探析煤矿地质勘探技术方法

[摘 要]煤矿地质勘探中,通常以钻探工程和坑探工程为主,辅以地球物理勘探和地球化学勘查.本文作者主要重点阐述如何综合运用多种方法进行煤矿地质勘探.

[关 键 词]煤矿地质勘探方法技术方法

中图分类号：X752文献标识码：X文章编号：1009914X（2013）34059501

1煤矿地质勘探的可行性与比选性工程方案

煤矿地质勘探是煤矿开采的前提,搞好地质勘探,可以有效地防止煤矿开采时地质灾害的发生,保证生产的安全进行,保护人民群众的生命财产安全.地质勘探方法有多种,但是每种方法都有一定的局限性,因此在使用中应该将多种方法综合起来使用.

煤矿地质灾害危害巨大,它不仅严重影响煤矿企业的经济效益,而且还会带来很坏的社会效应,严重威胁煤矿周边人民群众生命财产安全.目前,我国煤矿的主要地质灾害有瓦斯突出、矿井突水、采空区塌陷灾害和陷落柱与断层.由于煤矿地质勘探的可行性和比选性工程方案能为常见的地质灾害的防治提供必要的地质资料,从而避免灾害的发生,因此,煤矿地质勘探对于煤矿生产必不可少.

地质勘探主要应用地球物理方法,其中用得最多的是以下几种：

①地质雷达法.该方法是近年来发展起来的新兴地学技术,不论是在环境、工程还是煤矿地质等的探测中,都有广泛的应用.该技术的原理是：首先发射高频电磁波,并用一定的接收装置接收返回的电磁波,然后通过分析接收到的反射波的时间与位置等参数来研究地质结构.近年来微电子工艺迅速发展,地质雷达探测法将逐渐向便携化和高精度化的方向发展.

②瞬变电磁法.瞬变电磁法简称为TEM法,是一种时间域人工电磁感应方法,也是近几十年迅速发展起来并广为应用的一种新的电磁法.

③直流电测深法.该探测法是一种以地下介质间的导电性差异为基础来研究岩石及其视电阻率的方法.除了以上三种外,其他用得较多的地球物理方法还有大地磁电阻率法、高密度电率法、重磁勘探法和三维地震勘探法等方法.

若单独使用,任何一种地质勘探方法都有其局限性,只能获得煤矿的某一个或几个方面的地质信息,而不能把整个煤矿开采范围的地质结构都探测清楚.因此,为了能够更好的了解煤矿的地质信息,为煤矿开采中减少地质灾害打下基础,应该尽可能地联合使用多种探测方法.下面本文就对该问题进行一点浅显的探讨.

2煤矿综合地质勘探方法

将多种勘探方法结合起来,充分应用多种物探,地面测绘乃至钻探等方法的优点进行地质勘探的方法,就是综合地质勘探方法.显然,综合利用多种方法可以充分利用每种方法的优点,并克服每种方法单独使用的不足,达到点、线、面结合,立体化、多参数、多层次地综合勘探的目的.应用多种方法综合勘探时,应该遵循以下原则：①先地面后井下；②地面勘探时,先钻探后物探；③井下勘探时,应该物探与钻探相结合.

2.1采区地面的地震勘探

在地质勘探的最初阶段,煤矿企业一般应该采用地面地震勘法,对准备开采的矿区进行详细的勘探,取得第一手资料.主要任务是断层发育规律、地质构造形态等.摸清楚底板起伏形态和煤层赋存状况,准确判断含水岩层的富水性,并相应地制定出矿区发生水害的预防策略.此外,在采区范围内的小构造（譬如采空区的空间分布形态、落差5m左右的断层、陷落柱等等）也是地面地震勘探阶段需要勘探清楚的对象.地面物探法探测效率高、操作施工简单,但是受到地表条件的限制因素的影响很大,适用范围受到了一定的限制.

2.2微动测深勘探

该勘探技术是一种比较新型的探查地质构造的地球物理勘探技术,该技术的原理是：一般通过天然场微动信号与数据处理和分析手段来提取面波信号,然后利用反演来获得地下S波速度结构.根据不同的观测形式,微动测深探查通常分为下列几种形式：

（1）单点勘探.单点探测需要布置观测台阵,这也是单点勘探的最大特点,台阵由两个大小不一、内部接有正三角形的同心圆组成.在两个圆的圆心以及圆周上内接正三角形的顶点处,均布置有微动观测仪.在单点勘探中,台阵的大小与勘探深度成正比关系.如果勘探要求的深度大,可以增加同心圆,使观测台阵的观测点增多.

（2）测线勘探.单点勘测指适用于小面积的勘探,当需要进行大面积的勘探时,这样单点勘探就不适用了.这时候要想获得S波速度剖面成果图,该怎么办呢?答案是：可以采用测线（剖面）观测系统.测线勘探具体方法为：根据一定的间距,在煤层的测区内设置测线,达到二维微动测深勘探的目的,同时能够反演测区三维S波速度结构.

（3）平面探查.该法一般用于非常精细的勘探.煤矿企业应该根据自己的需要,结合企业实力等考虑是否采用该方法.如果资金充足,仪器数量较多,并且企业对勘探的结果要求比较精确,则可以采用此法.

2.3综合物探法与井下钻探

井下钻探优点众多,如不受地面条件限制,投资少、经济合理、针对性强、工程量小、工期短、水压水量直观等.正因如此,井下钻探成为矿井防治水的重要手段之一.在勘探放水试验时,利用这种方法可以对主要含水层的富水性达到宏观控制.具体做法如下：第一步,利用各种物探方法探明矿区局部导水构造、局部富水带和隔水层变薄带；第二步,用少量的钻探手段来验证探测结果是否正确.重点布置注浆改造、疏水降压等治水排水工程.具体有下四种方法地震层析成相技术（也称为弹性波CT）、瞬变电磁法（也称作TEM法）、井下直流电法法和瑞利波法.在有些煤矿矿区,底板岩溶水害对煤矿的威胁尤为严重,针对这种情况,应该采用各种规模的放水试验来探查其水文地质条件,同时利用多种物探及钻探的手段对局部水文地质异常区加大勘探力度,这样一方面各种勘探方法可以相互验证,提高勘探的准确性,另一方面,也可以获得更为详细的地质资料,提高勘探的精确度.

结束语

煤矿地质勘探方法的使用范围是有限的,煤矿企业在对矿区的地质勘探中,必须将多种勘探方法结合起来使用,才能取得满意的效果.为了能够充分掌握地下煤层的深度和厚度、断层分布以及岩溶裂隙发育带的分布等地质信息,应该大力运用矿井物探、地面钻探、井巷工程、三维地震、瞬变电磁等勘探技术,取得多元数据并进行综合分析.此外,还应将基础地质勘探手段与地理信息系统技术充分结合起来,建立起矿区的预测与评价的模型,从而更好地怎么写作于后面的煤矿采掘工作,保证煤矿生产的安全进行,提高企业的经济效益.