綜合地質(zhì)勘探法在煤礦地質(zhì)勘探中的運(yùn)用探討

［摘要］綜合地質(zhì)勘探法是一種綜合運(yùn)用地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等方法的煤礦地質(zhì)勘探技術(shù)。基于此，以某煤礦為例，采用綜合地質(zhì)勘探法對其進(jìn)行地質(zhì)勘探和煤層儲量評估，并對勘探結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明，綜合地質(zhì)勘探法在煤礦地質(zhì)勘探中的有效應(yīng)用，可以獲得準(zhǔn)確的地質(zhì)信息和煤層儲量評估結(jié)果。這些數(shù)據(jù)和實(shí)際情況相符，證明了該方法的可靠性。然而，為了適應(yīng)不同煤礦地質(zhì)條件下的勘探需求，工作人員需進(jìn)一步研究和改進(jìn)綜合地質(zhì)勘探法的技術(shù)手段。

［關(guān)鍵詞］綜合地質(zhì)勘探；水文地質(zhì)；地質(zhì)災(zāi)害；煤礦開采

近年來，隨著煤炭資源的逐漸枯竭，煤礦地質(zhì)勘探工作顯得尤為重要，傳統(tǒng)地質(zhì)勘探方法主要依靠人工觀測、地質(zhì)鉆探等手段，雖然能在一定程度上獲得煤炭資源的地質(zhì)信息，但受限于人力因素、設(shè)備因素限制，很難保證其勘察精度。因此，綜合地質(zhì)勘探法應(yīng)運(yùn)而生。綜合地質(zhì)勘探法是煤礦地質(zhì)勘探中的重要手段，在提高勘探效率、降低成本、保護(hù)環(huán)境等方面具有顯著優(yōu)勢，但為了充分發(fā)揮其作用，工作人員要有效完善其理論體系和技術(shù)手段，并加強(qiáng)與其他相關(guān)學(xué)科的交叉研究，從而提高其在煤礦地質(zhì)勘探中的應(yīng)用效果。只有這樣，才能支撐我國煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用[1]。

1 綜合地質(zhì)勘探法概述

綜合地質(zhì)勘探法是一種應(yīng)用多種技術(shù)手段進(jìn)行地質(zhì)勘探的方法，如地球物理、地球化學(xué)、地質(zhì)測量等多種手段，對地下構(gòu)造、巖石性質(zhì)、礦產(chǎn)資源等進(jìn)行全面調(diào)查，從而獲取地下深部信息。綜合地質(zhì)勘探法主要目的是確定地下構(gòu)造性質(zhì)和分布，為工程建設(shè)、礦產(chǎn)開發(fā)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，幫助工作人員了解地下巖石的性質(zhì)、分布、厚度等，為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測、水文地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源評價(jià)等提供重要參考。在綜合地質(zhì)勘探法中，通常使用地球物理勘探方法，如電磁勘探、重力勘探、磁力勘探等。電磁勘探則是利用電磁場的變化來探測地下巖石的性質(zhì)和分布，通過測量電磁場的強(qiáng)度、頻率等參數(shù)，獲取地下巖石的導(dǎo)電性、磁性等信息；重力勘探和磁力勘探則是利用地球重力場和地球磁場的變化，探測地下物質(zhì)的密度和磁性。除了地球物理勘探方法，綜合地質(zhì)勘探法還包括地球化學(xué)勘探方法和地質(zhì)測量方法。地球化學(xué)勘探是通過對地下水、土壤、巖石等樣品的化學(xué)成分進(jìn)行分析，從而推斷地下巖石的性質(zhì)和分布；地質(zhì)測量則是通過測量地表的地形、地貌、地殼運(yùn)動等現(xiàn)象，來推斷地下構(gòu)造的性質(zhì)和分布。綜合地質(zhì)勘探法優(yōu)勢在于可以綜合利用多種技術(shù)手段，從不同角度對地下構(gòu)造進(jìn)行調(diào)查，提高勘探的準(zhǔn)確性，幫助工作人員全面了解地下構(gòu)造的性質(zhì)，為工程建設(shè)、礦產(chǎn)開發(fā)等提供科學(xué)依據(jù)，也為環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)測等提供重要參考。

