我國煤田地質(zhì)勘探技術(shù)探究

成學光

（黑龍江省煤田地質(zhì)物測隊，黑龍江 哈爾濱 150008）

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展以及環(huán)境保護意識的增強，國內(nèi)煤炭需求量將逐步增長，煤炭出口量將大幅攀升，需要優(yōu)質(zhì)環(huán)保型資源，需要進行煤炭資源經(jīng)濟評價和資源資產(chǎn)化管理，需要開展煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和環(huán)境地質(zhì)評價，需要高集成度、高有序度數(shù)字化的資源信息。煤田地質(zhì)勘探就是在開發(fā)煤炭資源前，通過各種技術(shù)手段了解煤層埋藏的具體情況，為開采設(shè)計、礦井建設(shè)和生產(chǎn)提供依據(jù)。在煤田地質(zhì)勘探工作中，為了更好地揭露煤系，認識煤巖體賦存狀態(tài)及物質(zhì)變化規(guī)律，完成不同勘探階段的目的任務(wù)和滿足工作精度要求，需要各種技術(shù)手段和一定的施工方法。隨著以數(shù)字化和電子化為特色的新技術(shù)革命開展，中國煤田地質(zhì)勘探技術(shù)和方法也有了質(zhì)的飛越。煤田地質(zhì)勘探以科學技術(shù)為依托，緊密結(jié)合中國煤炭資源地質(zhì)條件復(fù)雜、勘探程度低、水資源缺乏和環(huán)境問題突出等特點，經(jīng)過60余年的實踐，尤其是改革開放以來的技術(shù)攻關(guān)和國際合作，逐步歸納、總結(jié)形成了一整套煤田地質(zhì)勘探學科的理論、成熟的方法和具有明顯現(xiàn)代科技特色的技術(shù)。

1 煤炭資源綜合勘探方法

根據(jù)地形、地質(zhì)和物性等條件，合理選擇勘探手段，統(tǒng)籌布置各項工程，嚴格工程施工順序，綜合研究各種地質(zhì)信息，提交高質(zhì)量地質(zhì)報告，這就是近年來逐漸完善的煤炭資源綜合勘探方法。通過采用遙感掃面、物探掃線、鉆探及測井掃點的工作部署，在具體勘探區(qū)，采用重磁資料確定煤系分布范圍和基底深度、用高分辨率數(shù)字地震控制斷層、褶皺和其他異常體的發(fā)育；用鉆探結(jié)合測井方法驗證地震勘探結(jié)果，并重點控制煤層的變化。通過地震、鉆探和測井資料的綜合解釋研究，可獲得高精度的地質(zhì)勘探成果。在構(gòu)造上，能夠控制落差10-15m的小斷層和落差5-10m的小斷點、主采煤層的底板等高線能控制在1%-2%以內(nèi)。在煤層上，能夠控制煤層的發(fā)育特征，并可利用地震波組的波形、多元參數(shù)特征和變化趨勢，解釋典型煤層的厚度和宏觀結(jié)構(gòu)類型。在經(jīng)濟上，大幅度節(jié)約了鉆探工作量，鉆孔數(shù)減少50%-80%，縮短了勘探周期，勘探成本降低30%-50%，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。

2 煤田鉆探新技術(shù)

傳統(tǒng)的巖芯鉆探仍將是煤炭資源勘探的最直觀手段，只不過隨著綜合勘探方法的采用，鉆探工作量相對減少。伴隨著新技術(shù)革命，鉆探將會在自動化程度、操作的靈活性和機械效率等方面有大的進展和提高。

一是全面推廣繩索取芯技術(shù)。繩索取芯技術(shù)就是在不提出鉆桿的情況下，采用內(nèi)套管的結(jié)構(gòu)，以繩索提出內(nèi)套管的方式，將鉆進中收集到內(nèi)套管的巖芯提取到地面后取出。使用該技術(shù)，能夠大大減少工人勞動強度，提高效率、提高各項經(jīng)濟技術(shù)指標。該技術(shù)在煤田地質(zhì)系統(tǒng)推廣已有數(shù)年的歷史，今后還將繼續(xù)推廣普及，并逐步解決推廣應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)問題，完善該項技術(shù)。

二是推廣鉆進參數(shù)探測技術(shù)。在鉆探施工時，有許多鉆進特征是依靠工人的感覺和經(jīng)驗獲得的，鉆工是依靠對鉆進狀態(tài)的判斷采取措施來調(diào)整操作。這種方式人為主觀性大、不易掌握，難以形成標準化操作。通過近年來的科技攻關(guān)和對外技術(shù)合作，鉆進參數(shù)探測系統(tǒng)正在被越來越多的煤礦企業(yè)應(yīng)用，因為它可以通過各傳感儀實時掌握到下列鉆進參數(shù)：鉆桿旋轉(zhuǎn)速度、鉆進進尺速度、鉆桿扭矩、鉆進壓力、進水量、返水量、泵壓、孔深、泥漿粘度、密度和pH值等。鉆工依據(jù)這些參數(shù)，可及時、準確地調(diào)整操作。這可大大降低工人勞動強度，提高鉆進質(zhì)量和工作效率。

