煤田地质工程勘探探讨

汪国武

(安徽省煤田地质局，安徽 合肥 230088)

由于我国地形复杂，煤田地质工程勘探难度大，而对煤炭资源的需求不断增加，煤田地质工程勘探任务加重。目前，我国煤田地质勘探工作面临资源枯竭、深层勘探开采技术有限以及勘探质量管理等问题。因此，煤田地质勘探行业必须要采用地质勘探科技成果，构建新型的煤田地质勘探体系，这对于煤田地质勘探工程以及煤田工业的发展都有着深远的意义。

1 煤田地质工程勘探内容和现状

1.1 煤田地质勘探内容

煤田地质勘探是一项既复杂又精细的工程，涉及到地质勘查设计、施工、管理等多个部门，所以开展煤田地质工程勘探需要多个部门人员的配合，一次勘探工程需要动员大量的人员来协调设计、施工、管理工作，具体来说，地质勘探内容也包括以下三个方面：

首先是煤田选址勘探，煤田地质勘探必须要选择合适的地址，以保证勘探工作的顺利开展；其次是地质勘探图纸设计，全面勘查煤田所在区域的地质状况、水文条件，科学设计施工图纸，可为施工安全提供保障；再者是工程勘探施工环节，这一环节主要涉及煤田钻井施工。

1.2 我国煤田地质工程勘探现状

近年来，随着我国经济的不断发展，对煤炭资源的需求量越来越大，煤炭出现了紧俏和价格上涨的局面，这刺激了煤炭生产。我国东部属于老矿区，开始着重挖潜改造和超能力生产，并逐渐朝中西部地区扩张，力求开拓新的煤炭开采区，中西部地区也开始有了较大规模的煤矿，煤炭资源生产能力大幅提升，这也得益于煤田地质工程勘探工作的发展，然而，在地质工程勘探过程中仍然存在很多亟待解决的问题。

首先，是勘探设备监管问题，新矿区的开发必须要充分发挥先进勘探设备作用，尤其是煤田地质工程勘查，设备的重要性更是不言而喻。但是在实际中，仍存在设备更新不及时，老化严重，设备参数不符合技术标准等问题。设备的制造偷工减料，设备采购管理不严格等，都会影响地质勘探工作的良性发展。

其次为技术人员综合素质偏低，煤田地质勘探对于技术人员的素质要求非常高，因为主要的操作需要依靠技术人员完成，所以说技术人员综合素质高低直接影响煤田地质勘探的质量，不论是一线的技术人员，还是室内技术工作人员或勘探质量管理人员都必须具备较高的职业素质。然而从我国当下煤田地质勘探领域人才现状来看，人才管理缺乏严格的制度保障，导致一些素质不高的操作人员未能按勘探工程标准操作，影响煤田地质勘探的精度和进度。

2 煤田地质工勘探技术应用

目前我国煤田地质勘探技术水平处于世界领先地位，勘探技术有以下几种。

2.1 地震法

地震法就是利用煤田岩石内部条件和密度的差异，利用人工激发地震波的方法来开展探测工程，使人工激发地震波在地下传播，在此过程中地震波碰到弹性界面会发生反射、折射，然后借助检波器来收集地震波信号，利用收集到的信号数据来确定震源、检波点，同时还能够了解地震波所经过的地下岩层性质及其关系。图1显示的即为地震波工程勘探原理。

国内煤田地质勘探多用高分辨的地震波勘探技术，例如二维地震、三维地震以及多波分量地震，借助高分辨率地震波勘探能详细了解地质断层的落差，精确地确定煤层分叉合并区以及岩浆岩等可采集煤层影响范围和陷落柱分布状况，划分奥陶系灰岩岩溶裂隙发育带等，如图1所示。直达波就是人工激发的地震波，而反射波和折射波都是地震波在遇到弹性界面的时候所反射回来的信号数据，地质工作人员可以根据这些信号数据来了解地下层分布状况以及煤层深部的形状特点。

2.2 磁法勘探

磁法勘探与地震法勘探都属于地球物理勘探技术的一种，地震法是借助地震波来进行煤田地质勘探，磁法勘探是通过对岩石、矿石磁性差异所产生的磁异常检测，分析不同区域的矿产资源情况和地质构造，通过资源分布规律和地质构造特点来进行煤田地质勘探的一种物理探测技术。

磁法勘探煤田地质状况勘探时，首先要布置等距测线，测线的设置要垂直于煤田矿体大致走向，每一条测线上等距设置多个测点，测量磁场垂直分量相对值，测点距和测线距按照1∶1～1∶10设置。由于煤矿和岩石磁性明显差异产生磁异常现象，磁法勘探借助地面测量仪器接收磁异常数据，通过对这些数据的分析就能够判断出测量区域煤矿分布情况和分布特点。

2.3 绳索取芯钻探技术

绳索取芯钻探技术适合6级中硬层到9级中硬层煤田岩层底层矿产钻探。这种钻探技术在中深孔底层应用中，钻孔的深度和钻探技术操作效果成正比，应用时需要注意以下几个方面：

(1)钻孔结构设计需要考虑钻孔深度和地层状况，对于深层煤炭勘探或者复杂地层地质勘探需要加大技术套管口径，适当增加钻具环空隙，预留孔径用于技术处理；

(2)使用低固相或者无固相聚合物泥浆，尤其注重泥浆调配和处理，重点性能有一定的标准，如泥浆含沙量在0.2%～0.4%之间，失水量在16～30 mL/h，pH值在8～9之间；

(3)绳索取芯施工过程中，注意内外岩芯配合间隙，内外岩心管弹卡室间隙控制在2 m左右，钻头配合间隙控制在3 m左右，上下钻具禁止带内管，避免由于水位下降引起井壁不稳定现象，并且钻进过程要考虑钻孔深度和泵压产生的影响。

2.4 重力法煤田地质勘探

重力法勘探是通过测量与围岩存在密度差异的地质体在其周围所引起的重力异常来确定地质体空间位置，进而判断勘探区域地质构造和矿产分布状况的一种物理勘探法。重力法尤其适合圈定含煤盆地的边界范围，确定含煤盆地基底深度，通过分析含煤层析构造断裂情况确定煤层深度。因为煤系地层密度通常地域围岩密度，密度值一般在1.5～2.2 g/cm3，密度值的不同引起煤层和围岩出现较为明显的密度界面差异，而煤层地层大多为层状分布，所以使用重力法可勘查煤田地下岩层密度或横向重力变化情况。借助密度值的变化确定煤层厚度，便于横向重力变化对煤矿储量做出定性和定量推断。并且重力法还可以同时勘探煤田地下水状况，通过对煤层环境进行详细分析。

3 结 论

总的来说，煤田地质勘探工作对于推动国家经济发展和能源供应有重要的作用，作为主要的应用型能源，煤炭资源也是工业发展以及生产生活的保障资源，了解一个煤矿的矿床特点、资源分布情况、地层状况需要结合不同的地质勘探技术，来为煤田地质工程勘探提供技术支持。