2 常見的綜合地質(zhì)勘探法分析

2.1 地面地質(zhì)勘探技術(shù)

地面地質(zhì)勘探技術(shù)是指利用各種設(shè)備和儀器，在地表進(jìn)行地質(zhì)勘探工作的方法，其主要包括地質(zhì)測量、地球物理勘探、地球化學(xué)勘探等多個(gè)方面，這些技術(shù)能通過測量地表上的地質(zhì)特征和物理現(xiàn)象，推斷地下地質(zhì)情況，并探測礦產(chǎn)資源的分布。地質(zhì)測量是由地形測量和地貌測量兩個(gè)方面組成，通過地形測量，能獲取地表地貌的形狀、高差等信息，進(jìn)而推斷出地下地質(zhì)構(gòu)造的走向、傾角等；而地貌測量則是通過觀察地表的河流、湖泊、山脈等地貌特征，推斷地下地質(zhì)構(gòu)造。地球物理勘探是綜合地質(zhì)勘探法中的重要組成部分，同時(shí)利用地球物理現(xiàn)象，通過在地表上布設(shè)測量儀器，測量地下地質(zhì)構(gòu)造的物理性質(zhì)。其中常用的地球物理勘探方法包括超聲波勘探、電磁法、重力法、磁法等，通過測量超聲波、電磁場、重力場、磁場等信息，推斷地下地質(zhì)構(gòu)造分布情況，如類型、深度、礦產(chǎn)資源等分布情況。而地球化學(xué)勘探主要通過采集地表樣品，對其進(jìn)行化學(xué)分析，從而推斷地下地質(zhì)構(gòu)造的物質(zhì)組成和礦產(chǎn)資源的富集程度[2]。

2.2 微動測探勘測法

微動測探勘測法是通過觀測地表微動變化，推斷地下結(jié)構(gòu)的一種方法。其原理是地下構(gòu)造發(fā)生活動時(shí)，會導(dǎo)致地表微小的變形，通過監(jiān)測這些微小變形，能獲得地下構(gòu)造的信息數(shù)據(jù)。這種方法不需要直接進(jìn)入地下，有效避免傳統(tǒng)勘探方法中可能出現(xiàn)的安全隱患，合理控制勘探成本和工期。該技術(shù)的應(yīng)用可以分為三種形式，即平面探查、側(cè)線勘探和單點(diǎn)勘探。在進(jìn)行勘探時(shí)，需要布置觀測臺陣，這也展示了微動測探法單點(diǎn)勘探的特點(diǎn)。觀測臺陣由兩個(gè)面積不同的同心圓組成，中間是一個(gè)正三角形。根據(jù)相關(guān)理論，煤炭勘探的深度和臺陣大小有直接的關(guān)聯(lián)，在正常情況下呈正比例關(guān)系，勘測人員可以根據(jù)同心圓的觀測結(jié)果分析勘探情況。在煤礦生產(chǎn)過程中，如果間距保持不變且數(shù)據(jù)采集范圍合理，那么布置相應(yīng)數(shù)量的測線就足以滿足二維微動探測的工作需求。平面探查主要適用于勘測范圍較小的情況下，所使用的設(shè)備要求精密，成本較高。從上述可以看出，這三種形式各有利弊，應(yīng)根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)和生產(chǎn)情況進(jìn)行選擇應(yīng)用，從而保證使用效果[3]。

2.3 順槽掘進(jìn)科學(xué)勘測技術(shù)

順槽掘進(jìn)科學(xué)勘測技術(shù)是指在地下隧道工程中，通過順槽掘進(jìn)方式進(jìn)行地質(zhì)勘測的方法。該方法通過對掘進(jìn)過程中遇到的不同地質(zhì)巖層進(jìn)行詳細(xì)觀察，獲取地質(zhì)構(gòu)造、巖性特征、地下水等地質(zhì)信息，為工程建設(shè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

（1）選擇合適的掘進(jìn)路徑。在進(jìn)行順槽掘進(jìn)前，要通過地質(zhì)勘探資料和現(xiàn)場勘查等手段，選擇合適的掘進(jìn)路徑，能最大程度地獲取地質(zhì)信息，并減少工程風(fēng)險(xiǎn)。

