煤田地质勘探技术发展分析
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作者: 杨向敏
【摘 要】煤田地质勘探是运用地质科学和技术手段来分析、探测煤矿床，为煤矿设计和建设以及煤炭生产提供可靠的地质资料，使煤炭资源能够合理利用和顺利开发。煤炭资源勘探技术水平和勘查精度以及对煤矿安全高效生产保障能力正在逐步提高，发展前景十分广阔。
【关键词】地质勘探；遥感技术；发展趋势
1.从山西煤炭资源储量及开采看煤田地质勘探的重要性
1.1山西煤炭资源储量
山西是煤炭资源储量大省，煤炭资源具有储量十分丰富、分布范围广泛、煤类品种齐全、煤炭品质优良、开发条件较好等特点。2003 年山西第三次煤田预测资料，全省2000米以浅预测煤炭总储量约为6600亿吨，占全国煤炭资源总量的11.9%，仅次于新疆和内蒙，总储量居全国第三位。山西煤炭资源储存范围分布广泛，在全省119个行政县（ 市、区）中，储存煤炭资源的有94个，占79%，其中，煤炭年产量在百万吨以上的县（ 市、区）有68个。山西煤炭资源的煤类品种齐全，从低变质煤、中变质煤到高变质煤，省内均有分布，煤炭种类分布具有从北向南，煤的变质程度逐渐增高的特征，依次分布着低变质煤、中变质煤、高变质煤。山西煤炭品质优良，据中国煤炭分类国家标准，山西拥有14个牌号的煤种，在市场上具有极佳的品牌效应。如大同煤田的弱粘结煤享誉中外，河东煤田的主焦煤被誉为煤中“精粉”，沁水煤田的“兰花炭”作为化工用煤的佳品而闻名遐迩。山西煤炭资源开发条件较好，宁武煤田平鲁一带煤层埋藏浅，适宜露天开采，其它地区多为中厚煤层，总体地质构造简单，煤层厚度稳定，瓦斯含量不高，适宜井工开采。
1.2煤田地质勘探的重要性
山西具有得天独厚的煤炭资源储存优势，是我国重要的煤炭生产供应基地，煤炭在中国的能源中处于十分重要的地位，煤炭工业的生产技术、安全状况、健康发展，关系着经济和社会发展。煤炭工业的建设和发展离不开地质勘探，煤田地质勘探作为煤炭工业的开路先锋，是运用地质科学和技术手段来分析、探测煤矿床，为煤矿设计和建设以及煤炭生产提供可靠的地质资料，使煤炭资源能够合理利用和顺利开发为煤炭安全高效生产提供服务。其主要任务是：查明煤矿床范围内矿体的分布特征；查明矿体地质构造特征；查明煤炭的储量、种类、质量、工业品级及其空间分布规律；查明矿床开采技术条件、水文地质条件以及矿区自然、经济条件。煤田地质勘探对于如何高效合理地开发应用煤炭资源、规范开采秩序、抓好煤矿安全生产、保护生态环境、促进煤炭企业可持续发展，有着十分重要的作用。在现实生产实践中，一段时期以来，受“重开采，轻勘探”的思想影响，煤田地质勘探没有得到应有的重视，以致于煤田地质勘探工作明显滞后，甚至一度陷入困境。近年来，对煤田地质勘探工作的重要性认识逐步到位，煤田地质勘探工作正在走出困境，呈现出良好的发展势头。
2.煤田地质勘探技术发展趋势分析
当前，我国煤田勘探技术手段主要有钻探工程、坑探工程、地球物理勘探、地质填图、遥感地质调查等。近年来，钻探仍是获得第一手地质资料的重要手段；物探仪器更新迅速，日新月异，灵敏度、分辨率、精确度越来越高，物探方法向多维、多参数测量、多方法组合发展；计算机和信息技术将普及到地质勘探技术的各个专业、运用到整个勘探系统。
2.1遥感地质调查技术大力发展
遥感地质是遥感技术在地质中的应用，是研究地质科学的一种新兴手段。目前国际上常用的遥感技术手段主要有：摄影遥感、电视遥感、多光谱遥感、红外遥感、雷达遥感、激光遥感、全息摄影遥感等。
