能源保障。 1.3 煤田地质勘查工作是保障安全生产的
3、前提。随着科学技术的不断进步，煤炭开采从粗放型向精细型开采过渡，因此，开采过程中对矿区地质构造、煤层赋存条件、工程地质等方面的数据资料要求越来越高，这就要求煤田地质工作者通过勘探技术和设备为其提供科学有效的一手资料，从而保障矿井安全生产的需要。 2、煤田地质勘探问题分析 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。 2.1 从完善矿井水防治与保水采煤研究方面来看：我国东部一些矿井，随着采深增大，突水事故经常出现，突水量也日益增大。由于这些煤田水文地质条件特别复杂，加之采深不断增大，浅部矿井水治理获得的一些认识往往不适应深部矿
4、井水动力条件。因此，我国煤矿水害防治技术的发展趋势是：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。 2.2 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
5、弱这些灾害的措施。 2.3 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，所产生的问题相当严重，煤矿环境问题是制约煤炭工业可持续发展的关键因素之一，今后矿区环境评价与治理将成为开发部门重要的工作内容。 2.4 从提高勘探精度来看：连续作业是煤炭工业现代化或采掘机械化和自动化的特点。这要求开发前查明所采煤层的细微变化，如煤层厚度、结构和灰分的
6、局部细小变化。煤层及其顶底板岩石物理力学性质的局部变化等。但是，世界各国的煤炭证实储量及我国的探明储量均只主要说明煤炭的原地埋藏数量，并未充分甚至没有提供满足现代开采技术要求的开采地质信息，为适应现代机械化开采，普遍需要补充勘探。 3、煤田地质勘探技术发展趋势 以发展的眼光来看待钻探技术，它将不置可否的成为获取第一手地质资料的最重要手段。勘探仪器日新月异的变化和功能上的改变与更新，使得它向高分辨率、高灵敏度、高精确度、计算机实时控制、处理、数据分析和三维图形显示、遥控等方面不断的发展；包括整个勘探系统，计算机和信息技术在地质勘探的各个专业、各个作业单元的普及与应用；以及同时发展的还有向多参数测
7、量、多方法组合发展、多维化的勘探方法。这些变化都使得我们应当更加关注煤田地质勘探技术的发展趋势。 3.1 加快信息技术的发展 现代信息技术的发展与应用大约是在近 50 年中，然后对煤炭勘探开发技术推动作用巨大，促使地球物理技术发生三次重要飞越。加快发展信息技术在各行各业的推广和应用是当务之急，勘探专业在高新技术引入的情况下发生了巨大的转变。目前已逐步实现用人机对话方式处理以及智能分析就可以显示出相应的地质勘探数据。此外，还要加快研发一些自动化程度高、并且能在现场作预处理以及控制各项操作和提高勘探质量的物探仪器，灵活地选择相关参数，进而提高勘探效率。在三维可视化技术、虚拟现实技术、数据银行和数据
8、仓库技术等方面加强研究和开发。 3.2 采用综合方式进行地质勘探 通过详细而又综合的勘探方法，可以为实际工程提供一份详细使用的构造及应力场图，使得矿山设计切实可行，是提供最佳施工方向和合理选定开采方法的重要手段。方法包括：采区地面地震勘探和微动测深勘查 3.2.1 采区地面地震勘探 采区设计前,通过采用地面地震勘探手段,查明采区构造形态和断层发育规律,查明煤层赋存状况及底板起伏形态,对影响开采的含水层富水性进行评价,并提出水害防治措施,为采区设计提供可靠的地质资料。 与本阶段同时进行的主要工作就是需要进一步查明采区范围内的小构造,根据采区衔接的要求提前布置实施。现已成熟的探测技术包括瞬变电磁法
9、、矿井流电法、三维地震勘探和钻探。地面物探方法虽然与矿井物探方法相比，具有探测效率高、施工简单的优点,但较易受到地表条件的影响。因此,在地表条件允许的前提下,三维高分辨率地震勘探技术是首选方法。 3.2.2 微动测深勘查 微动是一种在空间域和时间域都极不规则的震动现象。微动测深勘查方法就是在利用了自身体波和面波不同震动这一优势来反演地下地质结构的方法。同时,依据观测形式的不同微动测深探查主要分为一下几种形式: (1)平面探查。在矿区或者要求更精细的勘探,该勘探的条件是在仪器数量足够多的情况下完成的,并需要反向推测测区三维体,从而通过速度异常体或者面描绘出三维态势。(2)单点勘查。主要是单点勘查
10、方式观测台阵,一般由两个不同半径的同心圆组成,在圆心和圆周上内接正三角形顶点处各设置一套微动观测仪。这种观测方式勘查深度与台阵的大小成正比。根据勘查深度的要求,可采用由 3 个或 3 个以上不同半径的同心圆组成观测台阵。 3.3 开发井下勘探技术 地面勘探技术已经是一项成熟的技术手段，然而世界各国一直在探究如何将地面勘探技术成功地转移到煤矿开发井下这一苦恼问题。为此笔者总结了国内外煤矿井下施工技术的应用现状，包括：利用瑞雷波进行独头巷道超前探测、应用槽波探测工作面内部构造、利用声发射技术预报煤与瓦斯突出危险区和利用微震观测确定“三带”发育高度等，由于煤层密度比上下围岩小，煤层是一个典型的低速槽
11、，并且伴随着探地雷达技术的迅速发展，国外已经成功开发出一种能定量研究岩体、准确确定巷道周围裂隙带以及断裂带深度特征的 Rock 雷达系统，从而代替了一些过时的应用技术。因此，从科技发展和经济适用的角度出发，煤矿井下物探技术将是煤田地质勘探前沿的一项重要发展趋势。 3.4 发展水平钻井技术 随着社会的进步、经济的发展，我国城市规模不断延伸，城市基建就需要非开挖技术的出现来解决施工等现实技术问题。水平定向钻进施工技术，又称 HDD 施工技术，是我国非开挖方法中最快速、技术最先进、设备最完善、应用最广泛的方法。在提高了煤田地质勘探的效率的同时，不断增快的技术发展，使得该技术不仅能在井下沿煤层定向钻进，还能在地面沿垂直圆弧水平线轨迹进入煤层钻进，同时对导向孔施工和回拉扩孔铺管技术的解决，较大程度上的完成了对 HDD 技术难题的突破，节约了勘探资金，加快了勘探速度。
