煤矿地质勘探技术及其重要性探究

颜华鑫

摘 要：矿井地质勘探是煤矿开采设计与安全生产的重要前提，文章将煤矿地质勘探划分为三个层面，分析了各阶段应用较为普遍的地质勘探技术，并阐述了煤矿地质勘探对矿井生产的重要性，以期引起煤矿生产管理的重视。

关键词：煤矿；地质勘探技术；重要性

中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）14-0169-02

煤炭在中国一次能源结构仍占有很大的比重，预计在未来很长一段时期内这一现状无法改变。就现阶段煤矿开采而言，多数矿井进入深部开采或地质条件复杂矿床开采工作，煤矿地质工作任务量与难度大幅度提升。煤矿地质勘探工作是保证矿井安全高效生产的重要前提，选择合适地质勘探技术与确定合理的技术组合方式，保证矿井地质勘探结果的精确度、准确度，这对矿井生产设计与财产安全具有重要意义。

1 煤矿地质勘探技术

就现阶段而言，煤矿地质勘探通常综合多种勘探手段。结合地球物理方法与其他基础地质勘探手段，通过计算机技术对地质勘探结果进行准确分析与模拟，以保证地质勘探结果的精确性，这种方式亦可实现地质勘探工作的动态管理。按照煤矿开采不同阶段，煤矿地质勘探工作可分为三个部分，即井田地质勘探、采区地质勘探与工作面地质勘探，各层面所对应的地质勘探任务有所不同。

1.1 井田地质勘探

井田范围地质勘探工作主要在矿井或采区开采设计之前进行，其主要是对井田范围内可采煤层地质条件进行评价。地质勘探内容包括构造带分布与产状、水文、顶底板岩性、瓦斯条件等。地质构造对煤矿生产有着重要的影响，其是矿井水害、瓦斯突出、顶板事故发生的主要区域，查明可采煤层地质构造是为本阶段主要任务。井田地质构造勘探可采用的技术手段有而为二维地震勘探、电法勘探、瞬变电磁法勘探以及钻孔控制等手段。

1.1.1 地震探测

地震勘探原理主要是借助地震波在地层中传播时，遇到不同岩石介质会反射或折射不同的波长，通过收集并分析各波长频率，即可分析了解井田地层性质与状态。按照发射与收集地震波地点的不同，地震勘测可分为地表勘测与井下勘测。地表勘测中需注意勘测深度，一般地表勘测极限深度为800 m。

1.1.2 电法勘探

电法勘探技术原理是利用岩层电磁或电化学特性的差异，通过在井田范围内制造电场、电磁场或电化学场，来观测其空间分布与时间特性，以查明井田地质构造或矿井水源分布的物理勘探方法，其工作原理，如图1所示。

1.1.3 瞬变电磁法

瞬变主要是通过探测介质电阻率的方式，测定地层岩性或物质特性，目前在矿井水文地质勘探中应用较多。瞬变电磁法工作原理，如图2所示，其实施方式为在地表或悬空安设一发射线圈，并接通波形电流在其四周产生一次电磁场，地层介质会在作用场中产生感应电流；当切断发射线圈电流后，地层介质感应电流能会随时间衰减，通过观测能量衰减规律即可探测地层结构。利用瞬变电磁法测量地层水文地质条件，探测范围广、结果准确率高；但这并不意味着其能代替电法勘探手段，如地面、井下有体积较大金属或石墨地层等导电率物体，其探测结果准确性将受很大影响，需补充直流电法或其它物探方法。

1.2 采区地质勘探

井田范围开采地质条件勘探内容相对粗放，对于小范围地质构造往往未能查明。采区地质勘探正好是其内容的补充，对采区范围内较小的地质构造进行进一步地查明，勘探内容主要包括落差较小的断层、陷落柱或采空区形态。采区地质勘探常用的技术手段有瞬变电磁法、矿井直流电法、三维地震勘探以及钻探，其中三维地震勘探技术方法较为简单，探测准确率较高，能够全方位地呈现地质构造形态特征。

