煤田地質勘探技術發展分析

      1.從山西煤炭資源儲量及開采看煤田地質勘探的重要性
　　1.1山西煤炭資源儲量
　　山西是煤炭資源儲量大省，煤炭資源具有儲量十分豐富、分布范圍廣泛、煤類品種齊全、煤炭品質優良、開發條件較好等特點。2003 年山西第三次煤田預測資料，全省2000米以淺預測煤炭總儲量約為6600億噸，占全國煤炭資源總量的11.9%，僅次于新疆和內蒙，總儲量居全國第三位。山西煤炭資源儲存范圍分布廣泛，在全省119個行政縣（ 市、區）中，儲存煤炭資源的有94個，占79%，其中，煤炭年產量在百萬噸以上的縣（ 市、區）有68個。山西煤炭資源的煤類品種齊全，從低變質煤、中變質煤到高變質煤，省內均有分布，煤炭種類分布具有從北向南，煤的變質程度逐漸增高的特征，依次分布著低變質煤、中變質煤、高變質煤。山西煤炭品質優良，據中國煤炭分類國家標準，山西擁有14個牌號的煤種，在市場上具有極佳的品牌效應。如大同煤田的弱粘結煤享譽中外，河東煤田的主焦煤被譽為煤中“精粉”，沁水煤田的“蘭花炭”作為化工用煤的佳品而聞名遐邇。山西煤炭資源開發條件較好，寧武煤田平魯一帶煤層埋藏淺，適宜露天開采，其它地區多為中厚煤層，總體地質構造簡單，煤層厚度穩定，瓦斯含量不高，適宜井工開采。
　　1.2煤田地質勘探的重要性
　　山西具有得天獨厚的煤炭資源儲存優勢，是我國重要的煤炭生產供應基地，煤炭在中國的能源中處于十分重要的地位，煤炭工業的生產技術、安全狀況、健康發展，關系著經濟和社會發展。煤炭工業的建設和發展離不開地質勘探，煤田地質勘探作為煤炭工業的開路先鋒，是運用地質科學和技術手段來分析、探測煤礦床，為煤礦設計和建設以及煤炭生產提供可靠的地質資料，使煤炭資源能夠合理利用和順利開發為煤炭安全高效生產提供服務。其主要任務是：查明煤礦床范圍內礦體的分布特征；查明礦體地質構造特征；查明煤炭的儲量、種類、質量、工業品級及其空間分布規律；查明礦床開采技術條件、水文地質條件以及礦區自然、經濟條件。煤田地質勘探對于如何高效合理地開發應用煤炭資源、規范開采秩序、抓好煤礦安全生產、保護生態環境、促進煤炭企業可持續發展，有著十分重要的作用。在現實生產實踐中，一段時期以來，受“重開采，輕勘探”的思想影響，煤田地質勘探沒有得到應有的重視，以致于煤田地質勘探工作明顯滯后，甚至一度陷入困境。近年來，對煤田地質勘探工作的重要性認識逐步到位，煤田地質勘探工作正在走出困境，呈現出良好的發展勢頭。
　　2.煤田地質勘探技術發展趨勢分析
　　當前，我國煤田勘探技術手段主要有鉆探工程、坑探工程、地球物理勘探、地質填圖、遙感地質調查等。近年來，鉆探仍是獲得第一手地質資料的重要手段；物探儀器更新迅速，日新月異，靈敏度、分辨率、精確度越來越高，物探方法向多維、多參數測量、多方法組合發展；計算機和信息技術將普及到地質勘探技術的各個專業、運用到整個勘探系統。
　　2.1遙感地質調查技術大力發展
　　遙感地質是遙感技術在地質中的應用，是研究地質科學的一種新興手段。目前國際上常用的遙感技術手段主要有：攝影遙感、電視遙感、多光譜遙感、紅外遙感、雷達遙感、激光遙感、全息攝影遙感等。