（2）觀察和記錄地質(zhì)巖層。在掘進(jìn)過程中，需要對遇到的不同地質(zhì)巖層進(jìn)行詳細(xì)觀察，主要包括巖石類型、構(gòu)造特征、巖性變化、斷裂帶等地質(zhì)信息。同時(shí)，還要進(jìn)行現(xiàn)場取樣，分析巖石成分和物理性質(zhì)。

（3）測量地下水位和水質(zhì)。地下水是地質(zhì)勘探中的重要參數(shù)，對于工程建設(shè)和地質(zhì)災(zāi)害防治具有重要影響。通過順槽掘進(jìn)科學(xué)勘測技術(shù)，可測量地下水位和采集水樣，分析水質(zhì)情況，為工程設(shè)計(jì)提供必要的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)。

（4）利用先進(jìn)的勘探設(shè)備和技術(shù)。順槽掘進(jìn)科學(xué)勘測技術(shù)需要借助先進(jìn)的勘探設(shè)備，如高精度的測量儀器、地質(zhì)雷達(dá)、井下攝像等。這些設(shè)備運(yùn)用可能提高勘探效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。

（5）數(shù)據(jù)處理。順槽掘進(jìn)科學(xué)勘測技術(shù)獲取的大量地質(zhì)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理和分析。通過對數(shù)據(jù)的整理、統(tǒng)計(jì)和綜合分析，得出準(zhǔn)確的地質(zhì)結(jié)論，并為工程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

綜合地質(zhì)勘探法中的順槽掘進(jìn)科學(xué)勘測技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地獲取地質(zhì)信息，為工程建設(shè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。在未來地質(zhì)勘探工作中，工作人員需要不斷改進(jìn)技術(shù)手段，提高勘探效率，為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)[4]。

3 綜合地質(zhì)勘探法在煤礦地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

3.1 工程概述

某煤礦于2003年8月開始興建，直至2012年8月竣工并開始投產(chǎn)，煤礦預(yù)期年產(chǎn)能為400×104 t。在主井部分開采過程中，采用豎井方式，并引入了負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)。為了滿足開采需求，煤層方向布設(shè)東、西兩條大巷，每個(gè)采區(qū)都位于大巷兩側(cè)。施工單位選擇走向長臂式采煤法進(jìn)行采煤作業(yè)，采空區(qū)則采用冒落法進(jìn)行處理，煤礦的采煤工藝優(yōu)選為綜采放頂煤工藝，并采用膠帶運(yùn)送機(jī)和無軌膠輪車進(jìn)行煤炭的運(yùn)輸。該礦井開采的2號煤層平均厚度為6.28 m，傾角在6°～10°變化，礦井建成投入運(yùn)行后，運(yùn)營狀況一直良好，煤炭的開采量相對穩(wěn)定。然而，由于采礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，存在涌水量大、斷層眾多、煤層厚度賦存不穩(wěn)定等不利因素，因此礦井的生產(chǎn)接續(xù)存在一定困難。為了解決這些問題，工程單位組織人員采用綜合地質(zhì)勘探方案，對礦井地質(zhì)進(jìn)行全面勘測，以提供生產(chǎn)規(guī)劃的依據(jù)[5]。

3.2 綜合地質(zhì)勘探方案

3.2.1地面鉆探

在建井勘察過程中，工作人員共設(shè)置256個(gè)鉆孔，總工程量為163060 m2，每平方米設(shè)置2～3個(gè)鉆孔。在后期施工時(shí)，結(jié)合煤礦開采情況選擇地面鉆探法，設(shè)置60個(gè)鉆孔，總長度為52413 m，保證前期勘測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2.2工作面地面地震勘探

為了探測3號采區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和斷層分布情況，工作人員采用了地面二維和三維勘探方法，以及瞬變電磁法進(jìn)行探測。同時(shí)，工作人員收集有關(guān)煤層頂板富水區(qū)域和煤層賦存狀態(tài)的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，工作人員制作礦區(qū)富水區(qū)域的賦存圖，并與施工單位合作提供完善的防水措施，并在現(xiàn)場部署防水系統(tǒng)[6]。通過三維勘探，工作人員發(fā)現(xiàn)2號煤礦的上部與下部、13與14煤層、第三系頂界面和奧灰底界面等目標(biāo)層的反射波連續(xù)性非常強(qiáng)，沒有出現(xiàn)明顯間斷的情況，這為后續(xù)的跟蹤監(jiān)測提供了有利的條件。工作人員在礦井下總共進(jìn)行了63.52 km2的勘測，其中二維勘探面積為16 km2，三維勘探面積為47.52 km2（圖1）。