1.3 工作面地质超前勘探

在采区工作面开切眼之后，应对工作面范围内地质异常情况进行及时探测，以保证工作面生产的连续性。现有工作面地质勘探多是在井下完成的，较为成熟的工作面地质勘探技术有直流电法、无线电波透视、地质雷达探测、槽波或瑞利波地震探测、钻探等手段。

2 煤矿地质勘探技术的重要性

2.1 探明井田储量勘探

矿井储量勘探是确定矿井是否具有开采价值的重要参考标准。通过地质勘探手段能够有效了解井田范围内可采煤层数目及其产状要素，进而计算得出其煤炭总储量与可采储量。

2.2 矿井顶板管理

顶板事故在矿井灾害中发生频率较高，特别是对于地质条件复杂或开采技术手段较为落后的矿井。矿井顶板灾害事故的发生原因主要有以下几个方面：

其一，地质勘探效果不佳，未能有效掌握顶板岩层运动规律及区域岩层地质情况；

其二，矿井开采技术手段较为落后，不能对顶板岩层实施有效控制；最后，施工管理的不及时。

在诸多因素中，地质勘探因素占有比重较大，如不能有效查明区域构造与岩层岩性及运动规律，而按照常规方式对构造区域、矿压集中区域或顶板破碎地带顶板进行管理，势必造成常规支护方式失效、顶板垮落与冒顶事故。而通过煤矿地质勘探，就可提前井田顶板情况，继而制定有效顶板管理方式，避免顶板事故的发生。

2.3 煤矿瓦斯防治

瓦斯在地层中的赋存与运移积聚具有多变性，这使得矿井瓦斯防治工作难度极大。尤其是进入深部开采以后，煤层瓦斯涌出量增加明显，并且在深部高地应力的作用下岩层透气性下降，造成瓦斯在地层中大量积聚，这对煤矿安全生产极为不利。煤矿瓦斯防治工作重在“防”，而“防”的前提条件是了解井田或某区域地质情况，包括瓦斯含量、岩层岩性、煤层倾角、地质构造等内容。通过地质勘探手段，了解煤层瓦斯涌出规律，并结合已掌握地质资料，以制定有效的瓦斯治理措施，这是保证瓦斯管理有效性的充分条件。

2.4 矿井水害防治

地层中蕴含了丰富的水资源，而这却不利于煤矿生产的进行，一些煤炭资源由于水害问题过于严重而无法开采。深部开采中水文地质条件愈加复杂，呈现水量大、水压大、分布广的特点。而现阶段国内煤矿所使用的水文地质勘探技术手段相对落后，且一些矿井对于水文地质的勘探程度普遍偏低，这为矿井水害的发生埋下巨大隐患。

在现有技术条件基础上，矿井水文地质勘探中可采用钻探法、瞬变电磁法、流量测井法、γ射线找水法等方法，对井田范围内地层涌水量或可能出现的问题进行准确预测，并制定合理有效的煤炭开采与给排水设计方案，降低水文地质因素对矿井安全生产的影响程度。

2.5 提升矿井生产与经济效益

随着煤炭行业发展的“黄金十年”辉煌时期过去，煤炭企业现阶段面临着严峻的形式，如何保证矿井生产与经济效益成为摆在所有煤企面前的难题。单从煤矿生产方面考虑，过去的盲目、大投入方式管理与生产设计已经不满足现在煤矿生产的需求。煤矿需在已有资源的基础上，充分发挥自身能动性，保证矿井勘探与开采的安全与高效，提升矿井的经济效益。

3 结 语

目前，国内煤矿地质勘探技术手段种类繁多，矿井需根据矿井生产不同阶段选取合适的地质勘测方法，以获取有效的地质信息资料。

而就当前煤炭发展形势而言，煤炭企业需充分地质勘探的作用，保证矿井生产的安全与高效，并及时对煤矿地质勘探技术进行改进，这在某种程度上已成为限制煤企效益的重要因素。

参考文献：

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