　　遙感技術在地質調查中已經得到了普遍的應用，其具體應用就是像片的判讀，其中包括航片（可見光航空像片）、衛片（多光譜衛星像片）的判讀。該技術在地質填圖、地質構造解釋、找礦標志判別及動態分析方面的研究應用，高分辨率衛星圖像、礦山GPS定位技術、數字航攝技術、地質勘查GIS技術等一系列現代化技術手段研究與應用，將使地質勘探技術進一步實現現代化。地質填圖作為最基本的技術手段，是煤炭資源普查與勘探最基礎的工作，它的主要目的是對含煤地區進行全面的地表地質研究，調查含煤區的地層、構造、主煤層和煤質及其他有益礦產的情況，為以后的地質工作指出方向。地質填圖已由傳統老舊的羅盤、錘子、放大鏡三大件被先進的GPS導航、筆記本電腦和數碼相機所取代，向數字化方向深入發展。
　　2.2煤炭地質勘探技術信息化迅速推進
　　加強煤炭地質勘查主流程信息化系統技術的研究并廣泛應用，大力推進煤炭地質勘查數據采集、研究和地質報告編制的信息化建設，是煤田地質勘探技術發展的必然趨勢。現代信息技術的發展與應用對煤炭勘探開發技術產生巨大的推動作用，使勘探專業發生了巨大的變化。目前已實現用人機對話方式處理和智能分析顯示地質勘探數據。此外，一些能在現場作預處理和自動控制各項操作的物探儀器、三維可視化技術、虛擬現實技術、數據銀行和數據倉庫技術等正在加快研究和開發。隨著這些先進的儀器設備和信息技術在地質勘探中的應用，必將極大地提高地質勘探的效率，對地質勘探產生深刻的影響。
　　2.3采用綜合方式進行地質勘探
　　（1）采區地面地震勘探。地震勘探是利用地下介質彈性和密度差異，通過觀測和分析大地對人工激發地震波的響應，推斷地下巖層的性質和形態的地球物理勘探方法。采區設計前，采用地面地震勘探手段，查明采區構造形態和斷層發育規律、煤層賦存狀況和底板起伏形態，評價影響開采的含水層富水性，并提出防治水害的措施，為采區設計提供可靠的地質資料。同時，需要進一步查明采區范圍內的小構造，根據采區銜接的要求提前布置實施。三維地震技術將不斷發展，多維多分量地震勘探技術研究將進一步深化，地震勘探技術能力和應用范圍將繼續擴大。
　　（2）微動測深勘查。微動是一種在空間域和時間域都極不規則的震動現象。微動測深勘查方法是利用自身體波和面波不同震動這一優勢反演地下地質結構。微動測深勘查主要有以下幾種： 　　1）平面探查。在礦區或者要求更精細的勘探，該勘探的條件是在儀器數量足夠多的情況下完成的，并需要反向推測測區三維體，從而通過速度異常體或者面描繪出三維態勢。2）單點勘查。主要是單點勘查方式觀測臺陣，一般由兩個不同半徑的同心圓組成，在圓心和圓周上內接正三角形頂點處各設置一套微動觀測儀。這種觀測方式勘查深度與臺陣的大小成正比。根據勘查深度的要求，可采用由3個或3個以上不同半徑的同心圓組成觀測臺陣。
　　2.4開發井下勘探技術
　　地面勘探技術已經是一項成熟的技術手段，如何將地面勘探技術成功地轉移到煤礦開發井下，是世界各國一直在探究的課題。包括：利用瑞雷波進行獨頭巷道超前探測、應用槽波探測工作面內部構造、利用聲發射技術預報煤與瓦斯突出危險區和利用微震觀測確定“三帶”發育高度等，由于煤層密度比上下圍巖小，煤層是一個典型的低速槽，并且伴隨著探地雷達技術的迅速發展，國外已經成功開發出一種能定量研究巖體、準確確定巷道周圍裂隙帶以及斷裂帶深度特征的Rock 雷達系統，代替了一些過時的應用技術。因此，從科技發展角度出發，煤礦井下物探技術將是煤田地質勘探技術的重要發展趨勢。
　　2.5發展水平鉆進技術
　　隨著社會的進步、經濟的發展，我國城市規模不斷延伸，城市基建就需要非開挖技術的出現來解決施工等現實技術問題。水平定向鉆進施工技術，又稱HDD施工技術，是我國非開挖方法中最快速、技術最先進、設備最完善、應用最廣泛的方法。水平鉆進技術，不僅能在井下沿煤層定向鉆進，還能在地面沿垂直―圓弧―水平線軌跡進入煤層鉆進，該技術加快了煤田地質勘探速度，提高了勘探效率，節約了勘探資金。
