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[摘要]煤资源深埋于地下,分布位置隐蔽而且数量稀少不易被发现。因此,煤矿资源的开采难度高,在开采前期煤矿地质勘探工作必不可少。根据给出的地质资料分析煤资源开采的难易程度。并制定合理有效的开采工艺,从而保证煤矿开采工作的顺利进行。本文根据笔者多年工作经验,就煤矿地质勘探技术及运用问题进行了浅要探讨。
[关键词]煤矿 地质勘探技术 运用
[中图分类号]TD82 [文献码]B [文章编号]1000-405X(2013)-6-107-2
0 引言
煤是我国目前主要使用的能源之一,它关系着我国冶炼工业和经济的快速发展。煤资源深埋于地下,分布位置隐蔽而且数量稀少不易被发现。因此,煤矿资源的开采难度高,在开采前期煤矿地质勘探工作必不可少。煤矿地质勘探其目的就在于为煤矿资源的开采提供前期的开采资料,包括:煤矿资源的储量、煤资源的在地下的分布情况、煤资源埋于地下的深度等。根据给出的地质资料分析煤资源开采的难易程度,并制定合理有效的开采工艺。从新中国成立到现在,全国从事煤矿地质勘探工作的技术人员由开始的20多名发展到现在的12万大军,包括:钻探、煤质检测、水文地质监测、岩况鉴定、工程地质等多专业、多工种的综合性煤矿地质勘探队伍。他们在资料采集与分析、采矿方法选择等方面都具有一定的水平。为煤矿资源的开采发挥着重要的实际作用。
1 煤矿地质勘探技术的重要性
煤矿事故的发生,给国家和人民造成巨大的经济损失和心灵创伤。其原因主要是由于在煤矿资源开采的前期煤矿地质勘探工作欠缺,造成对矿井地质结构分析失误,瓦斯等灾害状况不明,故而不能及时做出的预防和调整。
1.1 地质勘探对煤田地质结构分析的作用
煤矿地质勘探在煤资源开采中具有非常重要的影响作用。受构造应力的影响,煤岩层会发生不同程度的弯曲变形,甚至在应力达到某一极限值时,煤岩层发生断裂,造成塌陷。这对于煤资源的开采和矿井的设计影响极大。而地质勘探技术能够很好地帮助技术人员预先了解和掌握煤田地质结构,制定行之有效的开采方案,保证煤矿开采过程的安全。
1.2 地质勘探对煤田瓦斯状况的分析作用
瓦斯号称煤矿开采过程的“第一号杀手”,一直是煤矿开采的重要安全隐患。一旦开采过程中瓦斯浓度过高,将会严重影响开采进程,甚至造成人员伤亡。如果在地质勘探中能够在第一时间采集到瓦斯试样并作出准确的瓦斯含量分析,及时采取措施,就可以避免事故的发生。钻孔取芯是目前地质勘探过程中采集瓦斯的唯一方法。地质勘探过程中,尽量多进行瓦斯含量的采集,设置多个瓦斯死采集试样点,对于瓦斯含量较高的区域更要引起高度关注,最好每一次钻孔都能进行瓦斯的采集和分析。这样才能对煤田的开采区域内瓦斯的分布情况有一个比较全面的了解。为煤资源开采提供有力的瓦斯防治资料,避免开采工程中瓦斯事故。
2 地质勘探技术的发展历程
伴随着经济、科技和技术的发展,煤矿开采过程的地质勘探技术出现了多次重大的技术革新。从仪器水平、数字处理方法等方面主要有三次技术飞跃。
2.1 第一次技术飞跃
第一次技术飞跃在1971年研制成功的MD-1型半导体磁带记录地震仪。它实现了由折射波发地震探测到反射波法地震探测的转变,落差大于30米的断层基本能够探测清楚。
2.2 第二次技术飞跃
第二次技术飞跃实现了从模拟地震仪器上升到数字地震仪器的过程。这一过程中,数字处理技术得到了显著提高,并且断层由原来的大于30米提高到大于15米的落差就可以由地震探测探明。
2.3 第三次技术飞跃
1994年在安徽煤矿开采区首次查明了落差大于5米的断区,取得了技术的跨越式发展。三维地震勘探技术的勘探结果是以往二维勘探所无法触及的,由此将地震勘探推向了一个新的高潮。