遥感技术在地质调查中已经得到了普遍的应用，其具体应用就是像片的判读，其中包括航片（可见光航空像片）、卫片（多光谱卫星像片）的判读。该技术在地质填图、地质构造解释、找矿标志判别及动态分析方面的研究应用，高分辨率卫星图像、矿山GPS定位技术、数字航摄技术、地质勘查GIS技术等一系列现代化技术手段研究与应用，将使地质勘探技术进一步实现现代化。地质填图作为最基本的技术手段，是煤炭资源普查与勘探最基础的工作，它的主要目的是对含煤地区进行全面的地表地质研究，调查含煤区的地层、构造、主煤层和煤质及其他有益矿产的情况，为以后的地质工作指出方向。地质填图已由传统老旧的罗盘、锤子、放大镜三大件被先进的GPS导航、笔记本电脑和数码相机所取代，向数字化方向深入发展。
2.2煤炭地质勘探技术信息化迅速推进
加强煤炭地质勘查主流程信息化系统技术的研究并广泛应用，大力推进煤炭地质勘查数据采集、研究和地质报告编制的信息化建设，是煤田地质勘探技术发展的必然趋势。现代信息技术的发展与应用对煤炭勘探开发技术产生巨大的推动作用，使勘探专业发生了巨大的变化。目前已实现用人机对话方式处理和智能分析显示地质勘探数据。此外，一些能在现场作预处理和自动控制各项操作的物探仪器、三维可视化技术、虚拟现实技术、数据银行和数据仓库技术等正在加快研究和开发。随着这些先进的仪器设备和信息技术在地质勘探中的应用，必将极大地提高地质勘探的效率，对地质勘探产生深刻的影响。
2.3采用综合方式进行地质勘探
（1）采区地面地震勘探。地震勘探是利用地下介质弹性和密度差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。采区设计前，采用地面地震勘探手段，查明采区构造形态和断层发育规律、煤层赋存状况和底板起伏形态，评价影响开采的含水层富水性，并提出防治水害的措施，为采区设计提供可靠的地质资料。同时，需要进一步查明采区范围内的小构造，根据采区衔接的要求提前布置实施。三维地震技术将不断发展，多维多分量地震勘探技术研究将进一步深化，地震勘探技术能力和应用范围将继续扩大。
（2）微动测深勘查。微动是一种在空间域和时间域都极不规则的震动现象。微动测深勘查方法是利用自身体波和面波不同震动这一优势反演地下地质结构。微动测深勘查主要有以下几种： 1）平面探查。在矿区或者要求更精细的勘探，该勘探的条件是在仪器数量足够多的情况下完成的，并需要反向推测测区三维体，从而通过速度异常体或者面描绘出三维态势。2）单点勘查。主要是单点勘查方式观测台阵，一般由两个不同半径的同心圆组成，在圆心和圆周上内接正三角形顶点处各设置一套微动观测仪。这种观测方式勘查深度与台阵的大小成正比。根据勘查深度的要求，可采用由3个或3个以上不同半径的同心圆组成观测台阵。
2.4开发井下勘探技术
地面勘探技术已经是一项成熟的技术手段，如何将地面勘探技术成功地转移到煤矿开发井下，是世界各国一直在探究的课题。包括：利用瑞雷波进行独头巷道超前探测、应用槽波探测工作面内部构造、利用声发射技术预报煤与瓦斯突出危险区和利用微震观测确定“三带”发育高度等，由于煤层密度比上下围岩小，煤层是一个典型的低速槽，并且伴随着探地雷达技术的迅速发展，国外已经成功开发出一种能定量研究岩体、准确确定巷道周围裂隙带以及断裂带深度特征的Rock 雷达系统，代替了一些过时的应用技术。因此，从科技发展角度出发，煤矿井下物探技术将是煤田地质勘探技术的重要发展趋势。
2.5发展水平钻进技术
随着社会的进步、经济的发展，我国城市规模不断延伸，城市基建就需要非开挖技术的出现来解决施工等现实技术问题。水平定向钻进施工技术，又称HDD施工技术，是我国非开挖方法中最快速、技术最先进、设备最完善、应用最广泛的方法。水平钻进技术，不仅能在井下沿煤层定向钻进，还能在地面沿垂直―圆弧―水平线轨迹进入煤层钻进，该技术加快了煤田地质勘探速度，提高了勘探效率，节约了勘探资金。