　　3.對煤田地質勘探技術發展的幾點建議
　　《國務院關于促進煤炭工業健康發展若干意見》明確指出，要加大煤炭資源勘探力度，增強煤炭資源保障能力，依靠科技進步，提高地質勘探精度，保障地質勘查質量，為合理規劃和開發煤炭資源奠定基礎。國務院對煤炭資源勘探工作高度重視并提出了更高的要求。要深入貫徹落實國務院文件精神，必須用科學發展觀指導地質勘探工作，大力提高地質勘探創新能力，運用現代地質理論，發展高新技術，全面提升煤炭地質勘探能力和服務水平。
　　3.1爭取優惠政策，加大地質勘探力度
　　根據各地煤炭資源分布特點、勘探技術和開發現狀，充分利用已有扶持政策，積極爭取各級政府對煤炭資源勘探的優惠政策，進一步加大煤炭資源勘探力度，多渠道融納資金，查明煤炭資源的家底，為煤炭工業可持續發展提供科學依據和優良服務。各級決策層首先要徹底轉變重開發、輕勘探的思想觀念，提高對煤田地質勘探重要性認識，為煤田地質勘探健康可持續發展給予大力支持。
　　3.2依靠科技進步，提高地質勘查質量
　　要提高地質勘探精度和質量，必須依靠科技進步，研究地質理論，發展地質理論，大力引進和研究開發各種現代高新技術和儀器設備，用現代地質理論和科學技術武裝地質勘探，進一步充實、完善、改進地質勘探技術方法和手段，為煤炭資源調查、煤田地質勘查以及相關的煤層氣、水資源評價提供理論和技術支撐。
　　3.3深化體制改革，提高地質勘探創新能力
　　要進一步深化煤田地質勘探體制改革，盡快形成可持續的煤炭資源保障體系，建立煤炭地質勘查新體制、新機制、新體系和煤炭資源管理新秩序，以增強地質勘探活力和動力，提高地質勘探的創新能力。
　　3.4利用多種渠道，加強地質勘探人才隊伍建設
　　充分利用各級教育機構和地質院校的教育資源優勢，大力培養地質勘探技術人才，充實地質勘探隊伍，有效解決地質勘探技術人才緊缺、隊伍老化、數量不足、質量不高的問題；通過各種方式對現有勘探人員開展技術培訓，不斷更新知識，提高技術業務素質；制定優惠政策防止地質勘探人才流失，吸引優秀人才；加強國際國內地質勘探技術合作和交流，及時了解和掌握當前地質勘探的新動態、新知識、新方法、新手段；鼓勵和支持地質勘探職工自學成才，為他們的學習和工作實踐提供良好的環境和條件。
　　3.5重視生態建設，為環境保護提供相關調查評價
　　加強環境保護的地質調查研究，對因礦業開發引發的煤層自燃、環境污染、地面塌陷、山體滑坡等地質災害，要加強調查評價。
　　3.6加強煤層氣勘探開發
　　煤層氣作為新型潔凈能源，可降低大氣污染，減少溫室效應。煤層氣的開發與利用，在為我們提供潔凈能源的同時，還可減少礦井瓦斯排放，降低煤礦安全事故。
　　4.結語
　　煤炭現代化生產對煤田地質勘探提出了更高的要求，我們要清醒地看到，我國煤田地質勘探技術雖然發展迅速，但與發達國家的先進技術相比，尚存在一定差距。因此，必須進一步加快我國煤田地質勘探技術的發展速度，滿足我國高產高效采煤工業生產的需求。基于煤炭在中國能源中的重要地位，國家對煤炭資源勘探和開發利用技術發展高度重視，大力鼓勵支持科技創新，相關科研機構和生產企業不斷加大對相關技術、裝備的研發力度，煤炭資源勘探的技術水平和勘查精度以及對煤礦安全高效生產保障的能力正在逐步提高，發展前景十分廣闊。