煤田地質勘探技術研究

　隨著我國國民經濟的發展以及環境保護意識的增強，國內煤炭需求量將逐步增長，煤炭出口量將大幅攀升，需要優質環保型資源，需要進行煤炭資源經濟評價和資源資產化管理，需要開展煤礦區生態環境和環境地質評價，需要高集成度、高有序度數字化的資源信息。煤田地質勘探就是在開發煤炭資源前，通過各種技術手段了解煤層埋葬的具體情況，為開采設計、礦井建設和生產提供依據。在煤田地質勘探工作中，為了更好地揭露煤系，認識煤巖體賦存狀態及物質變化規律，完成不同勘探階段的目的任務和滿足工作精度要求，需要各種技術手段和一定的施工方法。隨著以數字化和電子化為特色的新技術革命開展，中國煤田地質勘探技術和方法也有了質的飛越。煤田地質勘探以科學技術為依托，緊密結合中國煤炭資源地質條件復雜、勘探程度低、水資源缺乏和環境問題突出等特點，經過60余年的實踐，尤其是改革開放以來的技術攻關和國際合作，逐步歸納、總結形成了一整套煤田地質勘探學科的理論、成熟的方法和具有明顯現代科技特色的技術。
　　
　　1　煤炭資源綜合勘探方法
　　
　　根據地形、地質和物性等條件，合理選擇勘探手段，統籌布置各項工程，嚴格工程施工順序，綜合研究各種地質信息，提交高質量地質報告，這就是近年來逐漸完善的煤炭資源綜合勘探方法。通過采用遙感掃面、物探掃線、鉆探及測井掃點的工作部署，在具體勘探區，采用重磁資料確定煤系分布范圍和基底深度、用高分辨率數字地震控制斷層、褶皺和其他異常體的發育；用鉆探結合測井方法驗證地震勘探結果，并重點控制煤層的變化。通過地震、鉆探和測井資料的綜合解釋研究，可獲得高精度的地質勘探成果。在構造上，能夠控制落差10-15m的小斷層和落差5-10m的小斷點、主采煤層的底板等高線能控制在1％-2％以內。在煤層上，能夠控制煤層的發育特征，并可利用地震波組的波形、多元參數特征和變化趨勢，解釋典型煤層的厚度和宏觀結構類型。在經濟上，大幅度節約了鉆探工作量，鉆孔數減少50％-80％，縮短了勘探周期，勘探成本降低30％-50％，具有明顯的技術經濟效益。
　　
　　2　煤田鉆探新技術
　　
　　傳統的巖芯鉆探仍將是煤炭資源勘探的最直觀手段，只不過隨著綜合勘探方法的采用，鉆探工作量相對減少。伴隨著新技術革命，鉆探將會在自動化程度、操作的靈活性和機械效率等方面有大的進展和提高。
　　一是全面推廣繩索取芯技術。繩索取芯技術就是在不提出鉆桿的情況下，采用內套管的結構，以繩索提出內套管的方式，將鉆進中收集到內套管的巖芯提取到地面后取出。使用該技術，能夠大大減少工人勞動強度，提高效率、提高各項經濟技術指標。該技術在煤田地質系統推廣已有數年的歷史，今后還將繼續推廣普及，并逐步解決推廣應用中出現的技術問題，完普該項技術。
　　二是推廣鉆進參數探測技術。在鉆探施工時，有許多鉆進特征是依靠工人的感覺和經驗獲得的，鉆工是依靠對鉆進狀態的判斷采取措施來調整操作。這種方式人為主觀性大、不易掌握，難以形成標準化操作。通過近年來的科技攻關和對外技術合作，鉆進參數探測系統正在被越來越多的煤礦企業應用，因為它可以通過各傳感儀實時掌握到下列鉆進參數：鉆桿旋轉速度、鉆進進尺速度、鉆桿扭矩、鉆進壓力、進水量、返水量、泵壓、孔深、泥漿粘度、密度和pH值等。鉆工依據這些參數，可及時、準確地調整操作。這可大大降低工人勞動強度，提高鉆進質量和工作效率。
