煤礦地質勘探技術及其重要性探討

楊仁濤

【摘要】煤礦作為國家重要戰略資源儲備，為科學安全開發煤礦資源，需充分利用煤礦地質勘探技術，為后續煤礦開采提供真實資料，規避瓦斯事故、水害問題、冒頂事故的出現，保證煤礦開采整體安全與穩定?；诿旱V地質勘探技術種類進行分析，可將其分為以下幾類：無線電波透視技術、礦井瞬變電磁技術、高密度電阻率技術、地質雷達勘探技術、地震勘探技術。為深入分析煤礦地質勘探技術，在煤礦資源開發中的應用，下文以新疆某煤礦為研究對象，針對瞬變電磁勘探技術與地震勘探技術進行探析，具體技術應用論述內容如下。

【關鍵詞】煤礦開發;地質勘探技術;應用重要性;技術分類;瞬變電磁技術;地震勘探技術

一、煤礦地質勘探技術應用重要性分析

（一）煤礦瓦斯防治

煤礦開采過程中，多數事故都與礦井的地質構造存在關聯，如煤礦瓦斯突出事故，則與煤層頂底板的巖性、含水性、煤層傾角、斷層等存在直接聯系，一旦出現瓦斯突出事故會嚴重影響到煤礦開發工作。為有效防治瓦斯事故，則需開展地質勘探工作，對煤礦的地質構造進行全面深入了解。

煤礦建井時可對瓦斯的涌出規律進行預測研究，若研究數據不足，則無法保證預測結果的準確性，使得瓦斯防治工作安全性下降，不利于煤礦井下的正常開采。在煤礦開采前進行地質勘探工作，采取真實的瓦斯樣本，科學合理的對瓦斯含量、瓦斯壓力進行檢測，進而提高瓦斯涌出規律預測的準確性，規避煤礦瓦斯突出事故的出現。

鉆孔取芯是地質勘探采集瓦斯樣本的主要方式，在對某井田的瓦斯涌出規律進行預測時，需對多個地質構造單元進行瓦斯取樣，合理發揮出地質勘探技術應用優勢。地質勘探技術實際應用時，應當保證瓦斯采樣數量的合理性，如在瓦斯含量較高的地質區域，應當對每一個鉆孔進行瓦斯取樣測試工作，保證對整個礦區的瓦斯含量進行全面了解，為后續煤礦開采中瓦斯防治工作提供數據資料。

基于地質勘探階段鉆孔取芯獲得的瓦斯數據進行分析整理，可初步了解到影響瓦斯涌出的地質因子，并依據勘探資料進行礦區瓦斯地質圖繪制，將瓦斯的分布與實際情況標注其中，便于后續煤礦開發時，根據瓦斯地質圖對不同區域的瓦斯開展針對性防治，保證煤礦開采的整體安全性與可靠性。由此可見，煤礦地質勘探技術的應用是非常重要的，可有效規避煤礦瓦斯突出事故的出現。

（二）煤礦水害防治

煤礦開采中礦井水的危害非常嚴重，由于部分地區煤層受到第四系含水層和煤層底板灰巖的承壓水的威脅，使得水害問題較為嚴重，且部分煤礦開采過程中，會受到頂底板砂巖水、巖溶陷落柱的水害影響。如煤礦開采過程中，底板灰巖承壓水的突出，將誘發嚴重的水害事故。

部分煤礦處于地質構造發育帶，嚴重的構造作用，將加劇煤礦水害問題的演變，不利于煤礦安全開采。為有效規避煤礦水害問題的影響，應當在煤礦開采前，合理應用地質勘探技術，全面了解煤礦地質構造，針對水害問題進行針對性防治，主動規避煤礦突水事故的出現，保證煤礦開采作業的安全性與可靠性。

（三）冒頂事故防治

冒頂事故的發生，對煤礦開采會產生很大影響，在煤礦實際開采過程中，以往由于工藝落后、工序混亂、人員素質低、技術執行不到位、地質條件限制等因素存在，使得煤礦冒頂事故的頻繁出現，影響到煤礦開采的安全性與可靠性。

當煤礦開采作業時，遇到地質構造，則可能出現冒頂事故;當煤層進行開采放炮時產生一定震動，也可能產生冒頂事故。若可以對煤礦地質構造進行綜合全面的了解掌握，則可設計針對性冒頂事故防治技術方案，科學規避煤礦冒頂事故的發生，保證煤礦開采工作的安全與質量。

二、煤礦地質勘探技術種類分析

（一）無線電波透視技術

該技術是利用無線電波，它是一種頻率很高并且具有一定能量的電磁波，根據傳播介質對電磁波吸收能力的差異，如高阻巖石對電磁波的吸收作用很弱，低阻礦體和充水巖溶等對電磁波的吸收作用較強。無線電透視法就是通過對兩個鉆孔之間或兩個坑道之間，在一個鉆孔中不同深度發射，在另一個鉆孔中不同深度接受電磁波，或在一個巷道不同位置發射，在另一個巷道不同位置接受電磁波，根據發射機與接受機間的位置關系及異常出現部位，便可推斷地質體的存在。進行地質勘探時，通過鉆孔或巷道發射和接受電磁波，分析電磁波在地質結構傳播中的衰減情況，通過數據轉化分析，進而得出地質結構的位置與形態，如：斷層、巖溶陷落柱、采空區等，實現地質勘探預期工作目標。

