浅析煤田地质勘探前沿的发展趋势

关键词：煤田地质勘探； 现阶段问题； 发展趋势； 理论与技术 
煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一，20世纪，煤炭进一步占据着世界能源的主要地位，进入21世纪，包括中国在内的绝大多数国家都会更加认识到煤炭这一世界能源的重要地位。
1.煤田地质勘探概述
中国煤炭行业的集中度还较低，煤炭开采企业过于分散，存在大量个体开采的情况，这一方面导致中央和地方政府对煤炭企业的管理难度增大；另一方面加剧了煤炭供给的不确定性。煤炭作为一种日趋减少的不可再生资源，国家应当对其开采、使用实施统一管理、统一规划，而不是放任自流。而大型煤炭生产企业在技术性、安全性、可控性等方面的优势勿庸置疑，因此，有必要对现有的煤炭资源进行有效整合。
煤田地质勘探是研究煤层形成与分布的赋存规律、煤层变化特征、地质条件和研究煤层行之有效的勘察方法和理论研究。它包括煤田普查和煤田勘探。煤田勘探是在煤田普查的基础上，为保证在矿山设计建设前、或在开采过程中，确切查明具有工业远景的矿床是否具有持续生产出工业价值的煤田所进行的经济调查研究、地质与技术的勘察工作。
2.我国现阶段煤田地质勘探前沿的问题
在充分的对比了国外先进资本主义国家所掌握的关于煤田地质勘探的技术及我国煤田地质特点和发展现状来看，我们可以总结出如下相关煤田地质勘探前沿亟需解决的几个方面问题：
2.1煤层气研究与勘探开发
煤气层指赋存在煤层中以甲烷为主要成分的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。前后已有20多个国家开展了煤层气的研究、勘探和开发工作。在煤层气实验开发中、目前所遇到的问题大致有：水力压裂效果不明显，裂缝短，所占比例低，钻井冲洗液污染煤层、多数井煤层气产率低、衰减快、完井后坍塌堵孔，完井后采气效果差等方面。
2.2加强对灾害地质的防御和环境地质的勘察
矿区会因为各种天然条件以及开发过程中的不良操作使得地质体系遭到一定程度的破坏，从而导致一些列的环境问题出现。由于煤矿不断开发及历史原因，耕地破坏、沙化严重、粉尘天气、一氧化碳、二氧化硫等气体弥散空气、水源污染严重等以及更具破坏性的灾害地质现象如地表塌陷、滑坡、地裂等诱发地震，都会造成对地质勘探工业持续发展的关键制约性因素，所以对矿区环境的评估与治理将成为有关部门重要的工作之一。
2.3从保水采煤研究和完善矿井水防治方面 
我国部分地区的矿井，因为采深程度增大，突水量日益增大，同时伴随着突水事故的经常出现。因为我们对浅部矿井水治理的知识不适于处理深部矿井水动力条件，并且有些煤田水文地质条件复杂，加之采深不断增大。所以我国煤矿水害防治技术的发展趋势是：计算机信息技术型的开发与应用、水患发生机理的试验与理论研究、水患预测预报技术的开发及仪器化、新仪器(设备、方法)在水害探测及治理中的推广作用等。
2.4从提高探测精度来看煤矿测量工作的环节较多，它主要包括测量、记录、计算、绘图以及现场标定，这些环节互相衔接，需要密切配合。
3.煤田地质勘探技术发展趋势
以发展的眼光来看待钻探技术，它将不置可否的成为获取__手地质资料的最重要手段。勘探仪器日新月异的变化和功能上的改变与更新，使得它向高分辨率、高灵敏度、高精确度、计算机实时控制、处理、数据分析和三维图形显示、遥控等方面不断的发展；包括整个勘探系统，计算机和信息技术在地质勘探的各个专业、各个作业单元的普及与应用；以及同时发展的还有向多参数测量、多方法组合发展、多维化的勘探方法。这些变化都使得我们应当更加关注煤田地质勘探技术的发展趋势。
3.1发展遥感技术调查
遥感技术在地质调查过程中的具体应用就是相片的判读。其中包括航片(可见光航空像片)、卫片(多光谱卫星像片)。该技术在对地质填图、地质构造解释、找矿标志判别及动态分析方面的研究，被总结为是一种经得起实践证明的有效的技术手段。填图工作在当代已经入了数字化的阶段，由老旧的罗盘、锤子、放大镜转变为了先进的GPS导航、笔记本电脑和数码相机的使用。而地质填图也成为煤炭普查与勘探最基础的工作，也是最基本的技术手段。它的主要目的在于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。
3.2加快信息技术的发展
现代信息技术的发展与应用大约是在近50年中，然后对煤炭勘探开发技术推动作用巨大，促使地球物理技术发生三次重要飞越。加快发展信息技术在各行各业的推广和应用是当务之急，勘探专业在高新技术引入的情况下发生了巨大的转变。目前已逐步实现用人机对话方式处理以及智能分析就可以显示出相应的地质勘探数据。此外，还要加快研发一些自动化程度高、并且能在现场作预处理以及控制各项操作和提高勘探质量的物探仪器，灵活地选择相关参数，进而提高勘探效率。在三维可视化技术、虚拟现实技术、数据银行和数据仓库技术等方面加强研究和开发。
3.3采用综合方式进行地质勘探
通过详细而又综合的勘探方法，可以为实际工程提供一份详细使用的构造及应力场图，使得矿山设计切实可行，是提供最佳施工方向和合理选定开采方法的重要手段。方法包括：采区地面地震勘探和微动测深勘查
3.3.1采区地面地震勘探 
采区设计前,通过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,查明煤层赋存状况及底板起伏形态,对影响开采的含水层富水性进行评价,并提出水害防治措施,为采区设计提供可靠的地质资料。 
与本阶段同时进行的主要工作就是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。现已成熟的探测技术包括瞬变电磁法、矿井直流电法、三维地震勘探和钻探。地面物探方法虽然与矿井物探方法相比，具有探测效率高、施工简单的优点,但较易受到地表条件的影响。因此,在地表条件允许的前提下,三维高分辨率地震勘探技术是__方法。 
3.3.2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。微动测深勘查方法就是在利用了自身体波和面波不同震动这一优势来反演地下地质结构的方法。同时,依据观测形式的不同微动测深探查主要分为一下几种形式: (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。
3.4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，然而世界各国一直在探究如何将地面勘探技术成功地转移到煤矿开发井下这一苦恼问题。为此笔者总结了国内外煤矿井下施工技术的应用现状，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，从而代替了一些过时的应用技术。因此，从科技发展和经济适用的角度出发，煤矿井下物探技术将是煤田地质勘探前沿的一项重要发展趋势。
3.5发展水平钻井技术
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__、设备最完善、应用最广泛的方法。在提高了煤田地质勘探的效率的同时，不断增快的技术发展，使得该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，同时对导向孔施工和回拉扩孔铺管技术的解决，较大程度上的完成了对HDD技术难题的突破，节约了勘探资金，加快了勘探速度。
4.结束语：
在我国，煤田地质勘探技术还处在初级阶段，其前沿发展也比成熟的欧美国家相对落后。我们只有加大对理论、设备和技术等方面的研究，认真总结施工经验，同时积极吸取国外先进理论技术，这样，才能在煤田地质勘探方面为我国城市的建设做出更大的贡献。