3.对煤田地质勘探技术发展的几点建议
《国务院关于促进煤炭工业健康发展若干意见》明确指出，要加大煤炭资源勘探力度，增强煤炭资源保障能力，依靠科技进步，提高地质勘探精度，保障地质勘查质量，为合理规划和开发煤炭资源奠定基础。国务院对煤炭资源勘探工作高度重视并提出了更高的要求。要深入贯彻落实国务院文件精神，必须用科学发展观指导地质勘探工作，大力提高地质勘探创新能力，运用现代地质理论，发展高新技术，全面提升煤炭地质勘探能力和服务水平。
3.1争取优惠政策，加大地质勘探力度
根据各地煤炭资源分布特点、勘探技术和开发现状，充分利用已有扶持政策，积极争取各级政府对煤炭资源勘探的优惠政策，进一步加大煤炭资源勘探力度，多渠道融纳资金，查明煤炭资源的家底，为煤炭工业可持续发展提供科学依据和优良服务。各级决策层首先要彻底转变重开发、轻勘探的思想观念，提高对煤田地质勘探重要性认识，为煤田地质勘探健康可持续发展给予大力支持。
3.2依靠科技进步，提高地质勘查质量
要提高地质勘探精度和质量，必须依靠科技进步，研究地质理论，发展地质理论，大力引进和研究开发各种现代高新技术和仪器设备，用现代地质理论和科学技术武装地质勘探，进一步充实、完善、改进地质勘探技术方法和手段，为煤炭资源调查、煤田地质勘查以及相关的煤层气、水资源评价提供理论和技术支撑。
3.3深化体制改革，提高地质勘探创新能力
要进一步深化煤田地质勘探体制改革，尽快形成可持续的煤炭资源保障体系，建立煤炭地质勘查新体制、新机制、新体系和煤炭资源管理新秩序，以增强地质勘探活力和动力，提高地质勘探的创新能力。
3.4利用多种渠道，加强地质勘探人才队伍建设
充分利用各级教育机构和地质院校的教育资源优势，大力培养地质勘探技术人才，充实地质勘探队伍，有效解决地质勘探技术人才紧缺、队伍老化、数量不足、质量不高的问题；通过各种方式对现有勘探人员开展技术培训，不断更新知识，提高技术业务素质；制定优惠政策防止地质勘探人才流失，吸引优秀人才；加强国际国内地质勘探技术合作和交流，及时了解和掌握当前地质勘探的新动态、新知识、新方法、新手段；鼓励和支持地质勘探职工自学成才，为他们的学习和工作实践提供良好的环境和条件。
3.5重视生态建设，为环境保护提供相关调查评价
加强环境保护的地质调查研究，对因矿业开发引发的煤层自燃、环境污染、地面塌陷、山体滑坡等地质灾害，要加强调查评价。
3.6加强煤层气勘探开发
煤层气作为新型洁净能源，可降低大气污染，减少温室效应。煤层气的开发与利用，在为我们提供洁净能源的同时，还可减少矿井瓦斯排放，降低煤矿安全事故。
4.结语
煤炭现代化生产对煤田地质勘探提出了更高的要求，我们要清醒地看到，我国煤田地质勘探技术虽然发展迅速，但与发达国家的先进技术相比，尚存在一定差距。因此，必须进一步加快我国煤田地质勘探技术的发展速度，满足我国高产高效采煤工业生产的需求。基于煤炭在中国能源中的重要地位，国家对煤炭资源勘探和开发利用技术发展高度重视，大力鼓励支持科技创新，相关科研机构和生产企业不断加大对相关技术、装备的研发力度，煤炭资源勘探的技术水平和勘查精度以及对煤矿安全高效生产保障的能力正在逐步提高，发展前景十分广阔。
【参考文献】
[1]熊涛.浅析煤田地质勘探技术发展[J].城市建设理论研究，2011（4）.
[2]王定武.煤田地质与勘探方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，2005.
[3]刘少华.煤田地质分析与对策[J].中国高新技术企业，2010（9）.
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