淺談煤礦地質(zhì)工作方法及措施

丁靈靈

摘 要：煤礦地質(zhì)工作是煤田地質(zhì)勘探的繼續(xù)，在煤田地質(zhì)勘探精查階段結(jié)束后，從建井階段至開采結(jié)束的所有地質(zhì)工作，實際屬于探采結(jié)合。在開采掘進(jìn)中收集地質(zhì)資料，逐步修正已有的勘探資料，指導(dǎo)掘進(jìn)開采，最大程度的利用資源蘊藏量，同時收集、研究影響采掘的地質(zhì)因素，減少災(zāi)害發(fā)生。

關(guān)鍵詞：煤礦；地質(zhì)勘探；災(zāi)害

1 煤礦地質(zhì)情況的調(diào)查測繪

1.1 調(diào)查測繪范圍

煤礦水文地質(zhì)測繪分為區(qū)域和礦區(qū)。區(qū)域水文地質(zhì)測繪范圍應(yīng)包括一個完整的水文地質(zhì)單元，以查明區(qū)域地下水的補給，徑流、排泄條件為重點，水文地質(zhì)條件簡單的礦床，可不進(jìn)行區(qū)域水文地質(zhì)測繪；礦區(qū)水文地質(zhì)測繪應(yīng)包括礦床疏干可能影響的范圍及補給邊界，以查明礦床充水因素及礦區(qū)水文地質(zhì)邊界條件為重點。水文地質(zhì)測繪比例尺，區(qū)域一般采用1：50 000～1：10 000；礦區(qū)一般采用1：10 000～1：20 00。

1.2 調(diào)查測繪方法

利用航片、衛(wèi)片進(jìn)行，水文地質(zhì)遙感。遙感判釋的目的是指到野外水文地質(zhì)測繪路線的選擇，合理安排勘查工作，減少野外工作量提高勘查資料質(zhì)量。利用地形地質(zhì)圖進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查測繪。

1.3 地質(zhì)調(diào)查測繪的內(nèi)容

劃分地貌單元、成因類型、地貌形態(tài)及其與構(gòu)造的關(guān)系、地下水的分布等；地層巖性：分松散地層、可溶性巖層、非可溶性巖層。松散地層主要調(diào)查：成因類型、堆積方式、物質(zhì)成分、顆粒、分選性、密實度、孔隙充填物及充填程度、方式、厚度及變化、含水層與隔水層的接觸關(guān)系、泉水出露方式及流量。

地質(zhì)構(gòu)造：大地構(gòu)造體系往往控制著區(qū)域水文地質(zhì)條件，地質(zhì)構(gòu)造控制著含水層和隔水層的分布規(guī)律、對地下水的形成、富集影響很大。各種水文地質(zhì)現(xiàn)象：泉井（類型、地層層位、高程、流量、補給方向、水溫、物理性質(zhì)）、生產(chǎn)井、老窯、地表水體（河、湖、塘、浜等）、古河道、巖溶及其形態(tài)和成因類型、暗河入口、出口、圈定地表水體的范圍、分析水系發(fā)育特征；對于河流穿過巖溶含水層或斷層時應(yīng)設(shè)觀測站觀測其漏失量。分析地下水的補給、徑流、排泄等區(qū)域水文地質(zhì)條件。

1.4 調(diào)查測繪地質(zhì)資料的整理與分析

根據(jù)調(diào)查測繪所獲得的資料整理，劃分水文地質(zhì)單元、了解地表、地下水的補給、徑流、排泄的條件及地下水富集部位；了解含水層的富水性及巖溶發(fā)育規(guī)律；巖溶發(fā)育與巖性、地質(zhì)構(gòu)造、節(jié)理裂隙的關(guān)系。對區(qū)域及井田水文地質(zhì)概貌有一個全面的了解，便于指導(dǎo)水文地質(zhì)勘查工作。

2 煤礦地質(zhì)勘探相關(guān)問題和措施

2.1 首采區(qū)適度提高勘探程度

地質(zhì)勘探最終階段結(jié)束，按地質(zhì)勘探和煤礦設(shè)計，都要求首采區(qū)達(dá)到一定數(shù)量、比例的高級儲量，還應(yīng)對構(gòu)造、煤層有一定的控制程度，已有利主井、副井、風(fēng)井的選址或和井型設(shè)計，準(zhǔn)確知道巷道與煤層的空間關(guān)系，減少石門開拓量，達(dá)到采掘、運輸、安全最經(jīng)濟、優(yōu)化的設(shè)計。但在現(xiàn)有的經(jīng)濟體制模式背景下很難達(dá)到，為此必須找到在現(xiàn)有的經(jīng)濟模式條件下的經(jīng)濟承受能力、效益與風(fēng)險協(xié)調(diào)的勘探模式和對策。

為解決這一現(xiàn)實的經(jīng)濟、風(fēng)險、效益問題，認(rèn)為煤田（礦）勘探應(yīng)在井筒附近和首采區(qū)適當(dāng)加密勘探工程，勘探工程間距取規(guī)范的下限，二類二型煤田（礦）最終勘探工程間距保持在250-300米為宜，提高勘探程度，高級儲量達(dá)到規(guī)定的比例，對首采區(qū)構(gòu)造、煤層控制程度達(dá)到準(zhǔn)確控制，達(dá)到規(guī)范要求的勘探程度，準(zhǔn)確經(jīng)濟的確定井筒空間位置，準(zhǔn)確控制首采區(qū)構(gòu)造，明確井筒與煤層的空間關(guān)系，最大程度的減少風(fēng)險，提高有限勘探經(jīng)費的利用效益。

