對礦區(qū)地質勘探和煤炭開發(fā)的深層認識

高吉祥++李虎平

摘 要：本文論述了在煤炭資源的開發(fā)過程中所采用的幾種地質勘探方法，采用綜合的地質勘探方式可以有效的探查煤礦礦區(qū)的地質情況，為煤炭的后續(xù)開發(fā)提供依據(jù)。

關鍵詞：礦區(qū)；地質勘探；煤炭開發(fā)

煤礦由于受礦井地質條件差、斷層發(fā)育、煤厚變化大等地質因素的影響，造成生產接續(xù)緊張，單靠一種勘探手段很難摸清煤層賦存狀況及構造發(fā)育規(guī)律，采用綜合勘探方法，多種勘探手段結合并用，地面采用三維物探手段，井下先期施工多用途探巷，配合鉆探及井下物探等手段，針對影響生產的地質因素開展各項專題研究，不斷進行資料的動態(tài)綜合分析，取得了較好的地質效果，為礦井的安全高效生產提供了有利的地質保障。

一、傳統(tǒng)水文地質勘探

（一）方法

受巖溶承壓水威脅的礦井，底板突水是各類因素綜合作用的結果，突水機理主要包括：1.巖溶裂隙水網(wǎng)絡的發(fā)育情況，是發(fā)生底板突水的物質基礎；2.隔水層的厚度及巖性特征，是突水的制約因素；3.采礦活動造成底板的破壞，是底板突水的誘導因素；4.斷裂構造及原生構造裂隙的發(fā)育程度，是導致底板突水的關鍵因素；5.水壓與礦壓的偶合作用也是導致底板突水的重要因素。

（二）傳統(tǒng)方法的局限性

而任何一種單一的勘探方法，只能大致探明某一種突水因素，如：采用傳統(tǒng)的地面鉆探、抽水及注水試驗，只能探明某一點的巖溶發(fā)育及富水情況，對于整個開采范圍的富水規(guī)律難以有效的探明。另外，礦井突水是一個十分復雜的問題，不可能用一個統(tǒng)一的規(guī)律進行描述，也就是說，隨著空間的變化，水文地質條件發(fā)生變化，各類突水因素在突水過程中的作用相互交替變化。

二、采用綜合方式進行地質勘探

（一）采區(qū)地面地震勘探

采區(qū)設計前，通過采用地面地震勘探手段，查明采區(qū)構造形態(tài)和斷層發(fā)育規(guī)律，查明煤層賦存狀況及底板起伏形態(tài)，對影響開采的含水層富水性進行評價，并提出水害防治措施，為采區(qū)設計提供可靠的地質資料。

同時本階段的主要工作也是進一步查明采區(qū)范圍內的小構造，包括落差5m左右的斷層、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài)，根據(jù)采區(qū)銜接的要求，應提前布置實施。現(xiàn)已成熟的探測技術包括三維地震勘探、瞬變電磁法、礦井直流電法和鉆探。地面物探方法較礦井物探方法施工簡單，探測效率也高，但受到地表條件的限制。因此，在地表條件允許的前提下，三維高分辨率地震勘探技術是首選方法。

（二）微動測深勘查

微動是一種在時間域和空間域都極不規(guī)則的震動現(xiàn)象。根據(jù)波動理論，微動記錄既包含有體波也包含有面波。由于在大多數(shù)情況下，微動的震源是在地表面或海底面，在微動中的面波成分相對于體波成分來說占絕對優(yōu)勢，微動測深勘查方法就是利用這一占絕對優(yōu)勢的面波來反演地下地質結構的方法。同時，依據(jù)觀測形式的不同微動測深探查主要分為一下幾種形式：

1. 單點勘查

2. 測線勘查

3. 平面探查

（三）井下鉆探及綜合物探

在放水試驗對主要含水層的富水性達到宏觀控制（礦井、采區(qū)）的基礎上，對富水區(qū)的每一工作面，針對不同的條件，采用各種物探手段，探明局部導水構造、隔水層變薄帶及局部富水帶，再用少量的鉆探手段進一步驗證，有針對性的重點布置注漿改造、疏水降壓等治水工程。

1.井下直流電法透視：從大的范疇來說，井下直流電法透視仍屬于礦井直流電法。其目的是探測采煤工作面內部的導水構造、底板含水層的集中富水帶。許多礦區(qū)的研究和試驗證明，井下直流電法透視是探測水文地質異常區(qū)最為有效的物探方法之一。2. TEM探測：瞬變電磁法（簡稱TEM），它是利用大功率的發(fā)射裝置向鋪設在地面的矩形線圈（或稱發(fā)射框）發(fā)送雙極性大電流，在電流開啟和關斷時，由于電磁感應作用產生電壓脈沖，電壓脈沖的衰減產生感應磁場（即一次磁場）。一次磁場隨著時間的推移，在地下介質中產生渦流。地下渦流的變化又生產二次磁場，由于不同地質體其電性特征存在差異，其二次場的衰減亦存在差異。因此，通過研究二次場的衰減規(guī)律，可達到推測、分析地下地質異常體的目的。TEM探測可以探測不同高程的相對富水區(qū)，以便有針對性的采取防治水措施。3.彈性波CT：即地震層析成相技術，可以推測主要構造的發(fā)育情況，但由于該項技術起步比較晚，還有待于進一步完善提高。4.瑞利波：利用瑞利波探測技術可以對掘進巷道前方的地質異常體，特別是斷裂構造進行超前探查，預防突遇斷層出水。該項技術對于探測前方構造效果較好。

三、結論

煤礦開采地質勘探技術的發(fā)展方向是將地球物理方法、基礎地質勘探手段與地理信息系統(tǒng)技術進行有機結合。利用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等多元數(shù)據(jù)，查明采區(qū)內斷層分布、煤層埋藏深度與厚度、巖溶裂隙發(fā)育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統(tǒng)作為平臺建立礦井多元信息集成系統(tǒng)，把三維地震、瞬變電磁、礦井物探、構造地質、水文地質等多元信息進行復合、綜合分析后建立預測與評價模型，實現(xiàn)地質資料的信息化、數(shù)字化和可視化，為開采地質條件的快速評價、生產地質工作的動態(tài)管理、突發(fā)性地質災害應變對策的制定提供技術支撐。

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