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摘要:隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,在我國的社會經(jīng)濟和國民經(jīng)濟中,煤炭有著舉足輕重的地位,而煤田開采行業(yè)內(nèi)的最重要的就是地質(zhì)勘探技術(shù),煤炭資源開發(fā)的科學(xué)性和地質(zhì)勘探技術(shù)的高低有著密不可分的關(guān)系。本文分析我國的煤田地質(zhì)勘探技術(shù),介紹目前的新型技術(shù),并對煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的未來進行展望。
關(guān)鍵詞:地質(zhì);煤田;探究;勘探技術(shù)
作為煤炭開采中的關(guān)鍵部分,地質(zhì)勘探技術(shù)也是煤田工業(yè)正常發(fā)展的“地基”。隨著科技的發(fā)展,煤田的勘探技術(shù)也由二維技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S技術(shù),由傳統(tǒng)的鉆探技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槊禾窟b感技術(shù)。
1我國煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的現(xiàn)狀
地形復(fù)雜是我國煤田的特點之一,根據(jù)世界領(lǐng)先技術(shù)的發(fā)展趨勢來看,從動力地質(zhì)現(xiàn)象和煤層氣技術(shù)開發(fā)兩個方面進行討論。
1.1動力地質(zhì)現(xiàn)象
對動態(tài)地質(zhì)進行研究時,我們可以發(fā)現(xiàn)煤炭勘探中經(jīng)常有動力地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生,例如突水、瓦斯突出等等。煤田在經(jīng)過開采之后,對原有的自然條件形成的地質(zhì)平衡進行了嚴重的破壞,對巖體的應(yīng)力進行重新分配是這些現(xiàn)象發(fā)生的原因。對這些現(xiàn)象的形成機理進行研究,可以預(yù)先獲得應(yīng)力的變化規(guī)律,將動力地質(zhì)現(xiàn)象預(yù)測出來,及時采取措施消除這些災(zāi)害。
1.2煤層氣技術(shù)的開發(fā)
煤層氣的研究和開發(fā)在近幾年成為了業(yè)內(nèi)的熱點,但是在進行研究時也會遇到較多問題,比如說大部分的井煤層氣產(chǎn)率不高、水力壓力效果不顯著等等。但是我國的實際煤層和國外完全不同,具體表現(xiàn)在煤層氣富集程度不同、煤層滲透率變化規(guī)律不同、煤層力學(xué)的穩(wěn)定性不同,根據(jù)我國的實際煤層氣情況,對我國的低滲透鉆井、增產(chǎn)技術(shù)進行研究,重點在于煤層氣有利區(qū)域的評估選擇模式。
2新型的煤田地質(zhì)勘探技術(shù)
2.1高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)
借助數(shù)字方式對質(zhì)量較高的地震信號進行記錄,依靠電腦的數(shù)字處理技術(shù),得到高分辨率的地震勘探效果的方法稱之為高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)。該項技術(shù)依靠合適的井深、“四小”、“兩點”和“兩高”,對數(shù)據(jù)進行采集,在處理數(shù)據(jù)的時候,要注意衰弱噪聲,壓縮子波長度和準確的進行偏移和疊加,這樣才能獲得信噪比較高的高頻信號,才能清晰的顯示小型煤田的異常情況和煤田構(gòu)造。從上個世紀八十年代開始,高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)在地震補充勘探和地質(zhì)綜合勘探的實踐中得到了持續(xù)的發(fā)展和完善,借助地震補充勘探可以對一些規(guī)模不是很大的褶皺、斷層以及其他非正常體進行查明,隨后通知各相關(guān)部門對其及時修改和優(yōu)化設(shè)計。
該項技術(shù)對于礦井的高質(zhì)量和快速度建成有著重要的意義,同時效益好和產(chǎn)量高使得該項技術(shù)得到了越來越多煤礦主的認可,這其中就有地方煤礦業(yè)主與虧損煤礦業(yè)主。近幾年來,三維地震勘探技術(shù)又成為了關(guān)注的熱點,要求運用三維地震勘探進行工作的開發(fā)井田和煤礦的業(yè)主越來越多,二維也開始慢慢向三維改變。在使用二維地震勘探技術(shù)的時候,主要是依靠增加主頻波進行對分辨率的提高,將山區(qū)地震的勘探工作進行完善,對黃土垣區(qū)的勘探手段進行總結(jié)和研究,讓二維勘探技術(shù)得到高層次的發(fā)展,更好的為煤炭生產(chǎn)用戶服務(wù)。資金投入較多、工作量偏大、技術(shù)不夠成熟和完善是目前三維地震勘探技術(shù)的現(xiàn)狀,但是這種技術(shù)也有屬于自己的優(yōu)勢,可以讓時間域用深度域代替,進而將約束反演技術(shù)和模型技術(shù)更大范圍的被運用,對三維地震勘探技術(shù)進行多道開發(fā),可以讓該項技術(shù)的發(fā)展速度更加迅速,技術(shù)也日趨完善。
2.2煤炭遙感技術(shù)
