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摘要:地質勘探技術在煤田勘探以及開采中的有著極其重要的地位和作用,其勘探技術的好壞直接關系著煤炭資源勘探、開發的有效性和合理性。對煤田地質勘探中普遍存在的問題、煤田勘探中地質勘探技術應用的必要性、地質勘探技術在煤田勘探中的應用等問題作了詳細的分析和系統的闡述。
關鍵詞:煤田;地質勘探技術;研究
煤炭資源是重要的能源物質,其在國家經濟發展中有著極其重要的作用。煤炭資源儲量未知,但社會發展對煤田資源的需求量卻在不斷上升。科技的發展推動著煤田勘探技術的迅速發展,勘探技術應用的好壞不僅會影響地質勘探的結果,還會對勘探的有效性和社會經濟的發展產生嚴重影響。隨著科技進步,煤田地質勘探和開采應用的技術也在不斷創新和改進,為更好的實施地質勘探工作奠定了基礎。
1煤田地質勘探中普遍存在的問題
1.1環境污染問題
煤炭資源的勘探和開采會對資源開采所在區域的環境造成一定破壞和污染,而煤炭資源開采的環境問題會對煤炭行業的發展產生直接的影響,因而需不斷強化煤炭資源開采地區的環境綜合治理措施。雖然我國煤炭儲量豐富,但人均量較低,在煤炭資源勘探及開采中,倘若技術使用不當必將會面臨更大范圍的生產效率低下、資源浪費問題,因而在實際工作中,需要解決歷史遺留的問題,如采煤沉陷問題、地下水流失導致的農作物干旱,見圖1。擴大和優化生產規模,形成統一的產業化經營模式。
1.2地質平衡破壞問題
在進行煤炭資源開采時,通常會由于安全和防護工作不到位而引發系列安全事故(如透水、瓦斯爆炸、冒頂等),這些事故不僅會對礦產開采人員的人身安全造成嚴重威脅,還會破壞開采區域的自然環境,極易引發各種地質災害。通常在煤田地質勘探開采之初地質平衡破壞問題還不太嚴重,而開采量的不斷增加會使得該問題日益突出。
2煤田勘探中地質勘探技術應用的必要性
煤田地質勘探中,勘探技術的運用會對勘探的信息(地質情況、地層及煤田儲備等)產生直接的影響,倘若不能很好的完成勘探工作,必將會對后續的資源開采產生嚴重的影響。以往的煤田地質勘探工作中應用的主要勘探技有鉆探和坑探工程,輔助勘探技術有地球化學和地球物理勘探技術。隨著科技的發展和技術的進步,現今的煤田地質勘探已獲得了更為廣泛的發展,其中涉及各行業、各專業及各工種,具有較強的綜合性,包含巖心鉆探、地球物探、煤質化驗、遙感測量、工程地質測量等[1]。現階段,我國的煤炭資源勘探開發中仍然存在較多迫要解決的現實問題,如勘探技術落后、勘探有效率低、地質條件復雜等。想要提升整體的勘探水平和勘探效率,就需要根據以往成功的地質勘探經驗,依據現代的科技技術對勘探技術進行優化,逐漸形成完整的勘探技術體系,建立適合勘探行業發展的勘探理論,為地質勘探的發展奠定基礎。具體的措施為一是積極運用先進的技術和設備對煤田勘探的數據信息進行綜合分析和采集處理;二是優化勘探技術,使其能夠在地質找煤,確定煤層穩定性等方面發揮重要作用;三是煤田的勘探、開發應注重與社會效益和經濟效益相聯系,在煤田的開發、煤層氣評價等方面兼顧取得雙效益,以促進煤田勘探技術的發展。
3地質勘探技術在煤田勘探中的應用
3.1地質巖心鉆探技術在煤田地質勘探中的應用
(1)繩索取樣巖心鉆探技術繩索取樣巖心鉆探技術就是在鉆進過程中,當巖心充滿巖心管后,在不提出鉆桿的情況下,以鉆桿為通道,借助于繩索和專用打撈工具,將鉆進過程中貯存在內巖心管中的巖心提升到孔外。該技術的優點是采樣較為準確,可靠性較高。目前,繩索取樣巖心鉆探技術在我國地質煤炭資源勘探中已應用了幾十年,且在使用過程中不斷對其技術進行優化和改進,使其優勢更為明顯,缺點有效規避。(2)反循環連續取樣巖心鉆探技術反循環技術的工作原理是將用于循環的介質(一般常用的循環介質有空氣和液體)壓入套管和鉆桿之間,或是壓入鉆桿內外桿間的環狀空間內,以此來實現鉆桿中心孔內循環。實際使用過程中,為了增加循環介質的阻力以及維持高效循環,可通過適當減小環狀空間與雙臂鉆桿間的橫截面積來實現。進行巖石鉆探時,循環介質的阻力是通過作用在鉆具上來實現打孔和取樣的目的。反循環連續取樣是通過介質的不斷循環來實現的,循環介質可將被切割段的樣本及時反循環到地表,用于研究和分析。該種鉆探技術一般應用在地質條件不穩定、地質較為堅硬的地區,能夠大大提升采樣效率,應用效果較好。就目前來看,繩索取樣巖心鉆探技術與反循環連續取樣巖心鉆探技術均稱為地質煤炭資源勘探的重要組成部分,其在以后的勘探工作中將會得到更為廣泛的應用[2]。
