地质勘探技术在煤田的发展和应用

摘 要：文章通过对当前煤田地质勘探主要技术的应用分析，结合国内实际情况和国际发展趋势，对煤田地质勘探技术的发展方向进行了展望。

关键词：勘探；技术；煤田地质

煤田地质勘探技术，是在煤炭开发前利用多技术手段精确了解煤层厚度和深度的一种技术方式，可以说，它是设计开采方案、建立矿井和开采实施的基本依据。在数字化和电子化飞速发展的新时期，我国煤炭开采工作在不断摸索和对实际新技术理念的广泛吸收之后，形成了具有中国特色的煤田地质勘探学科的理论和勘探方法。随着新型科技技术的问世，我国煤田地质勘探技术发展将再上新台阶。

1 煤田地质勘探技术的应用

1.1 地面地震勘查技术的应用

在勘探实践中，高分辨二维地震、三维地震和多波多分量地震是最为常用的三种方法。应用该方法，需在采区设计前注意以下两方面问题：第一，搞清煤层赋存情况、底板的起伏形态，及断层法律规律，以此为依据圈定煤层分叉合并区。第二，客观评价对可能会给开采工作带来影响的含水层富水性，找准可采煤层的波及范围和各陷落柱的具体位置，根据评价结果制定相应的防水害预案。当地表条件适当时，实践工作中通常会选用三维高分辨率地震勘探技术进行勘探。

1.2 遥感技术的应用

煤炭遥感技术是一种空间遥感新技术，由于这种技术具有实时性强、探测速度快、结果精准、整体性强等优势，因此，在探测、煤田地质和煤炭工业领域被广泛应用。随着计算机网络的飞速发展，煤炭遥感科学体系逐步完善，在煤田自燃环境监测、煤矿区环境监测、煤矿区水资源调查、煤炭资源调查、中小比例尺填图和区域地质研究的应用中成果显著，近年来它开始和物探、钻探仪器一起，被并称为煤田资源勘探的三大利器。

随着煤田遥感技术与GIS及GPS等的深入结合应用，相继出现了中国煤田地质和煤炭资源调查信息系统、中国北方煤田自燃环境监测信息系统、中国煤矿区环境监测信息系统、煤矿区水资源调查信息系统、煤炭生产控制与土地复垦监测信息系统，一方面提升了各信息系统的智能化和半自动化水平，提高了探测的精准度和实时性。另一方面也实现了各信息系统的网络化、可视化和社会化，这一进步将为煤炭工业的可持续发展奠定坚实的基础。

1.3 测井勘查技术的应用

基于科技发展及经济实用性的角度而言，中国煤田的地面勘探技术已经非常纯熟，如何将地面勘探技术应用到井下开发中去，是业界普遍关注和研究的重点课题之一。未来，将电、声、核等系列物理参数作为测井依据，在煤矿井下开发中使用水文测井和煤层气测井等先进技术来进行煤田地质勘探，将成为未来发展的重点。

当前，Rock雷达系统已在国外普遍应用，并取得了卓越的应用效果。该系统具有可对岩体进行定量研究、精准的确定巷道四周的裂缝带及断裂带的深度特征的功能，在煤层及非煤层的厚度和深度的确定方面都非常精準。

1.4 钻进新技术的应用

随着综合勘探技术的深入发展，虽然钻探工作量有所下降，但对钻探技术的自动化、灵活性和高效性要求却越来越高。当前在煤田勘探较为常用的钻探新技术中，主要应用的新技术有：第一，绳索取芯技术。这是一种无需将钻杆提出，只利用内套管结构，用绳索把内套管提出，并在钻进过程中收集内套管的岩心，将其顺利提取到地面的一种新技术。该技术的优点有人力劳动量下降、工作效率和各项经济技术指标提高等。该技术在历经多年的推广应用中已经日趋完善。第二，钻进参数探测技术。过去，在钻探施工过程中，工人往往凭借自己的经验和对钻进状态的判断来调整和完成钻进工作，这使得钻探施工操作难以形成标准化。钻进参数探测系统有效解决了上述问题，并利用传感仪准确的掌握钻杆旋转速度、钻进进尺速度、钻杆扭矩、钻进压力、进水量、泵压、孔深、泥浆粘度、密度和pH值等相关参数的实时数据，具有操作便捷，进质量高等优点，因此，在当前诸多煤矿企业中备受青睐。第三，定向钻进技术。是利用钻孔自然弯曲规律及人工造斜工具使钻孔按设计要求钻进到预定目标的一种钻探方法。多用于地面有障碍物或处于环境保护区的煤田勘采；开采前的通风、排气和排水；地下铺管及各类高精度的垂直井孔的钻进，为企业有效节约钻进成本。测量仪器的改进使斜侧精度更高，其中孔底数据传输和孔斜控制技术，如自动导向钻进技术的面世又推动了定向钻进技术的新发展。

