陽煤集團是如何“看清”煤層的？

2018-05-16 08:50:54 來源: 中國煤炭報

利用三維地震勘探技術(shù)，陽煤集團下屬各礦開展三維地震勘探的面積達238平方千米，避免了采區(qū)、工作面設計失誤和無效進尺，節(jié)約了大量資金，提高了資源回收率

猶如醫(yī)院的CT、核磁共振等技術(shù)，賦予勘探人員“透視眼”，穿越千米地層，精確找到煤層資源分布，幫你“看清”煤層，而隨后的打鉆、巷道揭露就如同做手術(shù)一樣精準……聽起來，似乎不可思議，但這已在陽煤集團一步步變成現(xiàn)實。

近日，“陽泉礦區(qū)隱蔽致災地質(zhì)因素精細探測技術(shù)研究”項目，通過中國煤炭工業(yè)協(xié)會技術(shù)成果鑒定，達到國際先進水平。該項目由陽煤集團與中國礦業(yè)大學（北京）煤炭資源與安全開采國家重點實驗室主任、中國工程院院士彭蘇萍團隊合作完成，旨在通過三維地震勘探技術(shù)“看清”煤層。

在彭蘇萍團隊的支持幫助下，陽煤集團建立起一套適合自身情況的隱蔽致災地質(zhì)因素精細探測方法，能探測到采區(qū)落差大于5米的斷層、直徑大于20米的陷落柱、波幅大于5米的褶曲。同時，他們系統(tǒng)開展了高分辨率三維地震資料連片疊前時間偏移處理等研究，建立了適合研究區(qū)特點的煤層精細構(gòu)造解釋與巖性解釋流程及方法。

截至目前，陽煤集團各礦開展三維地震勘探的面積達238平方千米。利用三維地震勘探技術(shù)，陽煤集團可以探明地質(zhì)構(gòu)造，指導現(xiàn)場生產(chǎn)，對隱蔽致災地質(zhì)因素進行規(guī)避，避免安全事故發(fā)生。

走近三維地震勘探技術(shù)

三維地震勘探技術(shù)是一項集物理學、數(shù)學、計算機學于一體的綜合性應用技術(shù)，也是當前全球石油、天然氣、煤炭等地下天然礦產(chǎn)的主要勘探技術(shù)手段。借助該技術(shù)，可使地下目標的圖像更加清晰、位置預測更加準確。

三維地震勘探技術(shù)的原理是，利用巖石的彈性差別，采用人工方法激發(fā)地震波，根據(jù)物理儀器在地面檢測地震波在地下巖層中的傳播路線和時間，探測地下巖層界面的埋藏深度和形狀，研究地震波在地層中傳播的物性差異，以此推斷、了解地下地質(zhì)構(gòu)造和煤層的分布規(guī)律。

陽煤集團所轄礦井地質(zhì)構(gòu)造復雜，瓦斯、水、火等災害嚴重，制約著礦井高產(chǎn)高效建設。從根本上破解這一制約煤礦安全高效生產(chǎn)的難題，對于陽煤集團來說，刻不容緩。信息化技術(shù)的發(fā)展，給采礦業(yè)向精準型、定量智能決策轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)智能少人（無人）的煤炭科學開采提供了可能。就這樣，陽煤集團與三維地震勘探技術(shù)結(jié)緣。

“上天難，入地更難。就像醫(yī)院檢查病情要給病人做核磁共振一樣，我們采用三維地震勘探技術(shù)給地球做體檢，了解地下幾千米是什么樣子。這項技術(shù)拓展了地下勘測極限，使地下地質(zhì)特征更加精確地展示在人們眼前。”陽煤集團地質(zhì)測量部主任范德元說。

工作面設計更精準

陽煤集團與三維地震勘探技術(shù)的緣分，可以追溯到1997年。1997年，由中國煤炭地質(zhì)總局委托江蘇物測隊在陽煤集團五礦中央采區(qū)開展國內(nèi)首次山區(qū)三維地震勘探，勘探面積1.2平方千米。由此，陽煤集團成為開展山區(qū)三維地震勘探最早的煤炭企業(yè)。

