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煤炭地质勘探关键技术与勘测质量控制分析

2025-05-07 52 上传者：管理员

摘要：煤炭作为国内重要的能源资源，其地质勘探工作的准确性与高效性对煤炭资源的开发利用至关重要。本文主要阐述了煤炭地质勘探中的关键技术，包括地质填图技术、地球物理勘探技术以及钻探技术等，深入分析影响勘测质量的因素并提出质量控制措施，期望为提高煤炭地质勘探的质量和效率提供参考依据，推动煤炭行业的可持续发展。

关键词：
关键技术
勘测质量控制
煤炭地质勘探
能源安全
能源结构
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煤炭在国内能源结构中占据着主导地位,对于保障国家能源安全和经济发展具有不可替代的作用｡煤炭地质勘探是煤炭资源开发的前期基础工作,其目的是查明煤炭资源储量､质量､分布规律以及开采技术条件等,为煤炭资源的合理开发和利用提供科学依据｡随着煤炭开采深度和难度的不断增加,对煤炭地质勘探技术和勘测质量的要求也越来越高｡因此,深入研究煤炭地质勘探关键技术和勘测质量控制具有重要的现实意义｡

1、煤炭地质勘探关键技术

1.1地球物理勘探技术

1.1.1地震勘探技术

地震勘探技术是利用人工激发的地震波在地下传播的特性来探测地质构造和煤层分布,其基本原理是:人工震源(如炸药爆炸､可控震源等)产生地震波后并在地下介质中传播,遇到不同弹性性质的地层分界面时会出现反射和折射｡通过在地面上布置检波器来接收并记录其传播时间､振幅以及相位等相关信息,然后运用地震数据处理和解释技术,依据波的传播特征来推断地下地层结构､煤层厚度､埋藏深度以及地质构造(如断层､褶皱等)[1]｡

在煤炭地质勘探中使用地震勘探技术能够确定煤层厚度和结构,为煤炭开采提供重要的参数｡对地震反射波进行分析可以识别出煤层与顶底板岩石间的界面,从而准确计算煤层厚度｡该技术对地质构造的探测能力较强,可以揭示断层､褶皱等构造形态,有助于评估煤炭开采的安全性和可行性｡在复杂地质条件下地震波传播会由于受到一系列因素干扰而导致数据处理和解释难度增大,影响勘探精度｡

1.1.2重力勘探技术

重力勘探技术依据地球内部物质密度差异引起的重力场变化来探测地下地质构造｡地球表面的重力场是由地球的质量和形状以及地球的自转等因素共同决定的,当地下存在密度不同的地质体(如煤层､岩石､矿体等)时就会致使局部重力场出现异常｡重力勘探就是通过测量地面上各点的重力加速度分析重力异常的分布特征,从而推断地下地质体密度､形状以及埋藏深度和空间位置等重要信息｡

煤炭地质勘探中的重力勘探技术主要用来寻找隐伏煤层和地质构造｡煤层与围岩密度有着较大差异,当出现隐伏煤层时会在重力异常图上表现出极为显著的异常特征以帮助勘探人员确定潜在的煤炭资源区域｡重力勘探还能够探测断层､褶皱等地质构造,通过分析重力异常的变化趋势和梯度识别出构造位置和形态｡优点是可以在短时间之内获取大面积地质信息且成本相对较低;缺点是重力异常的解释存在多解性,即同一重力异常可能由多种地质因素导致,需要结合其他勘探方法进行综合分析[2]｡

1.2钻探技术

1.2.1常规钻探技术

常规钻探技术是煤炭地质勘探中较为基础且使用频率较高的技术,其钻孔取芯主要采用回转钻进方式,利用钻机带动钻杆和钻头旋转,对岩石实施切削破碎再把岩芯从钻孔中取出｡在钻孔期间,通过泥浆循环系统把泥浆注入钻孔以实现冷却钻头､携带岩屑以及保护孔壁等功能｡岩芯被完整取出后根据顺序排列在岩芯箱中以方便后续进行地质分析｡

