煤矿地质保障系统技术讲座(综合).ppt

煤矿地质保障系统技术讲座 主讲人 李恒堂 副院长 研究员 煤炭科学研究总院西安研究院2007年3月 主要内容 煤矿地质保障系统概念的提出和发展煤矿地质保障系统主要技术的发展现状煤矿地质保障系统技术发展中存在的问题煤矿地质保障系统技术发展前景展望 一 煤矿地质保障系统概念的提出和发展 一 煤矿地质保障系统概念的提出 针对不同的矿井地质条件形成系统的 完善配套的 有效的探测技术手段和方法体系 最大限度地解决矿井生产中的实际地质问题 为实现矿井安全生产和高产高效提供全面的地质保障 二 煤矿地质保障系统的发展基础 煤矿开采是一个复杂的地下系统工程 受到许多地质因素的影响和困扰 主要有 地质构造 断层 褶曲 陷落柱 岩浆侵入 煤层厚度变化 矿井水文地质条件 顶底板工程地质条件 矿井瓦斯地质条件 采用各种技术手段和方法查明这些地质因素 是煤矿生产安全的前提和保证 但单一的技术手段无法满足煤矿生产安全的需要 而必须针对不同的地质因素 采取相应的技术手段 煤矿地质保障系统的发展基础 我国煤矿开采地质条件的复杂多样性 迫使必须发展地质保障系统技术 这是因为 不同地区的煤矿地质条件存在很大差异 影响煤矿生产安全的地质因素往往不止一种 而且呈不同的组合形式出现 任何一种地质探测技术方法都不是万能的 而且同一种技术方法在不同的地质条件下 其使用效果也不同 因此必须针对不同的地质条件采取相应方法的组合 其中物探方法最为突出 煤矿地质保障系统的发展基础 综合机械化开采技术的发展进步和不断普及促进了地质保障系统技术的快速发展综合机械化采矿技术的发展 高产高效矿井建设已成为煤炭工业发展的必然趋势 对煤矿地质条件的条件提出了更加严格的要求 要求采前 采中及时查明矿井开采地质条件 以发挥机械化生产的高效率 煤矿地质保障系统技术的发展基础 煤炭在我国国民经济发展中的重要地位 为煤矿地质保障系统技术的发展提供了良好的发展空间 煤炭一直是我国的主要能源 随着国民经济的快速发展 能源需求不断增长 煤炭产量快速增长 必须实现高产高效 以满足能源供应 二 煤矿地质保障系统主要技术发展现状 一 基本现状自上世纪 年代以来 随着电子技术和计算机信息处理技术的飞速发展 地质保障系统技术得到了全面发展 针对影响煤矿生产中的各种地质因素 形成了一整套比较完善系统的先进的技术体系 地球物理勘探技术 从探测仪器装备到处理软件和硬件发生了质的飞跃 在煤矿生产中得到了广泛的应用 取得了良好的探测效果 为煤矿生产安全提供了先进的技术手段 高分辨三维地震勘探技术得到了空前的发展 应用领域不断拓宽 取得了巨大的经济效益和社会效益 地震 形成了地面和井下相结合的电磁法探测仪器装备和技术方法 为矿井水害探测提供了先进有效的手段 引进和自主研发相结合 探测仪器装备推陈出新 形成一批矿井生产实用的物探仪器 物探仪器 计算机信息技术在煤矿地质信息管理中得到了广泛应用 为煤矿地质工作者提供了高效的技术手段和工具 目前大部分国有骨干矿井实现了全面地测信息的计算机管理和数字自动成图 煤矿地测信息系统 矿井水文地质分析预测技术得到了丰富和发展 为矿井防治水提供了有效的技术手段 水害防治 煤矿井下定向钻进技术和装备得到广泛应用 成为矿井地质灾害防治的重要技术手段 二 矿井地质保障系统技术体系 按地质目的来分 构造探测技术煤层厚度探测技术矿井水文地质条件探测技术其它矿井地质灾害探测技术综合信息分析技术按实施方式来分 地面探测技术井下探测技术综合地质分析技术 矿井地质保障系统技术体系 按技术领域来分 地球物理勘探技术钻探技术 定向钻进 计算机数据信息处理技术综合地质分析技术工程技术 主要技术 高分辨三维地震勘探技术地面电磁法勘探技术 直流电法 瞬变电磁法TEM等 井下电磁法勘探技术 直流电法 音频电透视等 井下构造 地质异常探测技术 地震 槽波 瑞雷波 坑透 地质雷达等 矿井防治水技术井下定向钻探技术地质信息管理和数字成图技术综合地质分析预测技术 三 存在问题 1 矿井小构造探测尚未解决困扰矿井生产的小构造问题尚未得到很好的解决 目前作为地质保障系统核心技术的高分辨三维地震勘探对落差小于5m的断层的解释精度还很低 特别是小于3m的断层更是无能为力 一些井下探测手段 如槽波 瑞雷波 电磁法等 也由于受煤矿井下场地和环境条件的限制 无法保证精确的定位探测 2 多种技术的综合应用不够 多采用单一探测技术解决单一地质问题 对各种探测技术所适应的地质条件缺乏深入的研究和全面的对比分析 使用当中有些方法选择和配合不当 不同方法的互相印证不够 未形成综合配套的探测技术优势 3 对矿井地质规律缺乏深入研究 对矿井地质规律缺乏深入的分析研究和综合评价 对各种勘探方法和探测技术手段在不同地区 不同地质条件下解决问题的能力的未系统化研究不够 物探资料的地质解释还存在多解性 探测精度有待于进一步提高 4 仪器装备水平有待提高 有关勘探仪器装备的结构 性能及其稳定性等还存在一些缺陷 