2 煤田地质勘探技术的未来发展方向

2.1 综合化

当前，找矿工作难度日益增加，特别是在预测隐伏矿方面，只凭借某种单一的物探或化探方法来完成找矿工作几乎是不可能。未来，矿产勘查将朝着综合勘查的方向发展，要求在勘查中集合多种勘查手段的优势，通过交叉使用法来降低多解性。由于物化探方法只有在工作区的成矿地质背景条件下才能应用，所以物化探信息应与矿区的地质条件相结合。在实际勘查过程中，应按照地质-物化探-地质的思路推进。一旦在实际应用中脱离了成矿地质条件，则将无法解决地质和找矿中的现实问题。

有资料显示：英国煤矿区曾经用三维地震勘探成功解释过煤厚落差断层，但英国深部煤矿公司仍致力于钻孔研究工作。且该公司已成功开发了一种扫描仪，它能实现对岩层进行显微扫描，在人机综合作用下，对十几厘米落差的断层、裂缝、趁机和构造特点及应力方向等作出精准的解释。并利用专业软件进行组合测井，这种新技术的应用能准确获取岩石类型、强度、孔隙度或渗透度、倾角、使用的构造及应力场图，为矿山开发设计方案的编制提供了可供参考的科学依据，利于施工方向和开采方法的确定。由此可见，综合勘探法是深度煤矿勘探的重要发展方向。

2.2 动态化

在地质勘探技术应用过程中，动力地质现象是诱发矿井生产的一大安全隐患，而动力地质现象主要是由于动态的采掘活动造成的，所以，在对其强度和成因的分析中，很难采集到稳定的数据，相对而言，通过加强对岩煤层应力或变化的动态特征来获取的资料更为准确。也即，为了提升煤田开采工作的安全性和高效性，必须走动态勘探之路。

2.3 信息化

随着计算机网络的飞速发展，煤田地质勘探各专业在实际工作中也引入了诸多新技术，如，并行分布式处理、大容量存储、工作站、多媒体、人工智能和神经网络技术等都是典型代表。国内当前的研究成果为：能通过人机对话的方式来对地质勘探中所获取的相关数据进行科学的分析、处理和准确的解释。此外，部分物探仪器的自动化水平也有所提高，现场预处理能力提高，有效提高了勘探质量和效率。

3 结束语

根据对近年来地质勘探实践工作的回顾，可见各种勘探技术的发展已取得了一定成效，并形成了相对成熟的综合勘探方法，在一定程度上为未来地质勘探技术的进一步发展奠定了基础。为进一步提高我国的煤炭地质勘探技术工作的质量，我们应立足我国的基本国情，放眼未来，结合国际地质勘探技术的发展趋势，加大我国煤田地质勘探技术在勘探精度、勘查广度等方面的研究力度，以提高勘探质量，解决更多实际问题，进而推动勘探技术不断朝着综合化、动态化和信息化的方向发展。

参考文献

[1]姜再富，田阳，王佩保，等.浅析煤田地质勘探技术的发展及应用[J].能源与节能，2013，91（4）.

[2]刘芳.浅谈煤田地质勘探技术应用研究[J].建材发展导向，2013（4）.

[3]汪凌霞.刍议煤田地质勘探技术应用[J].大科技，2012（4）.

作者简介：李松（1988-），男，安徽省宿州市砀山县人，本科，助理工程师，研究方向：地质勘探。