常规钻探技术获取的岩芯可以反映地下岩石自身岩性､结构以及构造等信息,可以为地质学家研究地质构造､地层划分以及煤层特征等提供关键性实物资料｡对岩芯进行观察和分析还能够确定煤层厚度､层数和夹矸情况以及煤层与顶底板岩石的接触关系等,这些信息对于煤炭资源的评估和开采方案的制定具有至关重要的意义｡

1.2.2定向钻进技术

定向钻进技术是一种控制钻孔轨迹使其根据预定方向和轨迹进行钻进的技术,受控定向原理主要是通过使用特殊的导向工具和测量仪器来实现｡在钻进过程中用弯接头､偏心器以及可变径稳定器等导向机构改变钻头前进的方向和角度;同时用随钻测量仪器监测钻孔倾角､方位角以及深度等相关参数并将其传到地面控制系统｡接着操作人员根据测量数据改变导向机构和钻进参数使钻孔沿着预定轨迹延伸｡

复杂地质条件下找煤勘探中,定向钻进技术具有不可或缺的应用价值｡在断层发育且褶皱强烈地区应用常规钻探技术根本无法控制钻孔轨迹而导致错过目标煤层｡而定向钻进技术可以根据地质构造情况设计钻孔轨迹以避开复杂地质构造,准确命中目标煤层｡该技术还能够用来进行深部煤层勘探,通过定向钻进实现长距离､大深度钻孔以获取深部煤层地质信息｡

1.3遥感技术

遥感技术是借助非接触方式,利用卫星､飞机等平台搭载的传感器获取目标区域的电磁波信息,从而对地质构造､岩性以及煤层分布等进行分析,其原理基于不同地物对电磁波的反射､发射和散射特性存在差异｡卫星或飞机上的传感器可以接收来自地面的电磁波信号,这些信号包含了大量地质信息｡对这些信号进行如辐射校正和几何校正等处理和分析,就能够提取出各个地物特征,继而识别地质构造和煤层分布[3]｡

在煤炭地质填图中,应用遥感技术对高分辨率遥感影像进行解译,能够识别各个地层､岩性及地质构造,从而绘制出详细的地质图｡利用遥感影像的色调､纹理还有形状等特征能够区分出煤层与其他岩石地层,确定煤层分布范围和边界｡除此之外,在灾害评估中应用遥感技术对多时相遥感影像进行对比分析,能够监测煤矿开采导致的地面塌陷､滑坡和泥石流等地质灾害的发展变化｡利用热红外遥感技术还可以监测煤层自燃等灾害,及时发现隐患,为灾害防治提供依据｡

1.4信息化技术

随着当前信息技术的进一步发展,煤炭地质勘探信息化技术呈现出智能化和可视化发展趋势,智能化体现在利用人工智能､机器学习等技术对勘探数据进行自动分析和解释｡建立机器学习模型,对各种地质数据进行训练,模型就能够自动识别地质构造特征､煤层分布规律等,从而提高数据解释效率与准确性｡在可视化方面,应用虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术,为煤炭地质勘探带来一种全新感受｡勘探人员使用VR技术可以身临其境地进入虚拟的地质环境中面对面观察地质构造和煤层的三维形态并进行虚拟勘探和分析;AR技术则可以将虚拟地质信息叠加在现实场景中,为现场勘探提供辅助信息,进一步提高勘探的效率和安全性｡

2、煤炭地质勘测质量控制策略

2.1人员管理

首先要强化人员培训｡煤炭地质勘测往往涉及多学科知识和复杂技术,所以对人员的专业素养要求极高｡企业应按时进行内部培训并邀请行业专家和技术骨干对地球物理勘探､钻探以及遥感等关键技术进行讲解和案例分析,使员工掌握最新技术方法还有操作要点｡安排员工参加外部专业培训课程和学术研讨会来拓宽他们的视野,了解行业前沿动态和发展趋势｡对于新入职员工要制定系统的入职培训计划以帮助他们在短时间内熟悉工作流程和规范,掌握基本勘测技能｡通过持续培训进一步增强员工自身专业知识和技能水平,使其可以熟练运用各种勘探技术获取地质信息,为高质量勘测工作奠定基础｡

