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阳煤集团是如何“看清”煤层的?

中国煤炭报 作者:师慧 2018-05-14 13:57:44

利用三维地震勘探技术,阳煤集团下属各矿开展三维地震勘探的面积达238平方千米,避免了采区、工作面设计失误和无效进尺,节约了大量资金,提高了资源回收率

犹如医院的CT、核磁共振等技术,赋予勘探人员“透视眼”,穿越千米地层,精确找到煤层资源分布,帮你“看清”煤层,而随后的打钻、巷道揭露就如同做手术一样精准……听起来,似乎不可思议,但这已在阳煤集团一步步变成现实。

近日,“阳泉矿区隐蔽致灾地质因素精细探测技术研究”项目,通过中国煤炭工业协会技术成果鉴定,达到国际先进水平。该项目由阳煤集团与中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室主任、中国工程院院士彭苏萍团队合作完成,旨在通过三维地震勘探技术“看清”煤层。

在彭苏萍团队的支持帮助下,阳煤集团建立起一套适合自身情况的隐蔽致灾地质因素精细探测方法,能探测到采区落差大于5米的断层、直径大于20米的陷落柱、波幅大于5米的褶曲。同时,他们系统开展了高分辨率三维地震资料连片叠前时间偏移处理等研究,建立了适合研究区特点的煤层精细构造解释与岩性解释流程及方法。

截至目前,阳煤集团各矿开展三维地震勘探的面积达238平方千米。利用三维地震勘探技术,阳煤集团可以探明地质构造,指导现场生产,对隐蔽致灾地质因素进行规避,避免安全事故发生。

走近三维地震勘探技术

三维地震勘探技术是一项集物理学、数学、计算机学于一体的综合性应用技术,也是当前全球石油、天然气、煤炭等地下天然矿产的主要勘探技术手段。借助该技术,可使地下目标的图像更加清晰、位置预测更加准确。

三维地震勘探技术的原理是,利用岩石的弹性差别,采用人工方法激发地震波,根据物理仪器在地面检测地震波在地下岩层中的传播路线和时间,探测地下岩层界面的埋藏深度和形状,研究地震波在地层中传播的物性差异,以此推断、了解地下地质构造和煤层的分布规律。

阳煤集团所辖矿井地质构造复杂,瓦斯、水、火等灾害严重,制约着矿井高产高效建设。从根本上破解这一制约煤矿安全高效生产的难题,对于阳煤集团来说,刻不容缓。信息化技术的发展,给采矿业向精准型、定量智能决策转变,实现智能少人(无人)的煤炭科学开采提供了可能。就这样,阳煤集团与三维地震勘探技术结缘。

“上天难,入地更难。就像医院检查病情要给病人做核磁共振一样,我们采用三维地震勘探技术给地球做体检,了解地下几千米是什么样子。这项技术拓展了地下勘测极限,使地下地质特征更加精确地展示在人们眼前。”阳煤集团地质测量部主任范德元说。

工作面设计更精准

阳煤集团与三维地震勘探技术的缘分,可以追溯到1997年。1997年,由中国煤炭地质总局委托江苏物测队在阳煤集团五矿中央采区开展国内首次山区三维地震勘探,勘探面积1.2平方千米。由此,阳煤集团成为开展山区三维地震勘探最早的煤炭企业。

阳煤集团开展三维地震勘探的历程,可分为3个阶段。1997年为试验阶段,由中国煤炭地质总局与阳煤集团共同出资,由江苏物测队组织施工,开展了国内第一块山区三维地震工作,对地质构造的分布进行了初步预测;1999年到2006年为高潮阶段,共完成19个采区的三维地震勘探,其中2006年在阳煤二矿进行了国内第一次三维地震高密度勘探工作;2006年至今,为平稳应用阶段,共完成27个采区的三维地震勘探,施工面积约180平方千米。

就这样,阳煤集团一路摸索前进。2008年以来,阳煤集团先后完成三维地震探采对比分析研究等项目,总结出适合阳煤集团地质条件的施工和处理解释经验。随着技术的不断进步,从2014年开始,阳煤集团积极推进三维地震的二次处理解释(连片处理),目前已开展了一矿、二矿、新景公司、新元公司、开元公司、寺家庄公司等单位约105平方千米的三维地震二次处理解释工作。

为了进一步推进物探技术在阳泉矿区的应用研究,2017年,阳煤集团与中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室在高产高效地质保障方面开展合作,与彭苏萍团队签订长期战略合作框架协议,共同完成“阳泉矿区隐蔽致灾地质因素精细探测技术研究”项目。

“过去,我们对工作面的设计按部就班,主要依赖经验。现在,我们在做采矿规划时都采用三维地震勘探技术,在图纸上能发现哪里有断层,在布置巷道时就可以避开它,节省了大量时间和资金。”阳煤集团地质测量部地质科科长齐振洪说。

经济和社会效益双丰收

“阳泉矿区隐蔽致灾地质因素精细探测技术研究”项目效果如何?数字来说话。井巷生产实际揭露证明,该项目在煤层中解释的陷落柱、小断层和褶曲的探采验证率达到75%。截至2017年12月底,新景公司、寺家庄公司和新元公司3个矿井累计产煤1112万吨,新增利润6.72亿元,新增税收1.53亿元。

新景公司副总工程师张会青算了一笔账:“由于采用三维地震连片处理技术,避免了地震资料野外数据的重复采集。以野外采集每平方千米65万元计算,可节省采集费用1638万元。”

“阳泉矿区隐蔽致灾地质因素精细探测技术研究”还捧回了三项创新成果:开发出地震道五维空间数据插值方法,建立了煤层顶底板岩性精细刻画方法和近距离煤层分叉合并的空间定位方法。

“三维地震勘探技术可以帮助我们在采区设计前探明断层、陷落柱、薄煤区等地质异常情况,避免采区、工作面设计失误和无效进尺,节约了大量资金,提高了资源回收率,确保了巷道安全掘进。这项技术反映的地质信息非常丰富,但资料处理的方式较为单一。我们今后将更深入地对反映出的信息进行研究,提升技术水平,提高对信息的辨别度,让三维地震勘探技术更好地护航煤矿安全高效生产。”范德元说。

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