论矿区综合地质勘探与深部煤矿资源的开采

【摘 要】煤炭生产在中国国民经济中具有举足轻重的地位，平顶山市作为煤炭工业城市许多老矿区的开采深度均在-800m以下，部分采面已经进入深部开采阶段，这对煤矿地质工作提出了更高的要求。本文从以下两个方面探讨矿区综合地质勘探与深部煤矿资源开采：一是传统的地质勘探方法概述，分析了直流电探测法、瞬变电磁法和地质雷达法这三种传统的地质勘探方法，并指出了传统地质勘探方法的弊端；二是综合地质勘探方法在深部矿产资源开采中的应用，从采区地面地震勘探、微动测探勘查、井下钻探与综合物探法这几个方面进行阐述。

【关键词】深部煤矿资源开采；传统地质勘探方法；综合地质勘探法

随着社会经济的发展，人们对矿产资源的需求量也越来越大，煤矿资源的地质勘探方法逐渐受到人们的重视。深部煤矿资源的开采对地质勘探方法提出了新的要求，传统的地质勘探方法已经不能适应深部煤矿资源开采的需要。因此，必须积极引进与推广综合地质勘探的方式，提高地质勘探工作的效率和水平。

1.传统的地质勘探方法概述

现阶段，深层煤矿资源在开采的过程中频频发生安全事故，如瓦斯爆炸、矿井突水、断层、陷落柱和采空区塌陷等，这些安全事故的发生极大地影响了矿区的安全生产，对周边群众的生命财产安全也造成了很大的威胁。采取科学、规范、合理的煤矿地质勘探方法可以有效地避免在煤矿开采的过程中发生安全事故，确保煤矿开采企业的安全生产。煤矿地质勘探可以通过分析工程方案的可行性，选择合适的工程施工方案，防止在矿产资源开采过程中出现安全事故。

传统的地质勘探方法主要是运用地球物理方法进行地质勘探，主要包括以下几种方法：第一，直流电探测法。直流电探测建立在介质导电性差异的基础上，主要运用岩石和矿石视电阻率的方法进行地质勘探；第二，瞬变电磁法。这种方法又被称为TEM法，是在近几十年发展起来的一种新的勘探方法，在目前的地质勘探过程中得到了广泛的应用。这种方法主要通过时间域人工电磁感应技术来达到勘探的目的；第三，地质雷达法。随着科技水平的逐步提高，地质雷达技术也得到了快速的发展，朝着便携化和高精度化的方向发展，在工程、煤矿地质和环境探测中得到了广泛的应用。这种勘探方式主要通过发生短脉冲高频电磁波，对接收反射波的位置和走时等具体参数进行分析，达到地质勘探的目的。除了上述三种方法之外，传统的地质勘探方法還有高密度电率法、重磁勘探法、三维地震勘探法和大地磁电阻率法等。

上述传统的地质勘探方法都有一定的优势，但如果单一使用，就会凸显出自身的局限性，只能大致探明地质结构中的突水因素，不能有效掌握整个矿区的地质结构。

2.综合地质勘探方法在深部矿产资源开采中的应用

综合地质勘探可以充分利用地面测绘、通感、必要钻探和多种物探相结合的方法进行地质勘探，具有点、线、面相结合的优势，可以达到立体化、多参数、多层次的勘探效果，是一种较为科学的地质勘探方法。综合地质勘探方法的勘探原则是先地面后井下，在地面勘探阶段主要利用先钻探后物探的方法，在井下勘探阶段主要运用钻探、物探相结合的方法。

2.1采区地面地震勘探

在开采煤矿资源之前，首先需要利用地面地震勘探的方法，对采区的断层发育规律和地质构造形态进行勘探，掌握底板的起伏情况和煤层的具体赋存状况，客观评价矿区含水层的富水性，预防水害的发生，利用准确、可靠、真实的地质材料，为采区设计提供数据支持。另外，在地震勘探阶段要进一步地了解采区的小构造，比如采空区的分布、陷落柱和断层等，将采区衔接，并提前设计实施。目前，在我国的地质勘探技术中，比较成熟的有三种，即矿井直流电法、瞬变电磁法和三维地震勘探法，此外还有钻探等探测技术。与矿井勘探相比，地面物探具有探测效率高、施工简单等优点，但也存在不容忽视的缺点，即受地表条件的影响较大。因此，在地面条件适宜的条件下，三维地震勘探技术是地质勘探的首选。

2.2微动测探勘查

微动测探勘查是一种地球物理勘探新技术，可以勘查地质构造。通常情况下，微动测探勘查可以通过天然场微动信号并结合数据分析与处理手段，获得面波信号，从而勘查出地下S波速度结构。这种勘探技术的最大特点就是空间域和定期都不规则，通过波动理论可以知道面波与体波都在微动范围内。一般来说，微动测探勘查的震源都是在地表面或海底面，所以分析面波成分非常重要，微动测探勘查可以利用这一优势面波反演地下物质结构。

2.3井下钻探与综合物探法

为了做好矿井防治水工作，可以采用井下钻探作为地质勘探的手段。井下钻探有很多优点，如工程量小、投资少、水压水量直观、工期短、针对性强等。此外，井下钻探不受地表条件限制，是一种比较经济实用的地质勘探方法。在防水试验阶段，可以利用井下钻探的方式对含水层的富水性进行分析与控制，也可以利用物探等手段勘探富水区的工作面。具体操作过程如下：首先利用物探手段探明矿区的导水构造、局部富水带和隔水层变薄带，之后再用钻探手段验证。这一操作过程的重点在于布置注浆改造和疏水降压等工程。可以用以下几种方法完成勘探过程：一是利用井下直流电法透视采煤工作面，勘查内部的导水构造和底板集中富水带；二是利用TEM进行探测。TEM也被称作瞬变电磁法，利用TEM法可以探测出高程不同的富水区，通过提供真实可信的资料，提高防治水措施的针对性；三是利用弹性波CT进行勘探，弹性波CT也称为地震层析成相技术，可以勘查矿区的地质构造，分析地质构造的发育状况；四是利用瑞利波技术，这种技术可以及时了解掘进巷道前方的异常体情况，适用于探测矿区的前方构造。

3.结语

通过以上分析可以认识到，煤矿矿区容易受到底板岩溶水害威胁，应当重视对煤矿矿区的地质勘探。在矿区地质勘探的过程中，可以做不同规模的防水试验，再利用钻探和物探等手段，勘查出矿区的水文地质情况。在地质勘探的过程中应加大对地质异常区的勘查力度，综合利用多种勘探手段做好地质勘探工作，使各种勘探方法在地质勘探的过程中相互验证、相互补充，发挥多种地质勘探方法的综合效应。 [科]

【参考文献】

[1]胡俊峰.煤矿深部开采综合地质勘探方法研究[J].科技致富向导，2012（19）.

[2]马新明.浅议煤矿综合地质勘探与煤炭资源的开发[J].中国电子商务，2012（17）.

[3]张温馨.浅析煤矿矿区的综合地质勘探与煤炭资源的开发[J].商品与质量（学术观察），2012（01）.

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