煤矿矿区的综合地质勘探与煤炭资源的开发研究

摘　要：煤炭是我国重要的能源，更是我国国民经济的基础产业。煤矿的地质勘探能为煤矿的生产建设提供众多地质资料，是煤矿建设开发、安全生产以及可持续发展的重要依据。本文从实际出发，首先阐述了我国煤矿企业在资源开发中常用地质勘探方法，然后提出综合地质勘探的方法。

关键词：煤矿矿区；综合地质勘探；煤炭资源；开发
1煤炭企业在资源开发中常用的地质勘探方法
　　当前，煤矿的矿井突水、煤与瓦斯、陷落柱与断层以及采空区塌陷灾害是我国的煤矿地质的主要灾害。这些灾害严重影响煤矿企业的安全生产，威胁周边人民群众生命财产安全。煤矿的地质勘探的可行性和比选性工程方案能预上述为地质灾害的防治提供设计依据。我国传统的地质地质勘探是应用地球物理方法，主要有下列几种：一是直流电测深法，就是以地下介质间的导电性差异为基础来研究的一种岩石和矿石视电阻率的方法；二是瞬变电磁法。瞬变电磁法(简称为TEM法)是近几十年迅速发展起来并广为应用的一种新的电磁法。是一种时间域人工电磁感应方法；三是地质雷达法。地质雷达技术是近年来发展迅猛的一种高科技地学技术，随着微电子工艺的迅速发展，地质雷达逐渐走向高精度化和便携化，广泛应用于环境、煤矿地质和工程探测中。就是通过发射短脉冲形式的高频电磁波，通过分析接收到的反射波的走时与位置等参数来研究地质结构的方法，此外，还有重磁勘探法、高密度电率法、大地磁电阻率法以及三维地震勘探法等方法。
　　以上传统的地质勘探方法单一使用都有一定的局限性，只能大致对煤矿地质结构大探明某一种突水因素，而不能对整个煤矿开采范围的地质结构有效掌握。
　　2 综合地质勘探的方法
　　综合地质勘探就是充分应用通感、地面测绘、多种物探以及必要钻探等相结合的方法进行地质勘探，其优点是能达到点、线、面结合，多层次、多参数、立体化综合勘探，其原则是先地面后井下,地面采用先钻探后物探的方法,井下采用物探与钻探相结合的方法。
　　2.1采区地面的地震勘探
　　煤矿企业在开发前，首先应该采用地面地震勘探的手段，对煤矿需要开采区的地质构造形态与断层发育规律进行详细的勘探了解，对煤层赋存状况与底板起伏形态要有所把握，同时要客观评价矿区开采的含水层富水性，制定出矿区发生水害预防策略，让真实可靠的地质资料为煤矿采区设计奠定良好的基础。此外，在采区地面的地震勘探阶段，还要对采区范围内的小构造主进一步勘探了解，譬如落差5m左右的断层、陷落柱和采空区的空间分布形态等等，,以煤矿采区衔接的要求为基础，提前设计实施。当前我国较为成熟的探测技术主要有三维地震勘探、瞬变电磁法、矿井直流电法以及钻探等几种。相对于矿井而言，地面物探方法优点是施工简单，探测效率，缺点也比较明显，即受到地表条件的限制因素的影响很大，所以，煤矿在地表条件的满足下，可以首选三维高分辨率地震勘探技术进行地质勘探。
　　2.2 微动测深勘查
　　微动测深勘查就是以探查地质构造的地球物理勘探新技术，通常是通过天然场微动信号与数据处理与分析手段来提取面波信号，利用反演来获得地下S波速度结构。勘探新技术微动最大的特点就是定期和空间域都极不规则，由波动理论可以得出，有体波与面波都在微动范围之内。通常情况下，微动的震源是发生在地表面或者是海底面的。由此可见，分析微动测深勘查的面波成分十分重要，微动测深勘查就是利用这一占绝对优势的面波来反演地下地质结构的方法。
　　此外，根据不同的观测形式，微动测深探查通常分为下列几种形式：一是单点勘查。观测台阵是单点勘探的最大特点，方阵的组成是两个大小不一的的同心圆，同心圆中内接正三角形。将多个微动观测仪分别设置在两个圆的心与圆周上的内接正三角形的顶点处。单点勘查观测方式最大的特点是勘查深度与台阵的大小是成正比关系的。如果勘查要求的深度大，可以增加同心圆，使观测台阵的观测点增多；二是测线勘查。很多煤田的需要进行大面积的勘查，这样单点勘查就不能满足相关的要求。因此，为获得S波速度剖面成果图，可以根据要求采用测线(剖面)观测系统。具体方法是在煤层的测区内，根据一定的间距来设置测线,达到实现二维微动测深勘探的目的，同时能够反演测区三维S波速度结构。如果这种方式的勘查能够结合钻孔或者其他相关的一些地质资料，有利于解释速度异常区域的地质；三是平面探查。平面探查适于煤矿矿区要求更精细的勘探，如果资金充足，仪器数量较多，可以采用平面观测，同时反演测区三维S波速度体，达到圈出速度异常体或者面的目的。
　　2.3 井下钻探与综合物探法
　　井下钻探是开展矿井防治水工作的重要手段之一，其优点众多，譬如不受地面条件限制，工程量小、工期短、投资少、针对性强、水压水量直观、经济合理。在勘探放水试验时，利用这种方法可以对主要含水层的富水性达到宏观控制，对每一富水区的工作面，首先利用物探的各种手段，并根据不同的条件探明煤矿矿区局部导水构造、隔水层变薄带及局部富水带,然后再用少量的钻探手段来验证。重点布置注浆改造、疏水降压等治水工程。具体可用以下三种方法，首先是井下直流电法透视，这种方法是探测采煤工作面内部的导水构造、底板含水层的集中富水带为目的。二是TEM探测:瞬变电磁法，也被称作TEM法，这种方法是以探测不同高程的相对富水区为目的，,为针对性的采取防治水措施提供可靠的资料；三是弹性波CT，:也被称为地震层析成相技术，这种方式能够可推测煤矿矿区的主要构造的发育状况，四是瑞利波方法，这种方法能够对掘进巷道前方的地质异常体情况做到了解，对于探测煤矿矿区的前方构造有良好的效果。
　　根据以上分析可以得出，煤矿矿区受底板岩溶水害威胁严重的，,其水文地质条件的探查应该采用各种规模的放水试验为主要探查方法，在此前提下，再利用多种物探及钻探的手段，对矿区的局部水文地质异常区加大勘查力度，让多种勘探方法的综合效应能够相互补充与相互验证。
　　结束语：总之，地球物理方法是煤矿开采地质勘探技术发展趋势，煤矿企业在对矿区的地质勘探中，必须将基础地质勘探手段与地理信息系统技术充分结合起来，大力运用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等勘探技术，取得多元数据，以便对断层分布、地下煤层深度和厚度以及岩溶裂隙发育带的分布等等地质状况充分的掌握，进行综合分析，然后建立出矿区的预测与评价的模型，发挥地球物理勘探方法的作用，为煤矿的安全与稳定生产夯实基础。
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