目前煤田地質(zhì)勘探仍沿用計劃經(jīng)濟時代的模式，地面地質(zhì)勘探地質(zhì)工作和煤礦地質(zhì)勘探仍有脫節(jié)。勘探階段對大的構(gòu)造控制、儲量控制有明確的規(guī)范要求，但小的構(gòu)造和煤層的局部變化限于現(xiàn)有的技術(shù)還無法控制，這些小的構(gòu)造和變化正是影響煤礦開采的主要因素，決定煤礦的開采經(jīng)濟效益甚至成敗，正確認(rèn)識分析、預(yù)測這些小的構(gòu)造也是煤礦地質(zhì)工作的主要內(nèi)容，最終達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)測煤層、構(gòu)造的空間賦存關(guān)系，指導(dǎo)掘進(jìn)開采。因此煤礦地質(zhì)人員應(yīng)和地面勘探同步介入勘探區(qū)，共同熟悉礦區(qū)的基本構(gòu)造、水文，地層等地質(zhì)狀況，為煤礦地質(zhì)工作階段提供條件。

2.2 加強煤系地層沉積古地理研究解決煤層對比問題

煤炭資源是一種外生沉積礦產(chǎn)，煤系地層沉積時的古地理環(huán)境、古構(gòu)造運動及其演化控制著煤系地層的厚度，煤層的厚度、結(jié)構(gòu)，資源蘊藏量，后期構(gòu)造演化控制煤層的空間賦存形態(tài)及空間關(guān)系。這些問題都要在勘探和井田開采過程中控制、發(fā)現(xiàn)、揭露、認(rèn)識。認(rèn)識程度及準(zhǔn)確程度直接影響建井的進(jìn)程和開采經(jīng)濟風(fēng)險的控制。

當(dāng)時的古地理環(huán)境、古構(gòu)造在煤系地層上的直接反映就是地層巖性具有一定的沉積旋回，不同的巖性組合旋回代表了不同沉積古地理單元，也反映了當(dāng)時的古構(gòu)造演化過程。利用沉積旋回過程分析煤系地層，分析每一個旋回的巖石、煤層組合特征，確認(rèn)煤層與各沉積旋回的關(guān)系，確認(rèn)各煤層在旋回中的空間位置，總結(jié)出煤層的巖石、結(jié)構(gòu)特征，實現(xiàn)煤層對比和切眼的連接。為解決這一問題，建議煤礦地質(zhì)人員在工作中，不僅要熟悉井田的構(gòu)造形態(tài)，區(qū)域、局部構(gòu)造應(yīng)力狀況，還要加強分析煤系地層當(dāng)時的沉積古地理環(huán)境，為煤層對比提供有力的證據(jù)，實現(xiàn)各煤層的準(zhǔn)確對比。

2.3 引入新的方法，更加準(zhǔn)確研究巷道布置

煤礦地質(zhì)工作的一般性日常工作主要是井下檢查素描巷道，觀察地層巖性、構(gòu)造的變化并進(jìn)行編錄，進(jìn)行這一工作的前提是準(zhǔn)確的認(rèn)識巖性，準(zhǔn)確判斷構(gòu)造性質(zhì)、規(guī)模等。逐步掌握礦井的整體構(gòu)造特征和煤層的空間賦存狀態(tài)，對采掘巷道的設(shè)計布置提供準(zhǔn)確依據(jù)，巷道掘進(jìn)過程中遇到構(gòu)造變化，及時正確作出判斷指導(dǎo)掘進(jìn)。如果判斷的失誤導(dǎo)致掘井方向的偏差必然造成巨大的經(jīng)濟、物力、人力的浪費，甚至造成后期采掘的困難。

研究礦區(qū)地質(zhì)現(xiàn)象最終是為指導(dǎo)生產(chǎn)，具體在為巷道設(shè)計提供依據(jù)，解決巷道掘進(jìn)中遇到的問題。目前煤礦地質(zhì)工作的狀況都是只能提出初略的方向，往往不是很準(zhǔn)確，只能在掘井中修改，造成無謂的掘進(jìn)量而增加生產(chǎn)成本。本人認(rèn)為，充分利用煤田勘探地面地質(zhì)填圖、鉆探工程等地質(zhì)資料，引入數(shù)學(xué)地質(zhì)理論有可能很好的解決這一問題。

數(shù)學(xué)地質(zhì)就是引入概率統(tǒng)計等數(shù)學(xué)方法，使用計算機把地質(zhì)現(xiàn)象或地質(zhì)體數(shù)字化，從定性地質(zhì)描述逐步定量地質(zhì)描述，實現(xiàn)不同程度級別的模擬仿真，研究地質(zhì)現(xiàn)象的時空演化過程，達(dá)到更加精確的描述解釋地質(zhì)現(xiàn)象。煤炭是一種外生沉積層狀礦產(chǎn)，構(gòu)造形態(tài)主要表現(xiàn)為面狀和線性，一般條件下有很好的連續(xù)性和穩(wěn)定性，數(shù)學(xué)地質(zhì)研究有很好的適應(yīng)條件，達(dá)到精查或詳查的煤田或礦井資料的詳實程度應(yīng)該能達(dá)到高度的模擬仿真。如煤層底板引入趨勢分析等數(shù)學(xué)地質(zhì)方法，使用多項式高次擬合，等趨勢方向有可能為采掘巷道提供準(zhǔn)確的依據(jù)，利用剩余量解釋構(gòu)造，初略趨勢解釋大的構(gòu)造形態(tài)，高次擬合趨勢解釋小的構(gòu)造。和三維地震解釋資料、鉆探資料相互印證補充，更加合理精確的解釋煤層、及構(gòu)造在空間的賦存展布狀態(tài)關(guān)系，為煤礦建井選擇主巷道及生產(chǎn)巷道設(shè)計提供更加有力的依據(jù)，達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計，減少巷刀的設(shè)計失誤。

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