3.2.3井下多用途探巷施工和鉆探

鉆探法是煤礦地質(zhì)勘探中最基本、最直接的方法。通過鉆探獲取巖心、巖屑等實(shí)物資料，可以準(zhǔn)確判斷地層、煤層、巖性等地質(zhì)信息。然而，鉆探法成本較高、施工周期長，且難以獲得較大范圍的地層信息。物探法是通過測量地下物理場的變化來推斷地質(zhì)信息的勘探方法。如電阻率法、電磁法等。物探法具有勘探范圍廣、速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但受限于解釋技術(shù)的限制，其解釋精度相對較低。將鉆探法與物探法相結(jié)合，可以充分利用兩者的優(yōu)勢，提高勘探精度。首先，利用物探法進(jìn)行大范圍勘探，初步判斷煤層、構(gòu)造等地質(zhì)信息；然后，在物探異常區(qū)域進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，獲取更準(zhǔn)確地地質(zhì)信息。

在采面開采前，工作人員要提前掘進(jìn)巷道，并在開采區(qū)邊緣位置設(shè)置巷道，給煤層地質(zhì)構(gòu)造勘察建立充足的安全作業(yè)空間，為工作面接替打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，要做好前期準(zhǔn)備工作，進(jìn)一步挖掘工作面排水巷，施工臨近綜采面順槽時(shí)，要根據(jù)煤層特征設(shè)置無巖石集中巷和大巷，將回采工作面產(chǎn)生的涌水全部排出。另外，針對成功掘進(jìn)的巷道，要在井下設(shè)置鉆孔，勘察對工作面回采影響程度較高的大斷層，將主要目光放在2號煤層底板和頂板覆巖層結(jié)構(gòu)勘察方面[7]。

3.2.4應(yīng)用效果

綜合地質(zhì)勘探法通過多種手段獲取全面的地質(zhì)信息，如巖層分布、煤儲量、煤質(zhì)特性等，這些信息對于進(jìn)行科學(xué)合理的礦區(qū)劃分、選煤指標(biāo)確定、礦井設(shè)計(jì)具有重要意義。同時(shí)，綜合地質(zhì)勘探法能提高勘察效率，傳統(tǒng)地質(zhì)勘察方法需要投入大量的人力物力，且耗費(fèi)時(shí)間長，而綜合地質(zhì)勘探法通過使用先進(jìn)的技術(shù)手段，提高勘察的效率，縮短勘察周期，有效減少勘察成本、提高煤礦建設(shè)的速度。綜合地質(zhì)勘探法在煤礦地質(zhì)勘察中的應(yīng)用效果是顯著的，能提供全面的地質(zhì)信息，提高勘察效率，提高勘察的準(zhǔn)確性，為工程設(shè)計(jì)提供更好的依據(jù)。因此，綜合地質(zhì)勘探法在煤礦地質(zhì)勘察中得到了廣泛地應(yīng)用，并取得良好的效果[8]。

4 總結(jié)

通過對綜合地質(zhì)勘探法在煤礦地質(zhì)勘探中的運(yùn)用研究，我們深刻認(rèn)識到了該方法的重要性。它不僅能提高煤礦勘探的效率，還能為礦山的規(guī)劃和開采提供可靠的地質(zhì)信息，從而確保礦山的運(yùn)營安全。然而，我們也必須認(rèn)識到綜合地質(zhì)勘探法在煤礦地質(zhì)勘探中存在各種問題和挑戰(zhàn)。例如它可能需要較高的成本和較長的周期來完成任務(wù)。因此，在未來的研究中應(yīng)該進(jìn)一步完善綜合地質(zhì)勘探方法以提高其效率和準(zhǔn)確性；同時(shí)加強(qiáng)對綜合地質(zhì)勘探法的推廣與應(yīng)用并培養(yǎng)更多專業(yè)人才來推動煤礦地質(zhì)勘探工作的發(fā)展進(jìn)程。

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