（二）礦井瞬變電磁技術

該技術屬于非接觸式地質勘探類型。井下瞬變電磁技術應用時，可對發射電流與接受電流的線框進行控制，依據開采斷面的大小進行針對性勘探。在實際勘探工作開展時，合理加大發射電流與回線匝數，可有效增強二次場的信號強度，進而拓展勘探深度，保證煤礦地質勘探的質量與效果。

（三）高密度電阻率技術

該技術進行應用時，主要以巖土介質的導電性差異為勘探基礎。技術人員通過觀測與研究，歸納地質體的穩定電流場分布規律，為高密度電阻率勘探技術應用提供支持。該技術屬于新型地質勘探技術，通過對該技術進行分析可知，該地質勘探技術的測點密度大、多極距、多裝置，可求取不同的電阻比值，進而得出地質勘探的數據信息。

（四）地質雷達勘探技術

地質雷達勘探技術應用時，主要基于地下介質的電阻率與介電常數的差異，通過高頻電磁脈沖波的反射，進而測得目標地質的結構特點與物理特征。在煤礦地質結構勘探工作開展時，為獲得煤礦地質的形態、大小、位置、結構等物理空間信息，則可采取地質雷達勘探技術，提供煤礦地質勘探工作開展的可靠性。

（五）地震勘探技術

通過對地震勘探技術進行分析可知，利用地下介質密度與彈性的差異變化，進而對人工釋放的地震波進行響應，通過對相關數據信息進行分析，則可推斷出煤礦的地下巖層結構形態與物理特性。

在礦區地表通過人工處理釋放出一定頻率的地震波，當地震波向下傳播過程中，由于遇到不同介質的巖層分界面，使得地震波出現折射與反射的問題，利用專用檢波器設備對折射與反射的地震波進行接收。地震波信號中的震源特性、檢波點位置等，都可間接計算出巖層的性質與基本結構?；谟嬎銠C模型的數據分析整理，則可得出煤礦的實際地質結構特點。

地震勘探技術在煤礦勘探工作中應用非常普遍，基于煤礦地震勘探技術實際應用可知，該技術包含二維地震勘探技術、三維地震勘探技術、槽波勘探技術、瑞利波勘探技術、震波超前勘測技術等。

三、新疆某煤礦地質勘探技術探析

（一）瞬變電磁技術應用

1.勘探方法

煤礦地質勘探技術選擇時，通過對多種勘探技術進行對比分析，發現瞬變電磁技術受背景場的干擾較小、瞬變電磁具有高穿透高阻性能、響應分辨率高，合理應用該勘探技術，可有效提高煤礦地質勘探工作效率。

2.工作原理

通過特殊設備向煤礦地下發射電磁波，進而對地下目標進行誘導，并接收產生的二次場信號，進而確定被測目標的物理參數。該技術的運行主要由發射回路與接收回路組成，工作步驟主要由電磁波發射、感應信號、接收信號。當發射電流出現中斷時，依據電磁感應理論，發射電流會在被測目標的周圍形成一定電磁場，該電磁場稱為一次場。在一次場繼續傳播過程中，遇到地層內的導電地質體，則會在其內部產生感應電流稱為二次電流。隨著電流的傳播產生二次磁場，該電磁場稱為二次場。

由于地層導電地質體的感應電流能量的損耗，使得二次場出現衰減，進行形成瞬變磁場。二次場的產生主要是，由于導電地質體的感應電流變化，基于對二次場的感應電流信息進行分析整理，則可對地下不同導電地質體的物理參數與結構進行判定。

3.測網布置

為充分發揮出瞬變電磁技術的應用價值，需進行測網布置工作，地質勘探的走向應當垂直于地層走向，確保探測信號始終處于測線的中間，并在測線的兩端進行一定點數的正常場布設，保證地質勘測數據的準確性與可靠性。

4.勘探試驗

（1）設備測試

煤礦地質勘探工作開展前，應當對使用設備儀器進行測試，保證儀器設備應用的穩定性與可靠性。

（2）環境噪音測試

在礦區的干擾區域與非干擾區域，開展環境噪音測試，了解礦區存在的電磁干擾實際情況，為后續測試工作提供參考。

（3）發射電流試驗

基于瞬變電磁技術理論可知，發射電流越大，則電流的抗干擾能力越強，但由于發射電流的關斷周期較高，使得地質勘探的數據分辨能力下降。在具體發射電流與關斷周期界定時，應當對煤礦地質結構進行預測，選擇最佳發射電流，保證瞬變電磁技術的勘探數據準確性與可靠性。

