简述煤炭资源开发同地质勘探在煤矿矿区的应用
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简述煤炭资源开发同地质勘探在煤矿矿区的应用

2022-06-02 19:15:01 投稿作者:网友投稿 点击:

摘 要:煤炭资源开发利用的有效性是目前我国煤炭资源需要面对的一大难题,文章通过对在开发中经常使用的集中勘探方式进行了简要的叙述,阐述了在勘探地质上使用综合方式不但可以提高勘探矿区的质量和效率,同时还可以提供后续的煤炭开发依据。因此,这种方式是目前需要进行深入研究和探讨的课题。

关键词:煤炭资源;煤矿矿区;地质勘探;开发

现代能源主要就是煤炭、石油和天然气,而在中国煤炭目前的能源地位还是收尾,对于中国的国民经济有着举足轻重的作用。我国的煤炭开采大部分都集中在国土的中东部地区,平均深度都达到了海拔八百米一下,有些矿井虽然是新建的,但是覆盖层在厚度上也达到了六百米,并且由于技术支持,开采深度也达到了一千米。所以,综合整体状况,对于我国的煤炭开采,东部地区已经开始进入了深部开采,但是由于矿井的深度较深,因此煤炭的储量以及质量都较好,属于高产矿井,并且出产效率也较高。但是由于深部矿井的特质,对于地质工作就有了较高的要求,这些工作中包含了对断层以及褶曲和陷落柱以及采空区在三维空间中的分布,其中对于断层的落差要求查明5m左右的,而对于褶曲则需要查明幅度5m左右的,同时对于煤层顶以及底板同水文地质以及瓦斯等相关性也需要进行明确的掌握。

煤矿的深部开采是建立在技术手段的发展之上的,但是目前的开采所依托的勘探技术主要采用的是地球物理方式,以此种方式为基础手段的基础上采用其他的基础手段相辅相成,并加入了现代的计算机技术进行数据的分析以及计算储存,进行现代的动态管理,这是深部开采在地质勘探上所特有的。在模式上,其工作主要有三方面:首先,需要对可开采的煤层的地质进行评价,其范围主要限制在井田范围;其次,勘察采区的地质条件;最后,对于采区的工作面的地质条件进行超前探测。

随着深部开采的发展,其地质勘探手段的发展也有了明确的方向,为了适应开采需要,以地球物理方式为主基础勘探为辅综合地理信息系统的技术相互结合的发展方向,成为了深部开采的煤矿地质勘探的主要手段的发展方向。其主要是综合了多方面获取的数据,进行综合分析,对采取的断层以及煤层的分布进行掌握,通过三维地震以及矿井物探和瞬变电磁、地面钻探、井巷工程等等多方面信息对地下的煤层厚度以及岩溶裂缝隔水层等分布以及情况进行掌握。而大量的信息则需要一个处理系统作为平台对信息进行集成和整理分析,地理信息系统的出现则为矿井的多元信息提供了全面的平台,将多元化的信息进行综合的整理分析以及复合计算后建立了可以评价预测的信息模型,以此将抽象的数据进行了信息化可视化的处理,为开采地的地质分析提供了有力的数据依据,为地质勘探工作的评价以及管理提供了方便,为一些突发性的灾害在应变上提供了有力的技术支持以及方案制定基础凭据。

煤矿的开采会出现生产的接续问题,这是由于煤矿在地质条件上有着差异,并且地层中的断层发育也会影响矿井的地质,而煤层的分布厚度也不是等量的,这些因素的存在使得单一的勘探手段根本无法对煤层的赋存情况以及发育规律和构造进行全面的掌握,因此综合性的勘探手段成为了目前矿井开采中地质勘探势在必行的趋势,通过多种手段的使用综合地面的三维物探方式,以及井下的先期工程进行钻探以及井下情况物探,通过对影响地质的各个因素的研究,进行动态的分析,在地质效果上去的最佳方案,为高效安全的开采作业从地质这一基础工作上进行保障。

1 传统的勘探

1.1 方法

岩溶承压水。此类矿井受到的威胁原因主要是煤层的底板受到各类因素作用下出现的突水现象,受到岩溶承压水病害威胁的矿井,其机理主要有以下方面:(1)其突水发生的物质基础是由于岩溶裂缝的水网络发育;(2)制约突水发生的因素则是言行特征以及隔水层厚度;(3)诱导突水现象发生的因素是采煤作业过程中对底板的破坏;(4)其次就是矿压以及水压的作用。

1.2 传统方法的局限性

而任何一种单一的勘探方法,只能大致探明某一种突水因素,如:采用传统的地面钻探、抽水及注水试验,只能探明某一点的岩溶发育及富水情况,对于整个开采范围的富水规律难以有效的探明。对水文地质条件的探查,采用单一的探查方法显然是不够的。

2 采用综合方式进行地质勘探

2.1 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。

2.2 微动测深勘查

微动是一种在时间域和空间域都极不规则的震动现象。根据波动理论,微动记录既包含有体波也包含有面波。同时,依据观测形式的不同微动测深探查主要分为以下几种形式:

(1)单点勘查。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)测线勘查。在煤田勘查这种大面积勘探中,单点勘查已经不能满足生产要求。可采用测线观测系统,获得S波速度剖面成果图。

(3)平面探查。在矿区或者要求更精细的勘探,在仪器数量足够多的情况下可采用平面观测,并反演测区三维S波速度体,从而圈出速度异常体或者面。

2.3 井下钻探及综合物探

在放水试验对主要含水层的富水性达到宏观控制的基础上,对富水区的每一工作面,针对不同的条件,采用各种物探手段,探明局部导水构造、隔水层变薄带及局部富水带,再用少量的钻探手段进一步验证,有针对性的重点布置注浆改造、疏水降压等治水工程。

(1)井下直流电法透视:从大的范畴来说,井下直流电法透视仍属于矿井直流电法。其目的是探测采煤工作面内部的导水构造、底板含水层的集中富水带。许多矿区的研究和试验证明,井下直流电法透视是探测水文地质异常区最为有效的物探方法之一。

(2)TEM探测:瞬变电磁法,它是利用大功率的发射装置向铺设在地面的矩形线圈发送双极性大电流,在电流开启和关断时,由于电磁感应作用产生电压脉冲,电压脉冲的衰减产生感应磁场。一次磁场随着时间的推移,在地下介质中产生涡流。

(3)弹性波CT:即地震层析成相技术,可以推测主要构造的发育情况,但由于该项技术起步比较晚,还有待于进一步完善提高。

(4)瑞利波:利用瑞利波探测技术可以对掘进巷道前方的地质异常体,特别是断裂构造进行超前探查,预防突遇断层出水。该项技术对于探测前方构造效果较好。

3 结束语

煤矿开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据,查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统,把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型,实现地质资料的信息化、数字化和可视化,为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。


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