【摘 要】隨著開(kāi)放與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,煤炭要有竟?fàn)幜Σ拍茉谑袌?chǎng)上站住腳,經(jīng)濟(jì)、安全、高效采煤就成為煤炭工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。因此,世界上所有采煤國(guó)家都需要繼續(xù)開(kāi)展煤田地質(zhì)勘探工作,而且,煤田勘探技術(shù)要迅速發(fā)展才能滿足生產(chǎn)要求。
【關(guān)鍵詞】地質(zhì)勘探;問(wèn)題;勘探技術(shù)
0.概述
煤田地質(zhì)勘探——運(yùn)用地質(zhì)科學(xué)理論和技術(shù),分析、研究、探測(cè)煤礦床。
目的:為煤礦設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)資料,保證煤炭資源合理、順利開(kāi)發(fā)。
任務(wù):運(yùn)用各種地質(zhì)理論,選擇相應(yīng)的技術(shù)手段和工作方法,查明地層、地質(zhì)構(gòu)造、煤層、煤質(zhì)、儲(chǔ)量及開(kāi)采技術(shù)條件,正確評(píng)價(jià)煤礦床及與含煤巖系伴生的其它有益礦產(chǎn)。
1.目前我國(guó)煤田地質(zhì)勘探存在的問(wèn)題
(1)從完善礦井水防治與保水采煤研究方面來(lái)看我國(guó)東部一些礦井,隨著采深增大,突水事故經(jīng)常出現(xiàn),突水量也日益增大。由于這些煤田水文地質(zhì)條件特別復(fù)雜,加之采深不斷增大,淺部礦井水治理獲得的一些認(rèn)識(shí)往往不適應(yīng)深部礦井水動(dòng)力條件。因此,我國(guó)煤礦水害防治技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是:深入研究礦區(qū)深部巖溶水形成與運(yùn)移特征,深部礦井底板巖溶水突出機(jī)理,開(kāi)發(fā)突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù):開(kāi)發(fā)適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械化開(kāi)采的采掘區(qū)無(wú)水險(xiǎn)水害防治技術(shù)。
(2)從開(kāi)展動(dòng)態(tài)地質(zhì)研究方面來(lái)看常見(jiàn)的巖煤突出、瓦斯突出、沖擊地壓、突水、井筒破裂等井下災(zāi)害,實(shí)際上是一種動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象均與巖體應(yīng)力場(chǎng)有關(guān)。主要起因于巖煤采掘后,原有自然條件下各種地質(zhì)因素之間的平衡遭受破壞,巖體應(yīng)力再分配,從而引發(fā)或誘發(fā)出這類(lèi)災(zāi)害性地質(zhì)現(xiàn)象。通過(guò)研究這些現(xiàn)象形成的地質(zhì)機(jī)理,事先測(cè)定出采掘階段巖體應(yīng)力隨時(shí)空的動(dòng)態(tài)變化,就有可能預(yù)測(cè)上述動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象是否會(huì)形成,確定并采取消除或減弱這些災(zāi)害的措施。
(3)從加強(qiáng)環(huán)境地質(zhì)勘查與災(zāi)害地質(zhì)防治方面來(lái)看由于礦區(qū)在天然條件下以及因開(kāi)發(fā)而使地質(zhì)體系遭受破壞,從而可能形成一系列環(huán)境問(wèn)題,如耕地破壞、水源污染、沙化,粉塵、一氧化碳、二氧化硫造成的大氣污染等以及更具破壞性的災(zāi)害地質(zhì)現(xiàn)象,如地裂、地表塌陷、滑坡乃至誘發(fā)地震。由于歷史原因及煤礦不斷開(kāi)發(fā),舊帳未清,新帳紛至,所產(chǎn)生的問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重,煤礦環(huán)境問(wèn)題是制約煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一,今后礦區(qū)環(huán)境評(píng)價(jià)與治理將成為開(kāi)發(fā)部門(mén)重要的工作內(nèi)容。
(4)從提高勘探精度來(lái)看連續(xù)作業(yè)是煤炭工業(yè)現(xiàn)代化或采掘機(jī)械化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。這要求開(kāi)發(fā)前查明所采煤層的細(xì)微變化,如煤層厚度、結(jié)構(gòu)和灰分的局部細(xì)小變化。煤層及其頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)性質(zhì)的局部變化等。但是,世界各國(guó)的煤炭證實(shí)儲(chǔ)量及我國(guó)的探明儲(chǔ)量均只主要說(shuō)明煤炭的原地埋藏?cái)?shù)量,并未充分甚至沒(méi)有提供滿足現(xiàn)代開(kāi)采技術(shù)要求的開(kāi)采地質(zhì)信息,為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械化開(kāi)采,普遍需要補(bǔ)充勘探。
(5)從攻克煤層氣開(kāi)發(fā)難關(guān)來(lái)看近年來(lái)許多國(guó)家正在把煤層氣作為一種能源進(jìn)行研究,已有20 多個(gè)國(guó)家開(kāi)展了煤層氣研究、勘探和開(kāi)發(fā)活動(dòng)。在煤層氣試驗(yàn)開(kāi)發(fā)中,目前所遇到的問(wèn)題是:多數(shù)井煤層氣產(chǎn)率低、衰減快,鉆井沖洗液污染煤層,完井后坍塌堵孔,水力壓裂效果不明顯,裂縫短,所占比例低,完井后采氣效果差等。顯然,研究我國(guó)煤層滲透率低的原因、滲透率變化規(guī)律、煤層氣富集和高產(chǎn)因素、煤層力學(xué)穩(wěn)定性和破壞規(guī)律,開(kāi)發(fā)適于我國(guó)低滲率煤層的鉆井、完井、采氣和增產(chǎn)實(shí)用技術(shù),探索我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)有利區(qū)段的評(píng)價(jià)選擇模式就成為技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)。
2.煤田鉆探新技術(shù)