陽煤集團開展三維地震勘探的歷程，可分為3個階段。1997年為試驗階段，由中國煤炭地質(zhì)總局與陽煤集團共同出資，由江蘇物測隊組織施工，開展了國內(nèi)第一塊山區(qū)三維地震工作，對地質(zhì)構(gòu)造的分布進行了初步預測；1999年到2006年為高潮階段，共完成19個采區(qū)的三維地震勘探，其中2006年在陽煤二礦進行了國內(nèi)第一次三維地震高密度勘探工作；2006年至今，為平穩(wěn)應用階段，共完成27個采區(qū)的三維地震勘探，施工面積約180平方千米。

就這樣，陽煤集團一路摸索前進。2008年以來，陽煤集團先后完成三維地震探采對比分析研究等項目，總結(jié)出適合陽煤集團地質(zhì)條件的施工和處理解釋經(jīng)驗。隨著技術(shù)的不斷進步，從2014年開始，陽煤集團積極推進三維地震的二次處理解釋（連片處理），目前已開展了一礦、二礦、新景公司、新元公司、開元公司、寺家莊公司等單位約105平方千米的三維地震二次處理解釋工作。

為了進一步推進物探技術(shù)在陽泉礦區(qū)的應用研究，2017年，陽煤集團與中國礦業(yè)大學（北京）煤炭資源與安全開采國家重點實驗室在高產(chǎn)高效地質(zhì)保障方面開展合作，與彭蘇萍團隊簽訂長期戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，共同完成“陽泉礦區(qū)隱蔽致災地質(zhì)因素精細探測技術(shù)研究”項目。

“過去，我們對工作面的設計按部就班，主要依賴經(jīng)驗。現(xiàn)在，我們在做采礦規(guī)劃時都采用三維地震勘探技術(shù)，在圖紙上能發(fā)現(xiàn)哪里有斷層，在布置巷道時就可以避開它，節(jié)省了大量時間和資金。”陽煤集團地質(zhì)測量部地質(zhì)科科長齊振洪說。

經(jīng)濟和社會效益雙豐收

“陽泉礦區(qū)隱蔽致災地質(zhì)因素精細探測技術(shù)研究”項目效果如何？數(shù)字來說話。井巷生產(chǎn)實際揭露證明，該項目在煤層中解釋的陷落柱、小斷層和褶曲的探采驗證率達到75%。截至2017年12月底，新景公司、寺家莊公司和新元公司3個礦井累計產(chǎn)煤1112萬噸，新增利潤6.72億元，新增稅收1.53億元。

新景公司副總工程師張會青算了一筆賬：“由于采用三維地震連片處理技術(shù)，避免了地震資料野外數(shù)據(jù)的重復采集。以野外采集每平方千米65萬元計算，可節(jié)省采集費用1638萬元。”

“陽泉礦區(qū)隱蔽致災地質(zhì)因素精細探測技術(shù)研究”還捧回了三項創(chuàng)新成果：開發(fā)出地震道五維空間數(shù)據(jù)插值方法，建立了煤層頂?shù)装鍘r性精細刻畫方法和近距離煤層分叉合并的空間定位方法。

“三維地震勘探技術(shù)可以幫助我們在采區(qū)設計前探明斷層、陷落柱、薄煤區(qū)等地質(zhì)異常情況，避免采區(qū)、工作面設計失誤和無效進尺，節(jié)約了大量資金，提高了資源回收率，確保了巷道安全掘進。這項技術(shù)反映的地質(zhì)信息非常豐富，但資料處理的方式較為單一。我們今后將更深入地對反映出的信息進行研究，提升技術(shù)水平，提高對信息的辨別度，讓三維地震勘探技術(shù)更好地護航煤礦安全高效生產(chǎn)。”范德元說。