其次要提高人员的质量意识,这是保障勘测质量的重要前提｡企业应加强质量教育,通过进行质量培训､质量宣传活动等方式给员工传达质量的重要性并使其树立“质量第一”的观念｡在培训中结合实际案例来分析因质量问题导致的严重后果,让员工深刻认识到质量与企业发展､个人利益息息相关｡在建立质量文化的过程中,企业应将质量意识融入自身的价值观和行为准则,营造全员重视质量的良好氛围｡

2.2设备管理

在进行设备选型时一定要考虑地质条件和勘探目标｡在复杂地质构造区域,选择拥有高精度､高稳定性的地球物理勘探设备以确保可以准确探测地质构造和煤层分布｡进行深部煤层勘探所应用的钻探设备须具备足够的钻进深度以及强大动力,以满足获取深部地质信息的需求｡设备维护保养工作是确保其性能稳定､延长使用寿命的关键｡所以要建立定期维护保养制度并明确维护保养时间间隔､内容和标准｡钻探设备要检查钻杆､钻头和泥浆泵等关键部件的磨损情况,并第一时间更换磨损严重部件;对物探仪器要进行校准和调试以确保其测量精度｡操作人员在每次使用设备前要进行简单检查,检查内容包括设备外观有没有出现损坏､不同部件是不是在正常工作等;在使用过程中也应该密切关注设备运行状态,如果发现异常就要马上停机检查｡

2.3技术管理

不同地质区域在地质构造､地层岩性以及煤层赋存状态等方面有着显著差异,因此需要针对性地选择勘探技术｡煤层埋藏较浅､地质构造简单的区域通常可以用钻探技术,通过直接获取岩芯样本来掌握煤层厚度､结构还有煤质等关键信息｡而在地质构造复杂､煤层埋藏较深区域应用地震勘探技术则具有明显优势,能够有效探测深部地质构造和煤层分布情况｡重力勘探技术和磁力勘探技术可用于初步确定地质构造的轮廓和潜在的煤炭资源区域,为后续全面勘探提供可靠依据｡在地形复杂､地表条件不利于常规地球物理勘探的区域应用电法勘探技术或遥感技术往往会更加合适｡电法勘探技术能够通过测量地下介质的电性差异探测地质构造和煤层分布;遥感技术则可从宏观角度获取大面积的地质信息以识别地质构造以及煤层分布范围｡

科技进步使得一系列全新勘探技术和方法层出不穷,所以煤炭地质勘测单位应高度关注行业技术发展动态并加大技术创新投入来鼓励技术人员进行技术研发和创新｡可以利用人工智能､大数据等技术对勘探数据进行智能化分析处理以进一步增强数据处理效率;或者是建立地质模型,使用机器学习算法对地质数据进行训练,模型可以通过自动识别地质构造特征､煤层分布规律,为勘探决策带来依据｡

3、结语

综上所述,煤炭地质勘探关键技术和勘测质量控制是煤炭地质勘探工作的核心内容｡合理应用地质填图技术､地球物理勘探技术和钻探技术等关键技术并采取质量控制措施,可以提高煤炭地质勘探的质量和效率,为煤炭资源的合理开发和利用提供有力保障｡在今后的工作中,相关部门还应该进一步加强技术创新和管理创新,以从根本上增强煤炭地质勘探水平｡

参考文献:

[1]樊利强,吕存书,梁瑞.煤炭资源勘探中的地质勘探技术与方法比较研究[J].内蒙古煤炭经济,2024(24):181-183.

[2]彭启丙.煤炭地质勘探关键技术分析[J].中国高新科技,2023(9):122-124.

[3]潘海洋.煤炭地质勘探关键技术研究[J].中国煤炭地质,2022,34(12):42-45,53

文章来源:樊利强.煤炭地质勘探关键技术与勘测质量控制分析[J].中国品牌与防伪,2025,(05):149-151.