关于煤田地质勘探技术的要点

摘 要：煤炭资源是人们生产生活的重要保障,尤其在国家重工业发展中,煤炭资源是重要能源基础.新时代国内经济技术的高速发展,对煤炭需求及煤田地质勘探技术提出高要求.本文根据我国煤田地质勘探技术现状在钻探工程和地球物理勘探等方面对煤田地质勘探技术进行了重点介绍.

关 键 词：煤田；勘探技术

随着我国国民经济的发展及环境保护意识的增强,国内煤炭需求量将逐步增长,煤炭出口量将大幅攀升,需要优质环保型资源,进行煤炭资源经济评价和资源资产化管理,开展煤矿区生态环境和环境地质评价,高集成度、高有序度数字化的资源信息.煤田地质勘探是在开发煤炭资源前,通过各种技术手段了解煤层埋藏的具体情况,为开采设计、矿井建设和生产提供依据.在煤田地质勘探工作中,为了更好地揭露煤系,认识煤岩体赋存状态及物质变化规律,完成不同勘探阶段的目的任务和满足工作精度要求,需要各种技术手段和一定的施工方法.随着以数字化和电子化为特色的新技术革命开展,中国煤田地质勘探技术和方法也有了质的飞越.目前,在我国煤田地质勘探工作中,经常采用的勘探技术主要有：钻探工程、地球物理勘探、重磁电及地质雷达勘查技术、测井勘查技术以及遥感技术等.

一、钻探工程

1.绳索取芯钻探技术

绳索取芯钻探技术作为钻探工程中比较重要且运用最广泛的技术手段之一,该技术在运用过程中不断被完善和更新.

绳索取芯钻探技术在20世纪40年代问世,发展迅速,在钻探工作中发挥越来越重要的作用.绳索取芯钻探就是在钻进过程中,当岩心充满岩心管后,在不提出钻杆的情况下,以钻杆为通道,借助于绳索和专用打捞工具,将钻进过程中贮存在内岩心管中的岩心提升到孔外.该技术不需要将钻杆提升到孔外,从而减少了起下钻具的时间,因此,绳索取芯技术是增加纯钻进时间,提高钻进效率的最有效途径之一.

绳索取芯钻探技术可用于钻进各种地层,在6～9级中硬岩层中效果最好；适用于中深孔中采用,但一般情况下,钻孔越深其经济技术效果越好.绳索取芯钻探技术的优点是：钻进效率高；地质效果好；钻头寿命长；减轻劳动强度；降低钻探成本；有利于复杂地层钻进、孔内安全和便于测斜工作.缺点在于：钻杆的内径大而且管壁比较薄,连接强度要求高；钻头壁较厚,切削孔底岩石的面积较大,因此,钻进时碎岩功率消耗较大,钻井液循环压力高.今后该技术还将继续推广,其问题和缺点将会被完善.

2.钻进参数探测技术的推广

在钻探施工过程中,工人大部分情况下是依靠感觉和经验而获得钻进特征,通过对钻进状态的判断来采取用来调整操作的措施.这种主观性的方法需要钻工具有足够的工作经验和丰富的专业知识,不能轻易掌握并且很难形成标准化操作.近年来,通过利用科学技术研究和与对外技术合作,通过各传感仪钻进参数探测系统可以及时准确地掌握钻杆旋转速度,钻进进尺速度,钻杆扭矩,钻进压力,进、返水量,泵压,孔深,泥浆粘度、密度和酸碱度等钻进参数,依据这些参数,钻工可及时、准确地调整操作.不仅大大降低工人劳动强度,还可提高钻进质量和工作效率.随着煤田地质勘探技术的提高,该技术得到越来越广泛的应用.

二、地球物理勘探

在当前煤田地质勘探工作中,地球物理勘探是必不可少的技术手段之一.地球物理勘探主要是用物理方法来勘测地壳上部岩石、构造等来澄清地质问题,寻找有用矿产的新兴科学,是根据地质体的物理性质差异,借助一定装置和专门的仪器来探测其物理量分布规律.地球物理勘探常利用的岩石物理性质有：密度、磁导率、电导率、弹性等.与此相应的勘探方法有：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探等.

