煤礦地質勘探技術及地質環(huán)境綜合治理探析

張 鵬， 劉 亮， 江 輝， 張 杰， 曹 竹

（四川省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川西北地質隊， 四川 綿陽 621000）

引言

針對煤礦開采階段誘發(fā)的地質災害問題，我國有關部門對煤礦地質環(huán)境質量加大了管理。但是由于我國煤礦類型較多，開采類型也較為多樣。根據(jù)煤礦開采類型及區(qū)域地質環(huán)境差異，治理措施也需要有一定變化。為保證煤礦地質環(huán)境治理效果，對地質環(huán)境勘探技術在煤礦地質環(huán)境治理中的應用進行適當分析非常必要。

1 煤礦地質勘探技術

1.1 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。依據(jù)觀測形式的不同，微動測深探查主要分為以下幾種形式:單點勘查、測線勘查、平面探査。

1.2 采區(qū)地面地震勘探

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。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。

1.3 雷達勘探技術

雷達勘探技術就是要借助雷達的功能，按照地下介質的電阻率，包括介電常數(shù)的不同，利用電磁脈沖高頻率的反射來探測目標物體和不同的地質現(xiàn)象應用雷達勘測技術，可以確保清楚地反映岀探測區(qū)域內煤。

1.4 電阻率法

電阻率法是根據(jù)不同巖土的介質所具備的不同導電性來觀測并研究人工電流場的分布情況，以達到探尋煤礦和了解地質構造的目的。

1.5 瞬間變磁技術

瞬間變磁技術是運用電磁波的原理，不需要接觸到煤礦就可以進行探測工作[1]。

2 基于煤礦地質勘探的煤礦地質環(huán)境綜合治理措施

1）XX礦區(qū)概況。

XX礦區(qū)開采區(qū)范圍30.25 hm2，主要為復采原大礦殘遺煤礦井，開采標高為-32～-320 m，礦區(qū)內地質構造為單斜構造模式。為緩傾斜近距離煤層群開采模式。受煤層走向長壁開采的影響，XX煤礦原始結構及裂隙的發(fā)育程度均發(fā)生了一定程度的變化[2]。

2）基于煤礦地質勘探的煤礦地質環(huán)境治理方案設計。

3）由于XX煤礦在持續(xù)不間斷開采作業(yè)中，XX煤礦區(qū)采空塌陷范圍也在不斷拓展。因此，在實際XX煤礦的開采作業(yè)中，相關作業(yè)人員可以利用微動測深+GPS勘探方法，從土地占壓、地表塌陷、塌陷積水等方面，確定XX煤礦開采區(qū)域內的主要地質環(huán)境問題。依據(jù)勘測情況，可得出XX煤礦開采區(qū)域主要地質環(huán)境問題為土地占壓、地表塌陷、塌陷積水等問題。

4）依據(jù)XX礦區(qū)地質勘測結果，可將XX煤礦開采區(qū)劃分為工業(yè)廣場占地、東北部采空塌陷區(qū)、東部采空塌陷區(qū)、南部采空塌陷區(qū)及西部采空塌陷區(qū)等幾個模塊。其中工廠占地主要采取就地整平、造林治理的方式，主要治理面積為5.6 hm2；東、東北、南、西部采空塌陷區(qū)治理面積分別為1.80 hm2、2.3 hm2、5.99 hm2、4.98 hm2。主要治理措施為土地就地整平、回填整平[3]。同時還可以設置復墾區(qū)道路、水渠工程。

5）基于煤礦地質勘探的煤礦地質環(huán)境綜合治理方案實施。

首先，根據(jù)勘察結果，在工業(yè)廣場地質環(huán)境治理期間，相關人員可在拆除廢棄煤礦井生產(chǎn)生活設施的基礎上，對廢棄煤礦井進行適當篩選，投入其他礦山開采模塊，以降低煤礦開采作業(yè)經(jīng)濟損耗及固體廢棄物。同時將階段煤礦開采作業(yè)產(chǎn)生的廢棄礦體進行集中處理。并綜合采取占地、復墾的措施，平整煤礦開采后土地，進行林地復墾或者其他休閑場地的復墾[4]。

其次，由于XX礦區(qū)內東北部、東部、南部采空塌陷區(qū)域塌陷深度較小。且多數(shù)煤礦開采地表土已回填完畢。同時考慮到XX煤礦開采區(qū)域多數(shù)土地為旱地，可直接采用平地機，利用就地碾壓整平的方式，將區(qū)域內塌陷采空區(qū)域復墾為林地。

最后，由于XX煤礦開采區(qū)域東南部具有大量煤矸石堆放，為避免煤矸石堆放對下層土壤造成的污染情況，可利用履帶式鏟運機+平地機套作的形式，對XX煤礦開采區(qū)煤矸石堆放位置進行平整處理。保證XX煤礦開采區(qū)煤矸石堆放位置標準高度在0.58 m以下。隨后采用耕作土進行復墾[4]。而針對局部低洼地區(qū)，可首先采用煤矸石或開采固體垃圾進行回填，在達到XX煤礦開采區(qū)設計標準高度下0.58 m后，覆蓋0.35 cm表層土。最后將XX煤礦開采區(qū)域復墾為林木用地。

6）基于煤礦地質勘探的煤礦地質環(huán)境綜合治理效益通過微動測深勘探方法及GPS測量方法的應用，對XX煤礦礦山地質環(huán)境進行了全面勘探，查明了XX煤礦開采階段存在的地質環(huán)境問題以及潛在風險因素，設置了完整的XX礦區(qū)地質環(huán)境治理方案，為XX煤礦開采區(qū)域地質環(huán)境綜合治理提供了有效的借鑒。通過礦山地質環(huán)境綜合治理方案的實施，XX煤礦開采區(qū)域地質環(huán)境得到了較為良好的恢復。

3 結語

綜上所述，在煤礦開采階段進行地質勘探技術的合理應用，可以確定煤礦開采階段地質層變化，調整開采方案，避免煤礦開采過度導致的地質災害問題。因此，在煤礦開采過程中，煤礦開采作業(yè)人員可合理利用微動測深勘探方法或GPS勘探方法，實時觀測煤礦開采階段地層結構及構造變化，保證煤礦地質環(huán)境結構穩(wěn)定，為煤礦開采作業(yè)安全進行提供依據(jù)。