3 地质勘探技术的种类
构造因素是影响煤资源开采的最主要的地质因素。因此煤资源开采前期查明煤岩层的构造因素是保证开采顺利、高效完成的主要工作。煤矿地质勘探其主要的工作方法是首先进行初步物探,物探与钻探结合进行,物探又包括地面物探和矿井物探两个方面。
3.1 地震勘探技术
该技术是利用了地下各介质的密度、弹性的差异实现的。首先由探测员以人工方法激发出地震波,在向地下传播的过程中遇到介质的弹性、密度等特性不同的煤岩层时,人工发出的地震波会发生不同方向的反射以及折射,然后利用检波器接收到这样的地震波。通过对此地震波的观测、记录,分析、推断出地下煤岩层的分布状态及煤层性质,以便做出合理方案。在煤田较浅的区域,我们可以采用地面地震勘测技术。对于深埋地下超过800米的范围内,我们可以采用矿井地震勘探技术。由于矿井下方环境未知、井巷空间有限等因素,矿井地震勘测技术对勘探设施、技术和方法等方面要求甚高。矿井地震勘测技术包括:槽波勘探法、瑞利波勘探法、震波超前探测技术、井巷二维地震探测技术等。
3.1.1 槽波勘探法
激发导波在煤层中的传播,根据导波的传播特性以探测煤层的间断性。该物理方法探测距离大,能够满足一定的探测精度要求。
3.1.2 瑞利波勘探法
在激发界面附近进行传播的面波又称瑞利波,瑞利波勘探法就是利用该面波进行勘探。首先收集该瑞利波,再由采集到的瑞利波信号经处理得到不同性质的面波相对应的速度和波长曲线,经过上述的两个过程得出煤岩层的地质分析,完成探测。
3.1.3 震波超前探测技术
震波超前探测技术以反射地震方法为主。充分利用井巷有限的空间资源,在井巷内尽可能的多布置地震波激发点和接收点,采集尽可能多的反馈数据以供处理和分析。
3.1.4 井巷二维地震探测技术
井巷二维地震探测技术是目前使用最为广泛的地震勘探技术。为了使不同波种、不同性质的地震波在接收时在不同分量上有不同程度的突显,避免混乱,在布置激发点和监测点时,根据煤岩层分布和地震波的传播规律沿测线进行排列,便于数据采集。
3.2 地质雷达勘探技术
该方法的理论依据是不同地下介质的电性参数,如电阻率等各不相同。它利用高频电磁脉冲波,探测煤岩层的地质现象。地质雷达勘探技术能够十分清晰地显示出在一定范围内的岩石、水体等不同介质的分布情况。在目前,应用效果良好。
3.3 高密度电阻率法
高密度电阻率法是近年来新发展起来的地质勘探技术。该方法以岩石介质的导电性为基础,由人工建立地下稳定电流场,通过观测、分析电流长的分布以完成煤田地质勘探的目的。
3.4 井下直流电法透视
该方法主要用于勘探井下水资源异常区的分布情况。利用井下直流电法透视技术可以准确的勘探处地下采煤区的导水构造和水资源分布状况。在开采煤矿的过程中避免接触到水层,影响施工安全。
4 煤矿地质勘探技术的应用
近年来,随着采煤工业的快速发展,煤矿地质勘探技术也得到了广泛应用和提升。在勘探过程中,不能只依赖一种勘探方法,勘探手段要多样化。多样的勘探技术可以提供多种地质情况分析,依照的数据多,得到的勘探结果也就越合理,越准确。进而在煤矿开采时制定最合理、最有效的开采方案。
对于不同的煤田地质,选取合理的勘探方法。在复杂地区要因地制宜的选取合适方法,进行多次测试和比对。同时随着处理技术的提高,处理时所使用的仪器也要及时的更新换代,从而确保得到高质量的检测结果。
5 结语
煤矿地质勘探过程中,要结合具体的开采环境,选择合适、多样的地质勘探技术,对地质做出正确的综合分析,为煤矿的开采提供可靠地地质资料,以满足日益增长的采煤需求。
参考文献
[1]张戈,姜泽宁.浅議煤矿地质勘探技术及其重要性[J].科技与企业,2013,(7):146.