3.2遙感技術在煤田地質勘探中的應用
遙感技術具有成本低、效率高、綜合性強等優勢,是煤炭資源評價和調查中運用的一種重要技術手段。現今的地質勘探中已形成了較為完整的煤炭遙感技術體系,遙感技術因其自身特有的功能特點在各個領域中被廣泛應用,其在煤礦區環境測評、煤炭資源分布調查、水害監測和防治以及煤層氣資源評價等方面均獲得了較好的應用。煤炭遙感技術體系主要包括地面遙感測試技術、航空遙感技術以及航天遙感技術等,通過該技術的運用,調查地下可能存在的煤炭資源并獲取資源開發以及利用的相關信息。隨著技術的進步,遙感技術中使用的遙感傳感器種類也呈現出多樣化,遙感數據的信息提取及處理更快,遙感圖像分辨率更高,其必將在以后的煤田地質勘探中獲得更為廣泛的應用。
3.3地理信息系統在煤田地質勘探中的應用
地理信息系統在地質煤炭資源勘探中的應用主要體現在:數據收集、邏輯推理、可視化表達、數據整理等方面,獲得了較好的應用。在實際應用中首先需創建一個獨立的空間數據庫,對此數據庫進行系統研究,得出變量,創建模型,在對找礦進行預算的前提下提高遠景區視覺效果,利用科學有效的方法評測地質勘探到的資源。一般情況下用來評測的手段主要有偵查數據、礦化地質信息以及組合信息等。通過利用地理信息系統技術實現對空間數據的提取和研究,通過系列基礎空間以及信息處理等得出相應的空間信息,并通過對取舍和研究創建各種標準化制度以及合成信息,形成空間信息庫。通過該技術在地質煤炭資源勘探工作中的運用極大的提升了勘探效果。
3.4物探技術在煤田地質勘探中的應用
物探技術是煤田地質勘探中不可缺少的重要手段,該技術主要是利用物理方式分析地殼上部的巖石構造,依據研究對象的物理性質差異,使用專門的測量儀器和設備確定其物理量的分布規律。具體的勘探手段有:地震勘探、地球物理測井、地磁勘探等。(1)地震勘探地震勘探是地球物理勘探中重要的技術手段之一,是通過利用地下介質彈性和密度的差異,通過觀測和分析大地對人工激發地震波的響應,推斷地下巖層的性質和形態的地球物理勘探方法,目前采用最多的是高分辨地震勘查技術。高分辨地震勘查技術通過采用高分辨二維地震、三維地震、多波多分量震等方法,來查明斷層落差,圈定煤層分叉合并區、巖漿巖對可采煤層的影響范圍及陷落柱分布情況等。(2)地球物理測井地球物理測井技術煤田地質勘探中的重要手段,其是運用相關的物理學方法和原理,運用專門的測量儀器沿鉆孔剖面對巖石物性參數進行測量,通過此種方式對井下地質情況進行充分了解,從而發現煤層、金屬、非金屬、放射性等礦藏場產資源(如煤層、放射性物質、非金屬及金屬等)。根據巖石和礦物物理性質的不同(如放射性、聲波、導電性等),測井方法也多種多樣,如放射性測井、聲波測井、電法測井等[3]。(3)地磁勘探技術地磁勘探技術是目前應用的一種較為可靠、先進的資源勘探手段,其主要包括衛星磁測、陸地磁測、海洋磁測以及航空磁測等幾個重要部分。地磁勘探技術的工作原理是時空變化對地磁場產生影響時專業儀器接收到的數據進行分析和研究,用來判斷某一區域的地質煤炭資源含量。實際勘探工作中,應用地磁勘探技術進行地質煤炭資源勘查時,可根據勘查精度和目的差異將該種勘探技術分為區域性勘探、地方性勘探、以及全球性勘探幾種方式。
4結束語
我國社會經濟的快速發展,推動著各行各業對煤炭資源需求量的不斷提升,煤炭資源作為重要的經濟發展推動因素,對人類社會發展進程和經濟的發展具有重要的推動作用。隨著科技和經濟的發展,煤田勘探技術也獲得了迅速的發展,例如數字化遙感技術、地理信息技術,傳統的物探技術以及改進后的地質巖心鉆探技術等,這些勘探技術在煤田地質勘探中的應用,促進了勘探工作的高效率、信息化、可視化發展,基本滿足了社會發展對煤炭資源的需求。
參考文獻
[1]王金香,陳華飛,趙蕻.淺議煤田地質與勘探技術[J].價值工程,2012,10:33.
[2]徐偉瑜.煤田地質與勘探技術淺議[J].河南水利與南水北調,2012,20:100-101.
[3]闞緒巖.淮北煤田地質與勘探技術淺析[J].科技資訊,2010,04:128.
作者:李朋宇 單位:重慶能科工程勘察有限公司