煤炭遙感技術(shù)的特點是整體性和實時性較強,并且快速和客觀。新時期的環(huán)境下,電腦軟硬件進行高速的發(fā)展,煤炭遙感技術(shù)在很多方面都取得了較好的成績,例如煤礦礦區(qū)環(huán)境檢測、煤田自然環(huán)境檢測等等,這種技術(shù)類似于物探鉆探,是一種煤田地質(zhì)勘探的手段。以電腦技術(shù)為基礎(chǔ),加上GPS和GIS技術(shù),煤炭勘探技術(shù)將構(gòu)建為半智能化、準實時性的中國煤田地質(zhì)和煤炭資源調(diào)查信息系統(tǒng),慢慢形成社會化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化的信息產(chǎn)品。
3煤田地質(zhì)勘探技術(shù)發(fā)展趨勢物
探儀器的變化不可琢磨,性能的更新和改進速度也是非常迅猛,發(fā)展方向日益明顯,趨向于較高的分辨率、較高的靈敏度、較高的準確度、電腦實時控制、數(shù)據(jù)的處理和分析以及三維圖形顯示;地質(zhì)勘探的各個作業(yè)單元、各個專業(yè)甚至管理整個勘探系統(tǒng)都會運用到電腦和信息技術(shù);物探方法也朝著多方法組合、多參數(shù)、多維測量方向發(fā)展。
3.1開發(fā)井下勘探技術(shù)
通過調(diào)查國內(nèi)外的資料可知,當小型褶曲或者小斷層的長度不超過150m,落差不超過5m時,近期無法用地面勘探方法進行查明。因此國內(nèi)外的專家和學(xué)者一致認為,在開采區(qū)進行開采之前,應(yīng)該在工作面進行勘探或者井下采區(qū)進行勘探,勘探方法主要是指沿煤層鉆進與礦井物探。由于上下圍巖的密度大于煤層的密度,所以煤層是一個較為顯著的低速槽。在上個世紀的七十年代,國外在進行井下煤層構(gòu)造探測時,率先運用了槽波地震勘探技術(shù)。近幾年來,發(fā)展速度較快的是探地雷達技術(shù),例如開發(fā)出來的Rock雷達系統(tǒng),可以對巖體進行定量研究,將巷道四周的裂隙帶特征和斷裂帶的深度進行準確確定。顯而易見,在未來煤礦井下技術(shù)將會有很大的發(fā)展,是日后發(fā)展的重要方向。
3.2發(fā)展水平鉆進技術(shù)
從二十世紀八十年代開始,世界上采煤技術(shù)比較領(lǐng)先的國家對沿煤層鉆進運用水平鉆進的方法越來越重視,并且運用和其相匹配的隨鉆斜側(cè)技術(shù)。水平鉆進技術(shù)是由傳統(tǒng)的受控定向鉆進發(fā)展而來的,近年間,水平鉆進技術(shù)的發(fā)展速度較為迅猛,不但完成了在井下沿煤層鉆進的突破,還能夠在地面沿著垂直圓弧水平線的軌跡進入煤層鉆進。
3.3加強綜合勘探
通過查閱相關(guān)的資料獲得,三維地震勘探技術(shù)曾經(jīng)在英國的煤礦區(qū)被借助用于對比煤厚落差小的斷層進行解釋,盡管如此,鉆孔的研究依舊成為了英國的大型煤礦公司關(guān)注的重點。近些年來,他們用組合測井方法,按照400~500m的間距網(wǎng)讀布無心孔,在已經(jīng)評價的賦存經(jīng)濟可采儲量的井田進行勘探。英國公司研究了一種新型的巖層顯微掃描儀,依靠人工和機器的有效合作,可以將落差為十多厘米的斷層、裂隙等構(gòu)造特征進行解釋,對這樣一種綜合勘探的方法的充分運用,可以得到一份實用性非常強并且非常詳細的構(gòu)造和應(yīng)力場圖,進而讓礦山的設(shè)計切實可行,為科學(xué)的選擇開采方法和選擇最好的施工方向提供理論依據(jù)。
3.4研究動態(tài)地質(zhì)勘探技術(shù)
影響礦井安全的動力地質(zhì)現(xiàn)象會因為挖掘活動而引發(fā),這些危害都是非靜態(tài)的,因此不能僅僅依靠反映原始地質(zhì)條件的數(shù)據(jù),就對動力地質(zhì)現(xiàn)象的強度和形成進行預(yù)測,因這些數(shù)據(jù)是靜止,與動力地質(zhì)現(xiàn)象相比缺乏可靠性,而應(yīng)該重點對巖煤層的應(yīng)力的動態(tài)特征資料進行分析。快速推進采煤的高產(chǎn)量高效率,進行動態(tài)勘探是前提條件。
3.5加快發(fā)展信息技術(shù)
煤田地質(zhì)勘探的各個專業(yè)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用計算機和信息技術(shù),并且有較好的發(fā)展勢頭。并行分布式處理、多媒體、大容量儲存等先進技術(shù)的引進,讓地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)可以用人機對話的方式進行解釋、處理、顯示和分析。部分自動化程度較高的物探儀器可以在煤田現(xiàn)場進行預(yù)處理,對質(zhì)量和各項操作進行控制,選擇相關(guān)的參數(shù)。
4結(jié)束語
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,今后的煤田勘探技術(shù)必須要依靠高科技的勘探技術(shù)手段和市場營銷措施,對煤炭市場進行積極開拓。加強創(chuàng)新型人才的培養(yǎng),密切國際間的交流合作發(fā)展高水平的鉆進技術(shù),使得我國采煤的高效和高產(chǎn)目標可以進一步實現(xiàn)。由于筆者理論知識水平有限,提出的觀點和看法不夠全面,還請各位專家學(xué)者提出寶貴意見,以便筆者進行進一步的思考和研究。
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作者:陳汝姣 單位:山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