[2]王丽红.浅析煤矿地质勘探中煤质分析评价工作[J].中国科技博览,2012,(4):53
[关键词]煤矿 地质勘探技术 运用
[中图分类号]TD82 [文献码]B [文章编号]1000-405X(2013)-6-107-2
0 引言
煤是我国目前主要使用的能源之一,它关系着我国冶炼工业和经济的快速发展。煤资源深埋于地下,分布位置隐蔽而且数量稀少不易被发现。因此,煤矿资源的开采难度高,在开采前期煤矿地质勘探工作必不可少。煤矿地质勘探其目的就在于为煤矿资源的开采提供前期的开采资料,包括:煤矿资源的储量、煤资源的在地下的分布情况、煤资源埋于地下的深度等。根据给出的地质资料分析煤资源开采的难易程度,并制定合理有效的开采工艺。从新中国成立到现在,全国从事煤矿地质勘探工作的技术人员由开始的20多名发展到现在的12万大军,包括:钻探、煤质检测、水文地质监测、岩况鉴定、工程地质等多专业、多工种的综合性煤矿地质勘探队伍。他们在资料采集与分析、采矿方法选择等方面都具有一定的水平。为煤矿资源的开采发挥着重要的实际作用。
1 煤矿地质勘探技术的重要性
煤矿事故的发生,给国家和人民造成巨大的经济损失和心灵创伤。其原因主要是由于在煤矿资源开采的前期煤矿地质勘探工作欠缺,造成对矿井地质结构分析失误,瓦斯等灾害状况不明,故而不能及时做出的预防和调整。
1.1 地质勘探对煤田地质结构分析的作用
煤矿地质勘探在煤资源开采中具有非常重要的影响作用。受构造应力的影响,煤岩层会发生不同程度的弯曲变形,甚至在应力达到某一极限值时,煤岩层发生断裂,造成塌陷。这对于煤资源的开采和矿井的设计影响极大。而地质勘探技术能够很好地帮助技术人员预先了解和掌握煤田地质结构,制定行之有效的开采方案,保证煤矿开采过程的安全。
1.2 地质勘探对煤田瓦斯状况的分析作用
瓦斯号称煤矿开采过程的“第一号杀手”,一直是煤矿开采的重要安全隐患。一旦开采过程中瓦斯浓度过高,将会严重影响开采进程,甚至造成人员伤亡。如果在地质勘探中能够在第一时间采集到瓦斯试样并作出准确的瓦斯含量分析,及时采取措施,就可以避免事故的发生。钻孔取芯是目前地质勘探过程中采集瓦斯的唯一方法。地质勘探过程中,尽量多进行瓦斯含量的采集,设置多个瓦斯死采集试样点,对于瓦斯含量较高的区域更要引起高度关注,最好每一次钻孔都能进行瓦斯的采集和分析。这样才能对煤田的开采区域内瓦斯的分布情况有一个比较全面的了解。为煤资源开采提供有力的瓦斯防治资料,避免开采工程中瓦斯事故。
2 地质勘探技术的发展历程
伴随着经济、科技和技术的发展,煤矿开采过程的地质勘探技术出现了多次重大的技术革新。从仪器水平、数字处理方法等方面主要有三次技术飞跃。
2.1 第一次技术飞跃
第一次技术飞跃在1971年研制成功的MD-1型半导体磁带记录地震仪。它实现了由折射波发地震探测到反射波法地震探测的转变,落差大于30米的断层基本能够探测清楚。
2.2 第二次技术飞跃
第二次技术飞跃实现了从模拟地震仪器上升到数字地震仪器的过程。这一过程中,数字处理技术得到了显著提高,并且断层由原来的大于30米提高到大于15米的落差就可以由地震探测探明。
2.3 第三次技术飞跃
1994年在安徽煤矿开采区首次查明了落差大于5米的断区,取得了技术的跨越式发展。三维地震勘探技术的勘探结果是以往二维勘探所无法触及的,由此将地震勘探推向了一个新的高潮。
3 地质勘探技术的种类
构造因素是影响煤资源开采的最主要的地质因素。因此煤资源开采前期查明煤岩层的构造因素是保证开采顺利、高效完成的主要工作。煤矿地质勘探其主要的工作方法是首先进行初步物探,物探与钻探结合进行,物探又包括地面物探和矿井物探两个方面。
