煤矿地质勘探现状及勘探技术的分析

2019-06-13秦先进

冶金与材料 2019年2期

秦先进

（贵州省地矿局102地质大队，贵州遵义 563000）

煤矿地质勘探的的作用是对开采区域地质条件、矿体分布、矿体形状、矿产储量等进行勘察。在煤矿资源开采中，容易受到各类因素的影响，开采工作危险性较大，对此，为了保证煤矿开采工作的顺利进行，必须事先做好地质勘探，选用先进的勘探技术。因此，对煤矿地质勘探现状及勘探技术进行深入研究迫在眉睫。

1 煤矿资源开采存在的问题

1.1 破坏地质环境，引发地质灾害

在煤矿资源开采中，有些煤矿企业生态保护意识比较差，在开采施工中对区域生态环境造成破坏，可能会引发严重的地质灾害和水资源污染。矿产区域地下水文条件复杂，如果煤炭资源开采量较大，则可能会对原有的地质环境平衡性造成破坏。

1.2 工程地质勘探质量较低

在煤矿地质勘探中，如果没有明确勘探重点，则会造成勘探工作缺乏针对性，导致勘探工作中出现偏差。另外，在工程地质分析中，如果没有根据计算公式进行计算，对于煤矿地质特征不了解，则也会造成偏差较大，影响勘探结果准确性。除此以外，有些勘探单位的勘探设计人员专业知识水平比较低，对于勘探区域地质情况并不了解，勘探设计资料审查难度较大。

2 煤矿地质勘探现状

2.1 从环境资源保护状态下进行地质勘探

现如今，人们对于环境保护的重要性越来越关注，煤炭资源开采行业的污染问题比较严重。通常情况下，煤矿矿区为裸露的自然环境，如果对于矿产资源进行过度开发，则会对周边生态环境造成严重破坏，比如粉尘污染、水资源污染、水土流失等等。但是，有些矿产企业为了获得更多经济利益，对煤炭资源过度开发。对此，在进行煤炭资源的勘探以及开发利用中，必须坚持环境保护，尽量减少在勘探和开采工作中对自然生态环境造成不良影响。

2.2 从地质特点突出问题方面进行地质勘探

在经济全球化背景下，煤炭行业发展迅速，对煤炭资源的需求量逐渐增加，因此，煤炭资源勘探以开采速度逐渐加快。我国煤炭资源分布比较广泛，地质环境差异较大，在煤炭资源勘探中，应从地质特点角度出发实施勘探工作，对动态地质现象进行详细勘察。通过对复杂的地质现象进行分析，能够在煤炭资源勘探中合理预测煤炭资源开采过程中的地质动态变化，并判断是否会发生井下灾害，据此采用有效的预防处理措施。

2.3 从矿井操作安全可行性方面进行地质勘探

在煤炭资源开采中，矿井事故比较常见，其中，矿井水害问题比较严重。在地下矿井开采中，如果发生透水事故，则会造成人员伤亡，同时还会对周边自然生态环境造成破坏，影响煤炭资源开采工作的顺利进行。对此，相关工作人员应加强对于突水预测预报技术的研究，从矿井操作安全性角度出发，保证在煤矿资源开采中避免发生严重水害。

2.4 利用新技术进行地质勘探

随着信息技术及计算机技术的快速发展，煤炭资源勘探及开采技术水平越来越高，有效推动了煤炭地质勘探水平的提升，如人工智能技术、信息网络技术等等。

3 煤矿地质勘探技术分析

3.1 巷探工程

巷探指的是充分利用矿井中的巷道，对断裂构造、陷落柱等地质现象进行探测。在煤炭矿井勘探工作中，巷探技术的应用比较广泛，勘探工作的布置方式如图1所示。通过对图1进行分析可见，为了对断层F1的位置和走向进行探测，可向断层F1掘进探巷a、b、c。

图1 布置巷道进行探测

3.2 地球物理勘探技术

（1）二维地震勘探。地震勘探技术的应用原则是不同地下介质的密度以及弹性有一定的区别，人工激发地震波对于地下介质的响应情况也有所不同，通过对响应情况进行观测、记录和分析，即可对地下岩层的形态以及性质进行合理推测。为了获得准确的地震数据，可沿测线布置检测点，采集完整的地震数据，并对地震数据进行解译和处理。

（2）震波超前探测。在煤炭勘探中，震波超前探测也是一种地震勘探技术。在具体的勘探过程中，煤矿井下空间条件复杂，对于勘探结果的观测和利用空间比较有限，而震波超前探测技术可采用反射地震方式，对井下空间进行充分利用。在具体的勘探过程中，可在矿井巷道中设置激发设备以及接收设备，进而采集大量的地震波数据，获得准确的勘探结果。

（3）槽波勘探法。在对矿区探测断裂构造、陷落柱等地质进行勘探时，槽波地震勘探技术比较常见。槽波勘探法的应用原理是在地质结构中，不同介质的密度有一定的区别，而地震波在不同密度介质中的传播速度也有较大差异，如果介质密度较大，则传播速度较快，而如果介质密度比较小，则传播速度比较慢。岩石的密度大于煤层密度，地震波在煤层中的传播速度比较小，在地震波的传播过程中，部分地震波在煤层底板与顶板接触面上会发生反射，形成沿煤层传播的槽波，而槽波在介质接触面还会发生透射以及反射，探测设备在探测到槽波的变化情况后，即可判断接触面的位置以及大小。对于槽波地震勘探技术，可分为投射波法以及反射波法，其中透射波法如图2所示，在两条井下巷道中发出激发和接收槽波，通过对槽波的变化情况进行分析，即可判断是否有地质构造体。反射法如图3所示，在一条井下巷道中设置激发点与接收槽波，通过对槽波反射信号进行分析，即可判断是否有地质构造体。

图2 透射法示意图

（4）地质雷达勘探方法。地质雷达勘探技术可充分利用地层电性参数差异，对高频电磁脉冲波的反射情况进行分析，进而对目标地层进行探测，掌握地质现象。在具体的勘探过程中，雷达可接收到的不同地质界面所反射出的电磁波，通过对所反射的电磁波特征进行分析，即可识别出异常地质体，一般被应用于对煤矿断层、陷落柱以及岩浆侵入体等的探测中。

图3 反射法示意图

（5）高密度电阻率法。电阻率法可充分利用岩土体的导电性，对地层中电流场的分布情况进行分析，进而了解煤炭地质条件。

（6）坑透法。在坑透法的应用中，首先采用发射器对勘探目标发射高频无线电波，对电磁波的传播速度进行监测，即可确定地质异常体的范围以及具体位置。在不同电性的岩层中，电磁波能量的吸收情况有一定的区别，如果岩层的电阻率比较高，则对于电磁波的吸收比较强，而如果岩层的电阻率比较低，则对于电磁波能量的吸收则比较弱。另外，如果地层中有断裂面，则电磁波还会发生反射、折射或者散射，有些断层可吸收电磁波。坑透法的应用方式如图4所示。