电法勘探是根据岩石及矿石电学性质如导电性、电化学活动性、电磁感应特性和介电性等电学性质差异,借助专门的仪器设备观测和研究地球物理场的变化及分布规律,来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法.其主要特点是利用的场源形式多、方法变种多、解决的地质问题多,工作领域宽广.

地震勘探是地球物理勘探中重要的技术手段之一,是通过利用地下介质弹性和密度的差异,通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应,推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法,目前采用最多的是高分辨地震勘查技术.高分辨地震勘查技术通过采用高分辨二维地震、三维地震、多波多分量震等方法,来查明断层落差,圈定煤层分叉合并区、岩浆岩对可采煤层的影响范围及陷落柱分布情况等.

3.重力勘探

重力勘探是测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常以确定这些地质体存在的空间位置大小和形状从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法.重力勘探具有成本低、深度大、轻便快捷获得煤田地质资料的优点.

4.磁法勘探

通过观测和分析由岩石、矿石磁性差异所引起的磁异常,进而研究地质构造和矿产资源（或其他探测对象）的分布规律的一种地球物理勘探方法.在地面磁法勘探中,一般是布置一系列的平行等距的测线,垂直于被寻找的对象（矿体等）的走向,在每条测线上按一定距离设置测点,在测点上测地磁场垂直分量的相对值,测线距与测点距之比从101到11.

在煤田地质勘探中,煤矿与周围岩石的磁性具有明显差异而发生磁异常,地面仪器接收到磁异常后形成数据资料进行保存,然后对该资料进行分析和研究,即可推断出随测区域煤矿的分布规律.

5.地球物理测井

地球物理测井是运用物理学的原理和方法,使用专门的仪器设备,沿钻井（钻孔）剖面测量岩石的物性参数,了解井下地质情况,从而发现煤层、金属、非金属、放射性等矿藏资源.这是煤田地质勘探中不可缺少的手段.

岩石和矿物有不同的物理特性,如导电特性、声波特性、放射性等.在地球物理勘探中相应地建立了多种测井方法,如电法测井、声波测井、放射性测井和气测井等.

三、煤田地质勘探中的遥感技术

目前,在地质勘探中已经形成了煤炭遥感技术体系,遥感技术被应用的领域日趋广泛,如在煤炭资源调查、煤层气资源评价以及煤矿区环境评价,水害防治和监测等方面都得到了应用.煤炭资源遥感技术主要是通过应用航天遥感、航空遥感、地面遥感测试等技术,对地下煤炭资源进行调查和评价,以得到煤炭资源开发利用的可靠信息.

遥感技术具有高效率、低成本、层次性、时相性、波段性以及较强综合性等特点,是调查和评价煤炭资源的重要技术手段.随着遥感技术的进步,遥感传感器种类也不断增多,同时,还提高了遥感图像分辨率,使遥感数据处理和信息提取技术也得到一定程度的发展.可见,遥感技术有着日益广阔的发展和应用前景,在煤田地质勘探中,调查煤炭资源的遥感探测模式和技术方法逐步得到完善.

四、综合勘探方法

由于大部分情况下勘探区地地形地质条件和物理性质等复杂,一种简单的勘探技术很难使勘测结果达到十分精确的水准.因此,根据煤矿区的地形地质条件、构造复杂程度等,可以合理选取多种勘探手段,统筹各项勘查工程布置,将得出的各种地质信息进行综合分析,从而提高地质报告的质量.也就是将钻探技术、物探技术、遥感技术以及测井等技术手段相结合,在勘探区内,运用得出的重磁资料推定煤系的分布范围；用高分辨率数字地震控制断层、褶皱和其他异常体的发育；用钻探结合测井方法验证地震勘探结果,并重点控制煤层的变化.

煤田地质勘探技术手段多种多样,每一种勘探方法都有自己的作用和使用条件,应结合工作实践的具体情况选取适当的方法进行运用,以提高煤田地质勘探的工作效率.

总之,为了推动我国煤炭行业快速向前发展,为了提高煤炭资源勘查的精确程度,保证煤炭开采工作的安全进行,我们应把握时机,加大在煤田地质勘探发展方面的技术投入,鼓励创新,以取得在煤炭资源勘探方面的突破性进展.