3.1 地震勘探技术
该技术是利用了地下各介质的密度、弹性的差异实现的。首先由探测员以人工方法激发出地震波,在向地下传播的过程中遇到介质的弹性、密度等特性不同的煤岩层时,人工发出的地震波会发生不同方向的反射以及折射,然后利用检波器接收到这样的地震波。通过对此地震波的观测、记录,分析、推断出地下煤岩层的分布状态及煤层性质,以便做出合理方案。在煤田较浅的区域,我们可以采用地面地震勘测技术。对于深埋地下超过800米的范围内,我们可以采用矿井地震勘探技术。由于矿井下方环境未知、井巷空间有限等因素,矿井地震勘测技术对勘探设施、技术和方法等方面要求甚高。矿井地震勘测技术包括:槽波勘探法、瑞利波勘探法、震波超前探测技术、井巷二维地震探测技术等。
3.1.1 槽波勘探法
激发导波在煤层中的传播,根据导波的传播特性以探测煤层的间断性。该物理方法探测距离大,能够满足一定的探测精度要求。
3.1.2 瑞利波勘探法
在激发界面附近进行传播的面波又称瑞利波,瑞利波勘探法就是利用该面波进行勘探。首先收集该瑞利波,再由采集到的瑞利波信号经处理得到不同性质的面波相对应的速度和波长曲线,经过上述的两个过程得出煤岩层的地质分析,完成探测。
3.1.3 震波超前探测技术
震波超前探测技术以反射地震方法为主。充分利用井巷有限的空间资源,在井巷内尽可能的多布置地震波激发点和接收点,采集尽可能多的反馈数据以供处理和分析。
3.1.4 井巷二维地震探测技术
井巷二维地震探测技术是目前使用最为广泛的地震勘探技术。为了使不同波种、不同性质的地震波在接收时在不同分量上有不同程度的突显,避免混乱,在布置激发点和监测点时,根据煤岩层分布和地震波的传播规律沿测线进行排列,便于数据采集。
3.2 地质雷达勘探技术
该方法的理论依据是不同地下介质的电性参数,如电阻率等各不相同。它利用高频电磁脉冲波,探测煤岩层的地质现象。地质雷达勘探技术能够十分清晰地显示出在一定范围内的岩石、水体等不同介质的分布情况。在目前,应用效果良好。
3.3 高密度电阻率法
高密度电阻率法是近年来新发展起来的地质勘探技术。该方法以岩石介质的导电性为基础,由人工建立地下稳定电流场,通过观测、分析电流长的分布以完成煤田地质勘探的目的。
3.4 井下直流电法透视
该方法主要用于勘探井下水资源异常区的分布情况。利用井下直流电法透视技术可以准确的勘探处地下采煤区的导水构造和水资源分布状况。在开采煤矿的过程中避免接触到水层,影响施工安全。
4 煤矿地质勘探技术的应用
近年来,随着采煤工业的快速发展,煤矿地质勘探技术也得到了广泛应用和提升。在勘探过程中,不能只依赖一种勘探方法,勘探手段要多样化。多样的勘探技术可以提供多种地质情况分析,依照的数据多,得到的勘探结果也就越合理,越准确。进而在煤矿开采时制定最合理、最有效的开采方案。
对于不同的煤田地质,选取合理的勘探方法。在复杂地区要因地制宜的选取合适方法,进行多次测试和比对。同时随着处理技术的提高,处理时所使用的仪器也要及时的更新换代,从而确保得到高质量的检测结果。
5 结语
煤矿地质勘探过程中,要结合具体的开采环境,选择合适、多样的地质勘探技术,对地质做出正确的综合分析,为煤矿的开采提供可靠地地质资料,以满足日益增长的采煤需求。
参考文献
[1]张戈,姜泽宁.浅議煤矿地质勘探技术及其重要性[J].科技与企业,2013,(7):146.
[2]王丽红.浅析煤矿地质勘探中煤质分析评价工作[J].中国科技博览,2012,(4):53