一是全面推廣繩索取芯技術(shù)。繩索取芯技術(shù)就是在不提出鉆桿的情況下,采用內(nèi)套管的結(jié)構(gòu),以繩索提出內(nèi)套管的方式,將鉆進(jìn)中收集到內(nèi)套管的巖芯提取到地面后取出。使用該技術(shù),能夠大大減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高效率、提高各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。該技術(shù)在煤田地質(zhì)系統(tǒng)推廣已有數(shù)年的歷史,今后還將繼續(xù)推廣普及,并逐步解決推廣應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題,完善該項(xiàng)技術(shù)。
二是推廣鉆進(jìn)參數(shù)探測(cè)技術(shù)。在鉆探施工時(shí),有許多鉆進(jìn)特征是依靠工人的感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)獲得的,鉆工是依靠對(duì)鉆進(jìn)狀態(tài)的判斷采取措施來(lái)調(diào)整操作。這種方式人為主觀性大、不易掌握,難以形成標(biāo)準(zhǔn)化操作。通過(guò)近年來(lái)的科技攻關(guān)和對(duì)外技術(shù)合作,鉆進(jìn)參數(shù)探測(cè)系統(tǒng)正在被越來(lái)越多的勘探隊(duì)伍應(yīng)用,因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)各傳感儀實(shí)時(shí)掌握到下列鉆進(jìn)參數(shù):鉆桿旋轉(zhuǎn)速度、鉆進(jìn)進(jìn)尺速度、鉆桿扭矩、鉆進(jìn)壓力、進(jìn)水量、返水量、泵壓、孔深、泥漿粘度、密度和pH值等。鉆工依據(jù)這些參數(shù),可及時(shí)、準(zhǔn)確地調(diào)整操作。這可大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高鉆進(jìn)質(zhì)量和工作效率。
隨著用戶要求的逐漸提高和大容量高速計(jì)算機(jī)的發(fā)展,使人們能夠?qū)A康牡卣鹂碧綌?shù)據(jù)進(jìn)行處理,這才使得三維地震勘探技術(shù)得以提出和飛速發(fā)展。三維地震勘探技術(shù)能夠?qū)⑻綔y(cè)小構(gòu)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(qū)大受益處,從而使其他一些煤礦或待開(kāi)發(fā)井田的業(yè)主開(kāi)始要求進(jìn)行三維地震勘探工作,由二維轉(zhuǎn)向三維的大趨勢(shì)已不容置疑。在二維地震勘探技術(shù)推廣中,目前正在進(jìn)一步通過(guò)增大主頻波來(lái)提高分辨率以探測(cè)更小的斷層,完善山區(qū)地震勘探方法,研究總結(jié)黃土垣區(qū)勘探方法和地震勘探成果解釋等方面,進(jìn)一步發(fā)展和拓寬二維勘探技術(shù),以期更好的為煤炭生產(chǎn)用戶服務(wù)。三維地震勘探由于工作量大、成本高、技術(shù)成熟度低等因素,近幾年已經(jīng)通過(guò)推廣體積解釋技術(shù)、深度域代替時(shí)間域、模型技術(shù)的廣泛使用、約束反演的使用、山區(qū)三維地震問(wèn)題的解決、縱橫波聯(lián)合勘探的推進(jìn)、多道三維地震勘探技術(shù)的開(kāi)發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用等一系列方法和手段,得到逐步完善和發(fā)展,進(jìn)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。
3.高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)
高分辨率數(shù)字地震勘探就是一整套以數(shù)字方式記錄高質(zhì)量的地震信號(hào),并經(jīng)數(shù)字處理而獲得高分辨率地震勘探效果的技術(shù)方法,它包括在數(shù)據(jù)采集上采用四?。ㄐ∷幜俊⑿〉谰?、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(zhǔn)確點(diǎn)位(炮點(diǎn)、檢波點(diǎn));在數(shù)據(jù)處理上強(qiáng)調(diào)噪聲衰減、子波長(zhǎng)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(hào),使得小型煤田構(gòu)造和異常清晰的顯出。
4.煤炭遙感技術(shù)
煤炭遙感技術(shù)是一項(xiàng)將空間遙感應(yīng)用于探測(cè)與煤田地質(zhì)和煤炭工業(yè)有關(guān)方面的高新技術(shù),具有實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)、快速、客觀、整體性強(qiáng)的特征。近年來(lái),伴隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的飛躍有了突破性的進(jìn)展,逐步形成了較為完整的煤炭遙感科學(xué)體系,在煤田自燃環(huán)境監(jiān)測(cè)、煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)、煤礦區(qū)水資源調(diào)查、煤炭資源調(diào)查、中小比例尺填圖和區(qū)域地質(zhì)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(xù)沿著和GIS及GPS有機(jī)結(jié)合的方向,在計(jì)算機(jī)支持下,建成準(zhǔn)實(shí)時(shí)性、半自動(dòng)化、半智能化的中國(guó)煤田地質(zhì)和煤炭資源調(diào)查信息系統(tǒng),中國(guó)北方煤田自燃環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng),中國(guó)煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng),煤礦區(qū)水資源調(diào)查信息系統(tǒng),煤炭生產(chǎn)控制與土地復(fù)墾監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng),并形成網(wǎng)絡(luò)化、可視化和社會(huì)化的信息產(chǎn)品,為煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)決策依據(jù)。 [科]
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