煤田地质勘探的主要技术手段

[摘 要]在煤田的开发建设中,地质勘探具有十分重要的意义.同样在煤矿的开采以及相关产品的加工转化上,地质勘探也起着基础性作用.因此,煤田地质勘探的技术手段在整个勘探的实施过程中具有至关重要的作用.

[关键字]煤田地质勘探技术手段

[中图分类号]P624[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-1-153-2

1遥感地质调查

遥感地质调查主要包括摄影遥感、多光谱遥感、红外遥感、雷达遥感等几种方法.通过遥感技术的应用,可以得到充分的图像数据,而且还包括高分辨率、高精度定位的立体观测面貌,使前期对于地质的勘察、地型的勘测以及覆盖区地下构造的形态及地层、断层延伸走向等信息具有明确的认识.通过与地面、地下信息的相关性,已然成为普查勘探的信息源.在户外操作中,将遥感与地理信息及全球定位系统相关联,通过彩色立体观测地貌图就可以对信息进行踏勘以及定位.在众多遥感方式中,可见光航空像片和多光谱卫星像片是一种最为有效的技术手段,它可以对地质填图、地质构造解译、找矿标志判别及动态分析上提供全面详细的信息,应用广泛.

2地质填图

作为矿产普查以及煤田地质勘探的基础,地质填图的作用非常重要,同时它也是一种十分科学有效的技术手段.地质填图是在含矿的区域,利用科学的地质勘探方法对地表进行全面的地质考察,主要研究煤田的地层、构造、煤层、煤质及其他矿产等相关情况.地质填图主要是通过编制地质图、地质剖面图、地层与含煤地层柱状图等,来对矿产资源进行普遍调查,同时为煤田地质勘探各阶段编制设计提供理论依据.由于不同位置的地质构造不同,其复杂程度以及地形条件也各不相同,所以在煤田地质勘探过程中,也将针对各个阶段提出不同的任务要求.同时,在设计过程中,地质填图的比例也应当根据实际情况有所变化.通常采用的比例尺主要有三种类型,即小比例尺、中比例尺和大比例尺,将根据各种类型的地质研究精度和内容来进行确定.在一些特殊区域,除了采用地质填图外,还应当与遥感法联合使用,使地址勘探更为有效.

3坑探工程（山地工程）

在地质勘探中,坑探工程也是非常重要的方法之一,这种方法通常在煤田的暴露区或半暴露区使用.通常坑探工程的开展要先于地质测图,这样能够使地表地质研究与观察更为准确,同时也能够使地质图的测绘精度和研究程度有所提升.坑探工程的目的是通过揭露被表土所覆盖的含煤地层,对煤层取样并对其煤质进行研究,进而充分了解煤层的产状要素及地质构造.但是在一些特殊地区,地质构造、煤层变化和水文地质条件都及其复杂,而且周边的矿产资源也极度匮乏,在这种情况下,要想建井并顺利生产,就要建设部分勘探井、兼作生产巷道,使用一边探一边采的方式来进行施工.

4钻探工程

在我国,目前最深的煤田勘探钻孔可达1500m左右.根据从孔内得到的岩、煤心等样品进行观测研究,来得到相应的地质资料,在勘探阶段的应用是最为广泛的.

4.1按钻探施工的深度进行划分

⑴浅孔.在施工过程中,使用手动旋转钻、钢丝绳冲击钻、汽车钻等,钻进的深度约为0-20米、20-50米,汽车钻钻深约为100米左右.在掩盖地段用以了解第四系覆盖层的厚度,及追索含矿地层和矿体露头等相关情况.

⑵深孔.在进行深孔施工时,机械旋转岩心钻机是最常用的设备之一.深孔的主要目的是为了揭露整个含矿地层和矿体,控制矿体构造,采取岩矿心样以及进行抽水试验等等.

4.2根据钻进方位与铅垂线的关系进行划分

⑴直孔.所谓直孔,就是垂直地表向下钻进的钻孔.直孔通常在平缓的地面或倾斜角度小于6°的情况下使用.但是当倾斜角度大于6°时,如果第四系覆盖层过厚,在钻探技术上不能使用斜孔的情况下,应当采用直孔.在钻探技术当中,直孔也相对容易,而且其岩、矿心采取率也比较高,所以在煤田普查与勘探中,大多数情况下都会采用直孔钻进的方式.

⑵斜孔,也就是定向孔.在钻孔时,很多时候都受到了地质条件的影响,所以需要以一定的方向和倾斜角向下钻进的钻孔.当地层倾角大于60°,而且含煤地层之上的覆盖层相对稳固且不太厚,此时应当采用斜孔的处理方式.施工时,钻进方向应当垂直于地层层面,并与地层倾斜方向相反,钻孔与直线的夹角小于30°为宜.