3 高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)

高分辨率數(shù)字地震勘探就是一整套以數(shù)字方式記錄高質(zhì)量的地震信號，并經(jīng)數(shù)字處理而獲得高分辨率地震勘探效果的技術(shù)方法，它包括在數(shù)據(jù)采集上采用四小（小藥量、小道距、小采樣間隔和小組合基距）、兩高（高頻檢波器、高頻低截濾波）、合適的井深及準確點位（炮點、檢波點）；在數(shù)據(jù)處理上強調(diào)噪聲衰減、子波長度壓縮及精確的疊加和偏移，最終獲得高信噪比、寬帶的高頻信號，使得小型煤田構(gòu)造和異常清晰的顯出。從1985年開始至今，高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)在地質(zhì)綜合勘探和地震補充勘探實踐中得到不斷完善和發(fā)展。通過地震補充勘探，查明規(guī)模較小的斷層、褶皺及其他異常體，以使得設(shè)計部門能夠及時優(yōu)化、修改設(shè)計，包括：

1）改變開拓方案，調(diào)整井筒位置和生產(chǎn)能力。

2）修改采區(qū)設(shè)計，如工作面位置、走向及長度。

3）修改主要巷道位置，調(diào)整礦井邊界等。

這些成果保證了高產(chǎn)高效礦井的高速高質(zhì)量建成，避免了因地質(zhì)資料而帶來的直接經(jīng)濟損失。目前，該項技術(shù)已得到廣泛承認，并被越來越多的煤礦業(yè)主，包括虧損煤礦和地方煤礦業(yè)主的承認和采用，一場全國性的地震補充勘探和采區(qū)地震已經(jīng)興起。近年來，隨著用戶要求的逐漸提高和大容量高速計算機的發(fā)展，使人們能夠?qū)Ａ康牡卣鹂碧綌?shù)據(jù)進行處理，這才使得三維地震勘探技術(shù)得以提出和飛速發(fā)展。三維地震勘探技術(shù)能夠?qū)⑻綔y小構(gòu)造的程度大大提高。由于那些條件較好、啟用三維方法較早的礦區(qū)大受益處，從而使其他一些煤礦或待開發(fā)井田的業(yè)主開始要求進行三維地震勘探工作，由二維轉(zhuǎn)向三維的大趨勢已不容置疑。在二維地震勘探技術(shù)推廣中，目前正在進一步通過增大主頻波來提高分辨率以探測更小的斷層，完善山區(qū)地震勘探方法，研究總結(jié)勘探方法和地震勘探成果解釋等方面，進一步發(fā)展和拓寬二維勘探技術(shù)，以期更好的為煤炭生產(chǎn)用戶服務(wù)。三維地震勘探由于工作量大、成本高、技術(shù)成熟度低等因素，近幾年已經(jīng)通過推廣體積解釋技術(shù)、深度域代替時間域、模型技術(shù)的廣泛使用、約束反演的使用、山區(qū)三維地震問題的解決、縱橫波聯(lián)合勘探的推進、多道三維地震勘探技術(shù)的開發(fā)、現(xiàn)場實時處理的應(yīng)用等一系列方法和手段，得到逐步完善和發(fā)展，進一步提高了精度、降低成本、提高工作效率、最大限度滿足用戶的需求。

4 煤炭遙感技術(shù)

煤炭遙感技術(shù)是一項將空間遙感應(yīng)用于探測與煤田地質(zhì)和煤炭工業(yè)有關(guān)方面的高新技術(shù)，具有實時、準時、快速、客觀、整體性強的特征。近年來，伴隨著計算機軟硬件的飛躍有了突破性的進展，逐步形成了較為完整的煤炭遙感科學體系，在煤田自燃環(huán)境監(jiān)測、煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測、煤礦區(qū)水資源調(diào)查、煤炭資源調(diào)查、中小比例尺填圖和區(qū)域地質(zhì)研究等方面取得成功，并逐漸同物探、鉆探一樣，成為煤炭資源勘探的一種手段。

結(jié)語

根據(jù)相關(guān)資料分析表明，除少數(shù)幾個發(fā)展中國家外，各主要產(chǎn)煤國家的煤田地質(zhì)勘探工作量自20世紀80年代以來均明顯減少，但用于開發(fā)勘探、工作面勘探的工作內(nèi)容和工作量卻明顯增多，勘探精度大大提高。從煤炭現(xiàn)代化生產(chǎn)要求角度看，我國煤田地質(zhì)勘探技術(shù)與世界先進技術(shù)相比尚存在較大差距，因此，必須把握時機，加快我國煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展，才能滿足我國高產(chǎn)高效采煤的需求。

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