汪國武

(安徽省煤田地質(zhì)局，安徽 合肥 230088)

由于我國地形復(fù)雜，煤田地質(zhì)工程勘探難度大，而對(duì)煤炭資源的需求不斷增加，煤田地質(zhì)工程勘探任務(wù)加重。目前，我國煤田地質(zhì)勘探工作面臨資源枯竭、深層勘探開采技術(shù)有限以及勘探質(zhì)量管理等問題。因此，煤田地質(zhì)勘探行業(yè)必須要采用地質(zhì)勘探科技成果，構(gòu)建新型的煤田地質(zhì)勘探體系，這對(duì)于煤田地質(zhì)勘探工程以及煤田工業(yè)的發(fā)展都有著深遠(yuǎn)的意義。

1 煤田地質(zhì)工程勘探內(nèi)容和現(xiàn)狀

1.1 煤田地質(zhì)勘探內(nèi)容

煤田地質(zhì)勘探是一項(xiàng)既復(fù)雜又精細(xì)的工程，涉及到地質(zhì)勘查設(shè)計(jì)、施工、管理等多個(gè)部門，所以開展煤田地質(zhì)工程勘探需要多個(gè)部門人員的配合，一次勘探工程需要?jiǎng)訂T大量的人員來協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、施工、管理工作，具體來說，地質(zhì)勘探內(nèi)容也包括以下三個(gè)方面：

首先是煤田選址勘探，煤田地質(zhì)勘探必須要選擇合適的地址，以保證勘探工作的順利開展；其次是地質(zhì)勘探圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，全面勘查煤田所在區(qū)域的地質(zhì)狀況、水文條件，科學(xué)設(shè)計(jì)施工圖紙，可為施工安全提供保障；再者是工程勘探施工環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)主要涉及煤田鉆井施工。

1.2 我國煤田地質(zhì)工程勘探現(xiàn)狀

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)煤炭資源的需求量越來越大，煤炭出現(xiàn)了緊俏和價(jià)格上漲的局面，這刺激了煤炭生產(chǎn)。我國東部屬于老礦區(qū)，開始著重挖潛改造和超能力生產(chǎn)，并逐漸朝中西部地區(qū)擴(kuò)張，力求開拓新的煤炭開采區(qū)，中西部地區(qū)也開始有了較大規(guī)模的煤礦，煤炭資源生產(chǎn)能力大幅提升，這也得益于煤田地質(zhì)工程勘探工作的發(fā)展，然而，在地質(zhì)工程勘探過程中仍然存在很多亟待解決的問題。

首先，是勘探設(shè)備監(jiān)管問題，新礦區(qū)的開發(fā)必須要充分發(fā)揮先進(jìn)勘探設(shè)備作用，尤其是煤田地質(zhì)工程勘查，設(shè)備的重要性更是不言而喻。但是在實(shí)際中，仍存在設(shè)備更新不及時(shí)，老化嚴(yán)重，設(shè)備參數(shù)不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問題。設(shè)備的制造偷工減料，設(shè)備采購管理不嚴(yán)格等，都會(huì)影響地質(zhì)勘探工作的良性發(fā)展。

其次為技術(shù)人員綜合素質(zhì)偏低，煤田地質(zhì)勘探對(duì)于技術(shù)人員的素質(zhì)要求非常高，因?yàn)橹饕牟僮餍枰揽考夹g(shù)人員完成，所以說技術(shù)人員綜合素質(zhì)高低直接影響煤田地質(zhì)勘探的質(zhì)量，不論是一線的技術(shù)人員，還是室內(nèi)技術(shù)工作人員或勘探質(zhì)量管理人員都必須具備較高的職業(yè)素質(zhì)。然而從我國當(dāng)下煤田地質(zhì)勘探領(lǐng)域人才現(xiàn)狀來看，人才管理缺乏嚴(yán)格的制度保障，導(dǎo)致一些素質(zhì)不高的操作人員未能按勘探工程標(biāo)準(zhǔn)操作，影響煤田地質(zhì)勘探的精度和進(jìn)度。

2 煤田地質(zhì)工勘探技術(shù)應(yīng)用

目前我國煤田地質(zhì)勘探技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先地位，勘探技術(shù)有以下幾種。

2.1 地震法

地震法就是利用煤田巖石內(nèi)部條件和密度的差異，利用人工激發(fā)地震波的方法來開展探測(cè)工程，使人工激發(fā)地震波在地下傳播，在此過程中地震波碰到彈性界面會(huì)發(fā)生反射、折射，然后借助檢波器來收集地震波信號(hào)，利用收集到的信號(hào)數(shù)據(jù)來確定震源、檢波點(diǎn)，同時(shí)還能夠了解地震波所經(jīng)過的地下巖層性質(zhì)及其關(guān)系。圖1顯示的即為地震波工程勘探原理。

