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首頁 > 地質論文 > > 工程地質勘探中煤田地質研究
工程地質勘探中煤田地質研究
>2023-11-03 09:00:00

【摘要】:隨著我國國民經濟的發展,煤炭的需求量也在逐步的增長,煤田的勘察就是在發現煤礦后,確定其具有的開發價值,根據煤炭工業規劃的需求,對礦區或井田進行詳查勘探,對區內的地質、經濟條件及開采技術等進行詳細勘測研究,作出對其的工業評價,提供滿足煤田建井設計與開采需要的地質資料。

【關鍵詞】:工程地質;勘探;煤田;研究
中圖分類號:[TB16]文獻標識碼: A 文章編號:
引言
進入21世紀后,煤炭在世界能源中占主要地位,在我國尤其如此,我國煤炭的總資源量約4萬億噸,已探明保有的儲量達1萬億噸,而石油、天然氣等由于勘探開發困難與資源儲存條件等原因,在一定的時期內難于大幅度增產,隨著開放與市場經濟發展,經濟安全高效的采煤技術就成為了煤炭工業發展的關鍵,對煤田地質勘察,是對煤礦床進行技術的、地質的和經濟的調查研究過程,即從煤礦床的尋找開始,直至煤層采完礦井報廢為止的全部地質勘探工作。它是按一定程序進行的,一般將它們分為煤炭資源地質勘探、礦井生產地質勘探兩大階段。這兩大階段有它們的共同點,也有不同點。在煤礦設計、建井前進行的地質勘察工作,屬于資源勘探階段,在此后進行的地質勘測工作,則屬于生產勘探階段,為礦井地質工作的范疇。
1.我國煤田地質勘探主要存在的問題
從我國煤田地質特點可以看出,我國煤田地質勘探中出現的問題主要包括以下幾個方面:
(1)從開展的動態地質勘探研究方面來看,常見的瓦斯突出、巖煤突出、突水井筒破裂、沖擊地壓等井下災害,實際上是一種動力地質的現象。這些現象均與巖體的應力場有聯系,主要是因為巖煤經過采掘后,各種地質因素之間原有的自然條件下的平衡遭受破壞,導致巖體應力的再分配,從而引發這類災害性地質現象的發生。通過研究這些現象所形成的地質機理,事先測定出采掘階段巖體各種應力隨時的動態變化,就有可能預測上述動力地質災害是否能夠形成,從而采取消除或減弱這些地質災害的措施。
(2)從礦井水防治與保水采煤方面來看,在我國東部的一些礦井,隨著煤田采深的增大,突水事故經常出現。由于采深的不斷增大,這些煤田水文地質條件變得更加復雜,淺部礦井的水治理方法往往不適應深部礦井水動力的治理。
(3)從地質勘探精度來看,連續的作業是煤炭工業采掘機械化、現代化、自動化的特點。這就要求開發前要查明所采煤層的細微變化,如煤層及其頂底板巖石物理力學性質的局部變化、結構和灰分的局部細小變化、煤層厚度等。但是,一般現有探明的煤炭儲量只說明了煤炭的原地埋藏數量,并沒有充分提供滿足現代開采技術要求的煤開采地質詳細信息,因此,為了適應現代機械化的開采,煤田的地質情況普遍需要補充勘探。
(4\\)從煤層氣開發情況來看,近年來許多國家開始把煤層氣作為一種能源來進行研究,現已有20多個國家和地區對其進行了研究、勘探與開發活動。在煤層氣的試驗開發中,遇到了許多技術性的難題:多數井煤層氣衰減快、產率低,完井后坍塌堵孔,鉆井沖洗液污染煤層,完井后采氣效果差,水力壓裂效果不明顯,所占比例低等。因此,研究我國煤層滲透率變化規律、滲透率低的原因、煤層力學破壞規律和穩定性、煤層氣富集和高產因素,開發適于我國自己的低滲率煤層的完井、鉆井、增產和采氣實用技術,開發有利區段的評價選擇模式就成為探索我國煤層氣技術攻關的重點。
\\(5\\)從加強環境地質勘查與災害地質防治方面來看,由于礦區因開發而使自然條件下的地質體系遭受破壞,從而形成了許多的環境問題,如水源污染、耕地破壞、粉沙化、 二氧化硫、一氧化碳造成的大氣污染等以及更具破壞性的地質災害現象,如地表塌陷、地裂、滑坡乃至誘發人為性的地震。由于地質本身構造關系及煤礦的不斷開發采掘,所產生的地質災害問題相當嚴重,煤礦開采所帶來的環境問題是制約煤炭工業可持續健康發展的關鍵因素之一,礦區的環境評價與治理工作將成為開發部門重點的工作內容。
2.勘探工程施工的原則
