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      我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)探究

      2012-12-28 15:41:51成學(xué)光
      關(guān)鍵詞:煤炭資源煤田勘探

      成學(xué)光

      (黑龍江省煤田地質(zhì)物測(cè)隊(duì),黑龍江 哈爾濱 150008)

      隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),國(guó)內(nèi)煤炭需求量將逐步增長(zhǎng),煤炭出口量將大幅攀升,需要優(yōu)質(zhì)環(huán)保型資源,需要進(jìn)行煤炭資源經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和資源資產(chǎn)化管理,需要開展煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià),需要高集成度、高有序度數(shù)字化的資源信息。煤田地質(zhì)勘探就是在開發(fā)煤炭資源前,通過(guò)各種技術(shù)手段了解煤層埋藏的具體情況,為開采設(shè)計(jì)、礦井建設(shè)和生產(chǎn)提供依據(jù)。在煤田地質(zhì)勘探工作中,為了更好地揭露煤系,認(rèn)識(shí)煤巖體賦存狀態(tài)及物質(zhì)變化規(guī)律,完成不同勘探階段的目的任務(wù)和滿足工作精度要求,需要各種技術(shù)手段和一定的施工方法。隨著以數(shù)字化和電子化為特色的新技術(shù)革命開展,中國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)和方法也有了質(zhì)的飛越。煤田地質(zhì)勘探以科學(xué)技術(shù)為依托,緊密結(jié)合中國(guó)煤炭資源地質(zhì)條件復(fù)雜、勘探程度低、水資源缺乏和環(huán)境問(wèn)題突出等特點(diǎn),經(jīng)過(guò)60余年的實(shí)踐,尤其是改革開放以來(lái)的技術(shù)攻關(guān)和國(guó)際合作,逐步歸納、總結(jié)形成了一整套煤田地質(zhì)勘探學(xué)科的理論、成熟的方法和具有明顯現(xiàn)代科技特色的技術(shù)。

      1 煤炭資源綜合勘探方法

      根據(jù)地形、地質(zhì)和物性等條件,合理選擇勘探手段,統(tǒng)籌布置各項(xiàng)工程,嚴(yán)格工程施工順序,綜合研究各種地質(zhì)信息,提交高質(zhì)量地質(zhì)報(bào)告,這就是近年來(lái)逐漸完善的煤炭資源綜合勘探方法。通過(guò)采用遙感掃面、物探掃線、鉆探及測(cè)井掃點(diǎn)的工作部署,在具體勘探區(qū),采用重磁資料確定煤系分布范圍和基底深度、用高分辨率數(shù)字地震控制斷層、褶皺和其他異常體的發(fā)育;用鉆探結(jié)合測(cè)井方法驗(yàn)證地震勘探結(jié)果,并重點(diǎn)控制煤層的變化。通過(guò)地震、鉆探和測(cè)井資料的綜合解釋研究,可獲得高精度的地質(zhì)勘探成果。在構(gòu)造上,能夠控制落差10-15m的小斷層和落差5-10m的小斷點(diǎn)、主采煤層的底板等高線能控制在1%-2%以內(nèi)。在煤層上,能夠控制煤層的發(fā)育特征,并可利用地震波組的波形、多元參數(shù)特征和變化趨勢(shì),解釋典型煤層的厚度和宏觀結(jié)構(gòu)類型。在經(jīng)濟(jì)上,大幅度節(jié)約了鉆探工作量,鉆孔數(shù)減少50%-80%,縮短了勘探周期,勘探成本降低30%-50%,具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

      2 煤田鉆探新技術(shù)

      傳統(tǒng)的巖芯鉆探仍將是煤炭資源勘探的最直觀手段,只不過(guò)隨著綜合勘探方法的采用,鉆探工作量相對(duì)減少。伴隨著新技術(shù)革命,鉆探將會(huì)在自動(dòng)化程度、操作的靈活性和機(jī)械效率等方面有大的進(jìn)展和提高。

      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)越多的煤礦企業(yè)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。

      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。從1985年開始至今,高分辨率數(shù)字地震勘探技術(shù)在地質(zhì)綜合勘探和地震補(bǔ)充勘探實(shí)踐中得到不斷完善和發(fā)展。通過(guò)地震補(bǔ)充勘探,查明規(guī)模較小的斷層、褶皺及其他異常體,以使得設(shè)計(jì)部門能夠及時(shí)優(yōu)化、修改設(shè)計(jì),包括:

      1)改變開拓方案,調(diào)整井筒位置和生產(chǎn)能力。

      2)修改采區(qū)設(shè)計(jì),如工作面位置、走向及長(zhǎng)度。

      3)修改主要巷道位置,調(diào)整礦井邊界等。

      這些成果保證了高產(chǎn)高效礦井的高速高質(zhì)量建成,避免了因地質(zhì)資料而帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失。目前,該項(xiàng)技術(shù)已得到廣泛承認(rèn),并被越來(lái)越多的煤礦業(yè)主,包括虧損煤礦和地方煤礦業(yè)主的承認(rèn)和采用,一場(chǎng)全國(guó)性的地震補(bǔ)充勘探和采區(qū)地震已經(jīng)興起。近年來(lái),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發(fā)井田的業(yè)主開始要求進(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)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。

      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)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。

      結(jié)語(yǔ)

      根據(jù)相關(guān)資料分析表明,除少數(shù)幾個(gè)發(fā)展中國(guó)家外,各主要產(chǎn)煤國(guó)家的煤田地質(zhì)勘探工作量自20世紀(jì)80年代以來(lái)均明顯減少,但用于開發(fā)勘探、工作面勘探的工作內(nèi)容和工作量卻明顯增多,勘探精度大大提高。從煤炭現(xiàn)代化生產(chǎn)要求角度看,我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)與世界先進(jìn)技術(shù)相比尚存在較大差距,因此,必須把握時(shí)機(jī),加快我國(guó)煤田地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展,才能滿足我國(guó)高產(chǎn)高效采煤的需求。

      [1]強(qiáng)孟東,王懷洪.煤炭資源綜合勘探技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益[A].山東省煤炭學(xué)會(huì)2006年年會(huì)論文集[C],2006.

      [2]甄長(zhǎng)方,張?jiān)旅?地震數(shù)據(jù)特征分析技術(shù)及其應(yīng)用[J].物探裝備,2005(01).

      [3]闞緒巖.淮北煤田地質(zhì)與勘探技術(shù)淺析[J]科技資訊,2010(04).

      [4]黃意峰.也論煤田地質(zhì)勘探的技術(shù)管理[J].黑龍江科技信息,2009(27).

      [5]周艷霞.地質(zhì)勘探在新形勢(shì)下的工作任務(wù)[J].煤炭技術(shù),2009(07).

      [6]儲(chǔ)紹良.礦井物探應(yīng)用[M].北京:煤炭工業(yè)出版社.

      [7]李夫忠.走向精確勘探的道路[M].北京:石油工業(yè)出版社.

      [8]陳曉雷.淺談煤礦地質(zhì)勘探技術(shù)及其重要性[J].科技信息,2009(15).

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