國內(nèi)煤田地質(zhì)勘探多用高分辨的地震波勘探技術(shù)，例如二維地震、三維地震以及多波分量地震，借助高分辨率地震波勘探能詳細(xì)了解地質(zhì)斷層的落差，精確地確定煤層分叉合并區(qū)以及巖漿巖等可采集煤層影響范圍和陷落柱分布狀況，劃分奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育帶等，如圖1所示。直達(dá)波就是人工激發(fā)的地震波，而反射波和折射波都是地震波在遇到彈性界面的時(shí)候所反射回來的信號(hào)數(shù)據(jù)，地質(zhì)工作人員可以根據(jù)這些信號(hào)數(shù)據(jù)來了解地下層分布狀況以及煤層深部的形狀特點(diǎn)。

2.2 磁法勘探

磁法勘探與地震法勘探都屬于地球物理勘探技術(shù)的一種，地震法是借助地震波來進(jìn)行煤田地質(zhì)勘探，磁法勘探是通過對(duì)巖石、礦石磁性差異所產(chǎn)生的磁異常檢測(cè)，分析不同區(qū)域的礦產(chǎn)資源情況和地質(zhì)構(gòu)造，通過資源分布規(guī)律和地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)來進(jìn)行煤田地質(zhì)勘探的一種物理探測(cè)技術(shù)。

磁法勘探煤田地質(zhì)狀況勘探時(shí)，首先要布置等距測(cè)線，測(cè)線的設(shè)置要垂直于煤田礦體大致走向，每一條測(cè)線上等距設(shè)置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量磁場(chǎng)垂直分量相對(duì)值，測(cè)點(diǎn)距和測(cè)線距按照1∶1～1∶10設(shè)置。由于煤礦和巖石磁性明顯差異產(chǎn)生磁異常現(xiàn)象，磁法勘探借助地面測(cè)量?jī)x器接收磁異常數(shù)據(jù)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析就能夠判斷出測(cè)量區(qū)域煤礦分布情況和分布特點(diǎn)。

2.3 繩索取芯鉆探技術(shù)

繩索取芯鉆探技術(shù)適合6級(jí)中硬層到9級(jí)中硬層煤田巖層底層礦產(chǎn)鉆探。這種鉆探技術(shù)在中深孔底層應(yīng)用中，鉆孔的深度和鉆探技術(shù)操作效果成正比，應(yīng)用時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面：

(1)鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮鉆孔深度和地層狀況，對(duì)于深層煤炭勘探或者復(fù)雜地層地質(zhì)勘探需要加大技術(shù)套管口徑，適當(dāng)增加鉆具環(huán)空隙，預(yù)留孔徑用于技術(shù)處理；

(2)使用低固相或者無固相聚合物泥漿，尤其注重泥漿調(diào)配和處理，重點(diǎn)性能有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如泥漿含沙量在0.2%～0.4%之間，失水量在16～30 mL/h，pH值在8～9之間；

(3)繩索取芯施工過程中，注意內(nèi)外巖芯配合間隙，內(nèi)外巖心管彈卡室間隙控制在2 m左右，鉆頭配合間隙控制在3 m左右，上下鉆具禁止帶內(nèi)管，避免由于水位下降引起井壁不穩(wěn)定現(xiàn)象，并且鉆進(jìn)過程要考慮鉆孔深度和泵壓產(chǎn)生的影響。

2.4 重力法煤田地質(zhì)勘探

重力法勘探是通過測(cè)量與圍巖存在密度差異的地質(zhì)體在其周圍所引起的重力異常來確定地質(zhì)體空間位置，進(jìn)而判斷勘探區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布狀況的一種物理勘探法。重力法尤其適合圈定含煤盆地的邊界范圍，確定含煤盆地基底深度，通過分析含煤層析構(gòu)造斷裂情況確定煤層深度。因?yàn)槊合档貙用芏韧ǔ５赜驀鷰r密度，密度值一般在1.5～2.2 g/cm3，密度值的不同引起煤層和圍巖出現(xiàn)較為明顯的密度界面差異，而煤層地層大多為層狀分布，所以使用重力法可勘查煤田地下巖層密度或橫向重力變化情況。借助密度值的變化確定煤層厚度，便于橫向重力變化對(duì)煤礦儲(chǔ)量做出定性和定量推斷。并且重力法還可以同時(shí)勘探煤田地下水狀況，通過對(duì)煤層環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析。

3 結(jié) 論

總的來說，煤田地質(zhì)勘探工作對(duì)于推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源供應(yīng)有重要的作用，作為主要的應(yīng)用型能源，煤炭資源也是工業(yè)發(fā)展以及生產(chǎn)生活的保障資源，了解一個(gè)煤礦的礦床特點(diǎn)、資源分布情況、地層狀況需要結(jié)合不同的地質(zhì)勘探技術(shù)，來為煤田地質(zhì)工程勘探提供技術(shù)支持。