勘探區的各種勘探工程的施工順序,應按照由已知到未知,先地面后地下,先淺后深,由稀而密的原則安排,同時也必須結合煤田當時具體情況的靈活掌握與運用。
2.1由已知到未知的原則
是根據已進行過揭露和研究地區的地質資料的情況,來推斷未揭露地區的地質情況而依次布置勘探工栓。這條原則常運用于地質構造復雜的地區、新區的煤田普查工作和掩蓋式煤田煤層露頭和追索地質構造等,根據已知勘探工程資料,逐步探測未知地區地質情況的勘探工程。
2.2先淺后深、先地面后地下的原則
即先進行地表與淺部的地質勘探工作,在掌握搞清地表與淺部的地質規律和特征的基礎上,分析和推斷地下更深處的地質變化,指導深部的地質勘探工作從而有利于更深部地質工作的施工。這是因為掌握地表及淺部地質規律與特征后,可以通過采用山地工程或地質填圖,經過直接的觀測與研究獲得第一手的資料,而獲得的這些資料一般是最為正確可靠的。
2.3由稀而密的原則
指勘探地質工程的間距\\(線距與孔距\\)應該隨著不同勘探階段要求的提高而相應地加大其密度。對于同一個地質勘探階段內,地質勘探工程的施工也應由稀而密,除應該優先施工主導地質勘探線工程之外,一般先施工基本工程,后施工加密的工程。這是因為采用由稀而密的方法原則,有利于選擇開發比較有利、資源條件好的勘測地區,避免造成勘探工程不必要的浪費。
3.我國煤炭地質勘探的主要技術
3.1高分辨率數字地震勘探技術
高分辨率的地震勘探技術就是用數字的方式記錄高質量的地質信號,經過對數字的處理從而獲得高分辨率的地震勘探效果的技術。高分辨率數字地震勘探技術主要包括數據的采集要用小道距、小藥量小組、和基距以及小采樣間隔、合理的鉆井深度以及準確的泡點,數據的處理則強調噪聲衰減、子波長度壓縮以及精確的疊加和位移,最后使小型的煤田構造能夠清晰的顯現出來。從很早的時候開始,高分辨率地震勘測技術就已經得到了推廣,并且一直在不斷的完善和發展,這項技術保證了礦井的質量,避免因為地質資料的問題而帶來的直接經濟損失,已經得到了煤礦業主的大量承認和采用。
3.2測井勘查技術
采用聲、電、核系列等物理參數測井,煤層氣測井及水文測井等技術??删_為煤層定深、定厚。常應用于煤巖層煤層沙泥、水分析、力學性質分析,煤層炭灰水分析;煤巖層定性、定厚、定深等;
3.3遙感技術
應用航空遙感\\(微波、可見光、紅外\\)、航天遙感、地面遙感測量技術。進行煤層自燃遙感探測、煤炭資源的評價以及城市地籍信息系統的建立等。
3.4金剛石繩索取芯技術
與傳統的巖芯鉆探技術不同,金剛石繩索取芯技術在自動化以及靈活性上都有了很大的改變。金剛石繩索取芯主要涉及到幾個方面:(1)鉆孔的設計,合理的鉆孔是金剛石繩索取芯的基礎。鉆孔的設計主要包括對開孔的地面的選擇、開孔的套管的技術選擇以及套管的長度的選擇等。在進行較深的鉆孔施工時,通常在鉆孔上采用大一級的鉆具進行成孔,在遇到復雜的地形的時候,就把大地鉆具留在孔內,然后用里面的小鉆具來完成最后的成孔;(2)鉆井液的選擇問題,鉆井液的選擇要根據自己的實際情況而定,但是必須滿足的是固相物質的含量壓迫比較低,同時要具有良好的潤滑性和流變性。在具體的施工過程中,比如說在礦區內灰質巖層比較多,鉆孔的深度也比較大,煤層分布也比較復雜,著就要求鉆井液有良好的護壁性能和抗水敏功能。在金剛石繩索取芯的過程中,對于較薄的煤層,要一次性的將煤層穿透,在穿透后要及時的打撈內管進行取樣,防止長時間的鉆進會對煤芯造成破壞。而相對來說比較厚德煤層,要對鉆井液進行及時的調制,同時保證煤芯的干凈 ,如果有脫落的煤芯,要及時的處理干凈,要隨時核對卡簧的內徑以及鉆頭的內徑是否符合標準,堅決不能讓舊卡簧和新鉆頭相互配合施工。
結語
總之, 煤田地質勘探是煤炭資源開發利用的重要工作,在一個勘探區,一般多采用各種勘探手段的相互配合,且工程布置必須按一定的排列組合形式,以利于提供全面、正確而又系統的地質資料,真正起到為我國煤炭資源合理開發, 有效利用提供充分依據的作用。滿足煤礦設計和建設部門的需要。
參考文獻:
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