煤田地質工程勘探探討

汪國武

(安徽省煤田地質局，安徽 合肥 230088)

由于我國地形復雜，煤田地質工程勘探難度大，而對煤炭資源的需求不斷增加，煤田地質工程勘探任務加重。目前，我國煤田地質勘探工作面臨資源枯竭、深層勘探開采技術有限以及勘探質量管理等問題。因此，煤田地質勘探行業必須要采用地質勘探科技成果，構建新型的煤田地質勘探體系，這對于煤田地質勘探工程以及煤田工業的發展都有著深遠的意義。

1 煤田地質工程勘探內容和現狀

1.1 煤田地質勘探內容

煤田地質勘探是一項既復雜又精細的工程，涉及到地質勘查設計、施工、管理等多個部門，所以開展煤田地質工程勘探需要多個部門人員的配合，一次勘探工程需要動員大量的人員來協調設計、施工、管理工作，具體來說，地質勘探內容也包括以下三個方面：

首先是煤田選址勘探，煤田地質勘探必須要選擇合適的地址，以保證勘探工作的順利開展；其次是地質勘探圖紙設計，全面勘查煤田所在區域的地質狀況、水文條件，科學設計施工圖紙，可為施工安全提供保障；再者是工程勘探施工環節，這一環節主要涉及煤田鉆井施工。

1.2 我國煤田地質工程勘探現狀

近年來，隨著我國經濟的不斷發展，對煤炭資源的需求量越來越大，煤炭出現了緊俏和價格上漲的局面，這刺激了煤炭生產。我國東部屬于老礦區，開始著重挖潛改造和超能力生產，并逐漸朝中西部地區擴張，力求開拓新的煤炭開采區，中西部地區也開始有了較大規模的煤礦，煤炭資源生產能力大幅提升，這也得益于煤田地質工程勘探工作的發展，然而，在地質工程勘探過程中仍然存在很多亟待解決的問題。

首先，是勘探設備監管問題，新礦區的開發必須要充分發揮先進勘探設備作用，尤其是煤田地質工程勘查，設備的重要性更是不言而喻。但是在實際中，仍存在設備更新不及時，老化嚴重，設備參數不符合技術標準等問題。設備的制造偷工減料，設備采購管理不嚴格等，都會影響地質勘探工作的良性發展。

其次為技術人員綜合素質偏低，煤田地質勘探對于技術人員的素質要求非常高，因為主要的操作需要依靠技術人員完成，所以說技術人員綜合素質高低直接影響煤田地質勘探的質量，不論是一線的技術人員，還是室內技術工作人員或勘探質量管理人員都必須具備較高的職業素質。然而從我國當下煤田地質勘探領域人才現狀來看，人才管理缺乏嚴格的制度保障，導致一些素質不高的操作人員未能按勘探工程標準操作，影響煤田地質勘探的精度和進度。

2 煤田地質工勘探技術應用

目前我國煤田地質勘探技術水平處于世界領先地位，勘探技術有以下幾種。

2.1 地震法

地震法就是利用煤田巖石內部條件和密度的差異，利用人工激發地震波的方法來開展探測工程，使人工激發地震波在地下傳播，在此過程中地震波碰到彈性界面會發生反射、折射，然后借助檢波器來收集地震波信號，利用收集到的信號數據來確定震源、檢波點，同時還能夠了解地震波所經過的地下巖層性質及其關系。圖1顯示的即為地震波工程勘探原理。

國內煤田地質勘探多用高分辨的地震波勘探技術，例如二維地震、三維地震以及多波分量地震，借助高分辨率地震波勘探能詳細了解地質斷層的落差，精確地確定煤層分叉合并區以及巖漿巖等可采集煤層影響范圍和陷落柱分布狀況，劃分奧陶系灰巖巖溶裂隙發育帶等，如圖1所示。直達波就是人工激發的地震波，而反射波和折射波都是地震波在遇到彈性界面的時候所反射回來的信號數據，地質工作人員可以根據這些信號數據來了解地下層分布狀況以及煤層深部的形狀特點。

2.2 磁法勘探

磁法勘探與地震法勘探都屬于地球物理勘探技術的一種，地震法是借助地震波來進行煤田地質勘探，磁法勘探是通過對巖石、礦石磁性差異所產生的磁異常檢測，分析不同區域的礦產資源情況和地質構造，通過資源分布規律和地質構造特點來進行煤田地質勘探的一種物理探測技術。

磁法勘探煤田地質狀況勘探時，首先要布置等距測線，測線的設置要垂直于煤田礦體大致走向，每一條測線上等距設置多個測點，測量磁場垂直分量相對值，測點距和測線距按照1∶1～1∶10設置。由于煤礦和巖石磁性明顯差異產生磁異常現象，磁法勘探借助地面測量儀器接收磁異常數據，通過對這些數據的分析就能夠判斷出測量區域煤礦分布情況和分布特點。

2.3 繩索取芯鉆探技術

繩索取芯鉆探技術適合6級中硬層到9級中硬層煤田巖層底層礦產鉆探。這種鉆探技術在中深孔底層應用中，鉆孔的深度和鉆探技術操作效果成正比，應用時需要注意以下幾個方面：

(1)鉆孔結構設計需要考慮鉆孔深度和地層狀況，對于深層煤炭勘探或者復雜地層地質勘探需要加大技術套管口徑，適當增加鉆具環空隙，預留孔徑用于技術處理；

(2)使用低固相或者無固相聚合物泥漿，尤其注重泥漿調配和處理，重點性能有一定的標準，如泥漿含沙量在0.2%～0.4%之間，失水量在16～30 mL/h，pH值在8～9之間；

(3)繩索取芯施工過程中，注意內外巖芯配合間隙，內外巖心管彈卡室間隙控制在2 m左右，鉆頭配合間隙控制在3 m左右，上下鉆具禁止帶內管，避免由于水位下降引起井壁不穩定現象，并且鉆進過程要考慮鉆孔深度和泵壓產生的影響。

2.4 重力法煤田地質勘探

重力法勘探是通過測量與圍巖存在密度差異的地質體在其周圍所引起的重力異常來確定地質體空間位置，進而判斷勘探區域地質構造和礦產分布狀況的一種物理勘探法。重力法尤其適合圈定含煤盆地的邊界范圍，確定含煤盆地基底深度，通過分析含煤層析構造斷裂情況確定煤層深度。因為煤系地層密度通常地域圍巖密度，密度值一般在1.5～2.2 g/cm3，密度值的不同引起煤層和圍巖出現較為明顯的密度界面差異，而煤層地層大多為層狀分布，所以使用重力法可勘查煤田地下巖層密度或橫向重力變化情況。借助密度值的變化確定煤層厚度，便于橫向重力變化對煤礦儲量做出定性和定量推斷。并且重力法還可以同時勘探煤田地下水狀況，通過對煤層環境進行詳細分析。

3 結 論

總的來說，煤田地質勘探工作對于推動國家經濟發展和能源供應有重要的作用，作為主要的應用型能源，煤炭資源也是工業發展以及生產生活的保障資源，了解一個煤礦的礦床特點、資源分布情況、地層狀況需要結合不同的地質勘探技術，來為煤田地質工程勘探提供技術支持。