（4）發射頻率試驗

基于相同的發射線框，進行不同頻率的發射電流試驗，分析煤礦地質勘探中頻率更為穩定、平緩的電流頻率值，進而選擇對應發射電流頻率，提高煤礦地質勘探工作質量。

（5）發射線框試驗

不同煤礦的礦產埋深不同，因為需進行發射線框試驗，測試煤礦的資源深度與儲存空間。如常用的發射線框為240×240米與180×180米，若兩者發射線框都可滿足瞬變電磁技術要求，則需選擇180米的線框，因為180米線框的發射電流抗干擾性能較高，且該線框的地質勘探盲區相對較小，可保證煤礦地質勘探工作開展的安全性與可靠性。

（6）觀測時間試驗

當發射線框、發射頻率、發射電流等參數確定后，則需對觀測時間進行試驗。在小于90秒與大于120秒的觀測時間進行試驗后，可發現采用大于120秒的觀測時間周期，電阻率曲線與衰減曲線的整體平滑度，相對小于90秒觀測時間更優，則可選擇大于120秒的觀測時間。

5.試驗分析

在試驗工作開展后，則需對試驗數據進行分析得出地質勘探結果?；诘刭|勘探的電阻率等值線斷面數據進行分析，可得出煤礦的采空區與燒空區實際空間地理信息，為后續煤礦開采提供安全技術保證。

（二）地震勘探技術應用

1.勘探煤層褶曲形態

新疆地區的煤礦儲存量大，且由于地質演變的影響，使得新疆地區煤礦儲存形式多種多樣，為科學探明新疆地區煤礦儲存情況，為后續煤礦開發提供技術幫助，可采取針對性的地質勘探技術，分析該地區煤礦儲層的地質構造特點。如對新疆地區礦區煤層褶曲形態進行勘探時，可合理應用地震勘探技術，實現對煤層褶曲形態勘探的預期效果。

以往對煤層褶曲形態進行勘探時，采取鉆探技術方案，盡管鉆孔的密度進行增加，鉆孔之間的地質構造形態，仍舊需要地質技術人員進行主觀推斷。若構造復雜的褶曲煤層進行勘探時，則會影響到煤礦褶曲勘探數據的準確性與科學性。

通過應用地震勘探技術對煤層褶曲形態進行勘探，進而直觀的了解煤層褶曲的實際結構特點。如在煤層空間速度橫向變化較小的情況下，地震偏移時間剖面、水平切片等數據信息，可真實的反映出煤層背斜與向斜的物理形態，基于地震波的時間旅行時間周期進行數據轉換，則可得出煤層褶曲的結構形態。

2.勘探煤層斷裂構造

通過煤炭地震勘探技術的合理應用，可對煤層目標層的斷裂實際情況進行查明，在開采區域地震勘探中，斷裂構造勘探工作非常重要。在斷裂構造勘探工作開展時，可基于地震反射波的錯斷、迭掩、相位轉換、斷面波等信息，分析不同斷電的數據信息，并利用地震勘探技術屬性進行圖形模型還原，直觀對煤層斷裂構造進行分析研究。

通過對煤礦地震勘探技術進行研究分析可知，煤礦三維地震勘探技術，可針對落差5米以上的斷層構造進行準確科學預測分析。若采用高密度全數字技術覆蓋三維地震勘探工作，則可實現對落差2米以上的斷層構造進行分析，為后續煤礦開采奠定堅實基礎，規避冒頂、涌水、瓦斯等問題的出現。

3.勘探煤層陷落柱

陷落柱的形成，主要是由于煤層在地下水的物理化學作用下，逐漸形成的巖溶空洞，煤層上層的覆蓋巖塌陷形成的塌陷體。由于陷落柱包含碎石較多，且巖體的膠結程度不同，使得周圍巖層的密度與形態出現較大差異。在地震勘探技術應用時，地震時間剖面非常復雜，無法完成對地震波的連續跟蹤。

在煤礦開采時，陷落柱對作業埋下安全隱患，基于地震看勘探技術的合理應用，有效勘探出煤層的陷落柱，主動對煤層開發技術方案進行優化調整，保證煤層開采作業的安全性與可靠性。

4.勘探煤層賦存邊界

基于煤礦地震勘探技術的應用，可對煤層賦存邊界進行查明，基于查明的邊界信息，可對煤層開采技術進行完善，提高煤礦開發的整體可行性與科學性。由于采空、火燒、巖漿的侵入，使得煤層結構出現一定變化，基于地震勘探技術的合理應用，分析煤層反射波，得出煤層結構的變化規律，制定針對性煤礦開發技術報告，保證煤礦開采的整體工作效率與安全。

四、結束語

綜上，在煤礦開采前期，應當合理應用煤礦勘探技術，為后續開發工作提供準確數據資料，有效防治相關開采風險，提高煤礦開發的安全性。未來新疆地區進行煤礦勘探時，應當合理引入新的勘探技術，提高勘探效率與安全，實現預期煤礦勘探工作目的。

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