特别是作为地质保障系统核心技术的三维地震勘探仪器设备和资料处理软件等主要依赖于进口 对我国复杂矿井地质条件的适应性还有待于进一步研究 5 矿井地质信息的管理和综合利用水平仍然不高 目前计算机应用已经相当普及 已成为科技人员必不可少的工具 但计算机信息管理技术没有得到很好的发挥 煤矿企业目前计算机主要应用于建立数据库 文字处理 基本图件的绘制 安全监测监控等 而在矿井地质信息的动态管理和综合分析处理 矿井开采地质条件的预测和综合评价等方面明显不足 特别是目前广泛应用的三维地震数据信息资源没有得到充分的二次开发利用 是一种极大的信息资源浪费 四 煤矿地质保障系统技术发展前景展望 煤炭在我国未来国民经济发展中的重要地位 煤矿地质保障系统技术前景广阔今后相当长时期内煤炭仍是我国的主要能源 煤炭工业在我国未来国民经济发展中占有十分重要的地位 发展高产高效矿井已成为我国煤炭工业的必然趋势 今后随着我国煤炭需求量和生产规模的不断扩大 煤矿生产机械化程度不断提高 以及煤矿开采地质条件的逐渐复杂化 为煤矿生产安全提供先进的矿井地质保障技术 是我国未来煤炭工业向现代化发展的重要基础 今后煤矿地质保障系统技术的主要任务 1 矿井地质规律的综合分析研究 2 多种技术手段的综合应用 3 各种探测技术仪器装备的开发 4 地质信息管理和综合分析技术的综合应用 1 矿井地质规律综合分析研究 区域地质背景研究 利用利用沉积学 煤田地质学 层控矿床学 矿井地质学 构造地质学等多学科原理与方法 处理和总结已有的地质资料 研究煤系和煤层的形成背景和地质特征 总结区域地质规律 为各种探测技术手段提供基础地质信息 矿井地质构造规律研究 从地面露头 井下巷道揭露的断层 褶曲及构造裂隙等构造形迹的观察描述入手 利用构造解析法获得点应力状态 研究重建古 今构造应力场 总结构造发育规律 煤体形态研究 运用沉积 构造控制论方法 分析煤层厚度变化的原因和规律 在研究地质构造和煤层变化基本地质规律的基础上 研究对各种矿井地质条件和矿井地质灾害 水 瓦斯 顶底板 的影响和控制作用 分析开采地质条件的变化规律 为矿井生产安全提供基础信息 2 多种技术手段的综合应用 综合地质规律分析与探测技术手段相结合 地面与井下相结合 钻探与物探相结合 不同物探手段相结合 弹性波法与电磁法相结合 重点之一 小构造综合探测技术 在多年来地面三维地震 二维地震和井下槽波地震及弹性波层析成像CT 井下无线电波CT 坑透 瑞利波 井下二维地震等物探技术取得的成功经验的基础上 进行多种技术手段的综合研究 充分利用丰富的三维地震勘探成果数据信息进行二次精细解释 形成地面和井下小构造综合探测配套技术 并结合采掘过程中揭露的各种地质信息 进行构造发育规律综合分析研究和量化预测评价 不断提高构造探测精度 重点之二 矿井富水性综合探测技术 对目前广泛采用的地面瞬变电磁法 地面直流电法 井下直流电法和音频电透视技术 井下瞬变场法等物探方法 今后重点应在探测仪器装备的灵敏度和抗干扰性 分析技术方法 数据处理软件等方面进行深入探索和开发研究 进一步提高矿井水害探测的可靠性和精度 向半定量 定量解释发展 3 各种探测技术仪器装备的开发 钻探技术与装备的开发 定向钻进 软岩钻进等技术与装备 新型物探仪器的开发 安全监控 井下超前探测 矿井地质灾害探测等 4 矿井地质信息动态管理及开采地质条件评价预测技术 采用目前先进的地理信息系统 GIS 技术 对矿井生产和勘探过程中获得的各类地质信息进行计算机一体化动态管理 实现矿井地质资料的数字化 信息化和可视化 并进行综合分析处理 实现矿井开采地质条件和水文地质条件的快速预测评价 初步实现数字化矿山的目标 是今后矿井地质保障系统技术发展的主攻方向之一 今后研究重点应在以下几个方面 三维地震数据的动态管理和二次开发利用 对已获得的丰富的三维地震勘探成果数据信息进行二次开发利用 提高地震勘探解释精度 对原来的三维地震数据进行精细处理和解释将实际揭露的资料成果及时反馈 并对先前的解释成果进行校正和重新解释形成三维地震成果数据的动态管理 矿井地质多元信息集成分析 对矿井掘进和生产中获得的地质 钻探 水文地质 井上下物探等多元地质信息 通过建立矿井多元地质信息数据库 空间数据库和属性数据库 图形库等 进行计算机一体化动态管理 在研究矿井地质规律的基础上 利用地理信息系统技术 地质统计学 数理统计学等数学方法原理 研究矿井地质条件预报模型 地质资料分析处理和评价预测软件系统 进行矿井地质条件的综合分析评价和预测预报 矿井地质图件的计算机自动绘制 今后煤矿数字成图系统技术应与矿井地质信息的动态管理和综合分析处理技术紧密结合 特别是应与信息量丰富的三维地震成果数据的二次开发利用相结合 进一步为矿井地质条件的快速评价预测提供有效的工具 矿井突水预测预报专家决策系统 建立水文地质信息管理系统 实现水文地质资料和分析 计算 预测成果的数字化 信息化和可视化 建立水文地质数值