4.3根据地质任务不同进行划分

第一是探煤孔,也就是储量孔.以此来揭露含煤地层,进而来掌握煤层的厚度、结构与埋藏深度,同时进行煤样采集以及简易的水文地质观测.第二是构造孔.构造孔通常是用来对地质构造的查明与控制.第三是水文孔.水文孔是专门用以查明水文地质条件的抽水或注水的孔及其配套的观测孔.对于水文孔而言,需要有专门的钻进技术,例如清水钻进、多层套管以及相关的抽水试验等.第四是水源孔.顾名思义,水源孔就是为了寻找并解决水源而施工的钻孔.第五是取样孔.在对掩盖式煤田进行勘探时,在周围没有生产矿井或者小矿山来提供工艺试验资料以及煤质变化资料的情况下,想要使采集的煤样能够满足试验所需要的重量,就需要进行大口径的钻孔.第六是井筒检查孔.井筒检查孔主要是为了满足矿井井筒的设计和施工的地质资料需求,进而在井筒或者井筒附近专门钻的检查孔.第七是定位孔.在通过地震勘探时,需要得到标准层的深度和形态,所以需要用钻探来确定主要矿层的层位而施工的钻孔.第八是验证孔.验证孔的目的就是为了验证地面物探成果的准确与否,因而钻开的检测孔.例如,地震勘探所解释的断层,就要通过钻探来验证,确定其是否存在及产状及落差等等.第九是专门工程地质孔.在井下大巷设计和施工时,为了提供准确的地质资料情况,从而设计了专门工程地质孔.

在对煤田地质勘探的设计上,尽可能的小投入大收获,提高资源的利用率,达到一孔多用事半功倍的目的.在一些地质条件较为成熟的区域,应当使用更加科学合理的方式,如不取心钻进、测井解释法等.不取心钻进是指全孔以及部分层段的不取心,通过这种方式提高了孔的钻进效率,同时也使地质勘探进行提升.

5地球物理勘探

地球物理勘探是一种寻找煤层并且解决地质问题的技术手段,它主要是通过岩土及矿体的密度、磁性、电性、弹性以及放射性等相关物理性质,以及岩土对物理场的异常进行判断.在矿产的普查以及地质勘探工作当中,具有广泛的应用.限于篇幅,下文将对几种比较常见的地球物理勘探技术进行简单介绍.

首先,地震勘探技术.其主要适用于煤田勘探、石油及天然气勘探、地壳研究以及工程地质勘探等领域.地震反射勘探技术就是以地震波折射原理为主要依据,通过对大地对人工地震波响应的观测及分析,对地下岩层性质及形态进行推测的一种地震勘探方法.

其次,地震折射技术.所谓地震折射技术主要是利用地震波折射原理.利用人工激发地震波传导至地下后遇到不同性质的介质所产生的折射进行地下岩层性质及形态分析及预测的地震勘探方法.通常情况下,地震折射技术主要应用在速度高于其上部层次速度的地层,但在实践中,地震折射技术受到地层速度结构、探测深度、效率以及解释精确度等限.

第三,磁法勘探.就是通过对地下岩体异常进行探测,观察岩石及矿石等勘探对象自身在磁性方面的不同所导致的磁异常,以明确地质状况,研究地质构造以及矿产资源分布情况的地球物理勘探方法.而所谓电法勘探就是以地壳中不同种类的岩石或矿体自身所具有的诸如导电性、导磁性等电磁学性质以及电化学特性的不同为主要依据,观察和分析天然或人工电场、电磁场或者电化学场在空间中的分布规律以及相应的时间特性,以探明有价值的矿床、明确地质构造并有效解决地质问题的一种地球物理勘探技术.

6小结

在对勘探手段的考虑时,应当注意以下几个方面.首先应当注意勘探任务以及勘探的时间要求,同时还应当对煤层的规模、产状、形状以及其重要组分的分布、组分的均匀程度以及构造变动等一系列地质条件进行勘测.同时,地形、气候、水源等经济地理条件也要给予重视.然后,针对煤层埋藏深度、煤层特征、岩石的含水性、工程地质特征等矿山开采技术条件也应当重点考查,例如一些规模大、形态简单、产状平缓、煤层空间分布均匀的煤田,其地形、水文和工程地质条件很好,在任务时间紧迫时,就应当采用钻探手段.通常来讲,也可以将多种勘探手段综合使用,在面对具体问题时,应当具体分析,灵活运用.