　　
　　3　高分辨率數字地震勘探技術
　　
　　高分辨率數字地震勘探就是一整套以數字方式記錄高質量的地震信號，并經數字處理而獲得高分辨率地震勘探效果的技術方法，它包括在數據采集上采用四小(小藥量、小道距、小采樣間隔和小組合基距)、兩高(高頻檢波器、高頻低截濾波)、合適的井深及準確點位(炮點、檢波點)；在數據處理上強調噪聲衰減、子波長度壓縮及精確的疊加和偏移，最終獲得高信噪比、寬帶的高頻信號，使得小型煤田構造和異常清晰的顯出。
　　從1985年開始至今，高分辨率數字地震勘探技術在地質綜合勘探和地震補充勘探實踐中得到不斷完善和發展。通過地震補充勘探，查明規模較小的斷層、褶皺及其他異常體，以使得設計部門能夠及時優化、修改設計，包括：
　　
　　1)改變開拓方案，調整井筒位置和生產能力；
　　2)修改采區設計，如工作面位置、走向及長度；
　　3)修改主要巷道位置，調整礦井邊界等。
　　這些成果保證了高產高效礦井的高速高質量建成，避免了因地質資料而帶來的贏接經濟損失。目前，該項技術已得到廣泛承認，并被越來越多的煤礦業主，包括虧損煤礦和地方煤礦業主的承認和采用，一場全國性的地震補充勘探和采區地震已經興起。
　　近年來，隨著用戶要求的逐漸提高和大容量高速計算機的發展，使人們能夠對海量的地震勘探數據進行處理，這才使得三維地震勘探技術得以提出和飛速發展。三維地震勘探技術能夠將探測小構造的程度大大提高。由于那些條件較好、啟用三維方法較早的礦區大受益處，從而使其他一些煤礦或待開發井田的業主開始要求進行三維地震勘探工作，由二維轉向三維的大趨勢已不容置疑。在二維地震勘探技術推廣中，目前正在進一步通過增大主頻波來提高分辨率以探測更小的斷層，完善山區地震勘探方法，研究總結黃土垣區勘探方法和地震勘探成果解釋等方面，進一步發展和拓寬二維勘探技術，以期更好的為煤炭生產用戶服務。三維地震勘探由于工作量大、成本高、技術成熟度低等因素，近幾年已經通過推廣體積解釋技術、深度域代替時間域、模型技術的廣泛使用、約束反演的使用、山區三維地震問題的解決、縱橫波聯合勘探的推進、多道三維地震勘探技術的開發、現場實時處理的應用等一系列方法和手段，得到逐步完善和發展，進一步提高了精度、降低成本、提高工作效率、最大限度滿足用戶的需求。
　　
　　4　煤炭遙感技術
　　
　　煤炭遙感技術是一項將空間遙感應用于探測與煤田地質和煤炭工業有關方面的高新技術，具有實時、準實時、快速、客觀、整體性強的特征。近年來，伴隨著計算機軟硬件的飛躍有了突破性的進展，逐步形成了較為完整的煤炭遙感科學體系，在煤田自燃環境監測、煤礦區環境監測、煤礦區水資源調查、煤炭資源調查、中小比例尺填圖和區域地質研究等方面取得成功，并逐漸同物探、鉆探一樣，成為煤炭資源勘探的一種手段。目前，煤炭遙感正在繼續沿著和GIS及GPS有機結合的方向，在計算機支持下，建成準實時性、半自動化、半智能化的中國煤田地質和煤炭資源調查信息系統，中國北方煤田自燃環境監測信息系統，中國煤礦區環境監測信息系統，煤礦區水資源調查信息系統，煤炭生產控制與土地復墾監測信息系統，并形成網絡化、可視化和社會化的信息產品，為煤炭工業的可持續發展提供科學決策依據。