（中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)，北京海淀區(qū)，100083）

摘 要  通過對近10年來國內(nèi)外煤礦高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行概要回顧，探討了 我國煤礦高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)建立與發(fā)展過程中遇到和存在的問題，并對我國 今后一段時(shí)間內(nèi)在這方面的研究和努力方向提出了建設(shè)性意見。��

關(guān)鍵詞 地質(zhì)保障系統(tǒng) 煤炭地下開采 高產(chǎn)高效礦井��

高產(chǎn)高效礦井的實(shí)現(xiàn)要有資源的優(yōu)勢及先進(jìn)的礦井設(shè)計(jì)和裝備。而礦井設(shè)計(jì)在很大程度 上要以充分、可靠的開采地質(zhì)條件為基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國綜采工作面開機(jī)率為29%， 從造成系 統(tǒng)工作面不可靠及事故影響因素來看，主要是由于對礦井開采地質(zhì)條件缺乏系統(tǒng)掌握。由于 對開采地質(zhì)條件的認(rèn)識不足，在采區(qū)和工作面布置及生產(chǎn)上也有一定的盲目性，因此也損失 了 一定的煤炭儲量。由此可見，建立和完善我國煤炭生產(chǎn)高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)，對促進(jìn) 我國煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是十分重要的。��

1 高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)的基本概念

高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)是根據(jù)高產(chǎn)高效礦井機(jī)械化、集中化程度高的特點(diǎn)，以地質(zhì)量 化預(yù)測為先導(dǎo)，以物探、鉆探等綜合技術(shù)為手段，并依托先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)地質(zhì)工 作的動(dòng)態(tài)管理。它要求為礦井設(shè)計(jì)、采區(qū)布置、生產(chǎn)準(zhǔn)備、采面布置到回采等各個(gè)層次或階 段提供可靠的地質(zhì)保障。因此，要實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的高產(chǎn)高效，除選擇優(yōu)勢資源區(qū)塊為開采場 地外，更重要的是對影響煤炭開采的地質(zhì)因素有系統(tǒng)和清楚的掌握。��

影響煤炭開采的地質(zhì)因素很多，重要的有：煤層厚度及其變化、頂?shù)装鍘r層組合及其空間分 布、構(gòu)造（包括斷層、褶曲等）、礦井水文地質(zhì)及瓦斯地質(zhì)、煤層中的地質(zhì)異常體等，查清 這些地質(zhì)因素對不同礦井煤炭開采的影響程度，為煤炭生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，是地質(zhì)保 障系統(tǒng)的主要內(nèi)容。��

1��1 煤層厚度及其變化

由于受基底構(gòu)造、原始成煤環(huán)境、后期沖刷和構(gòu)造作用的影響，造成不同煤田、礦井或同一 礦井的不同采區(qū)、工作面的煤層厚度不同或出現(xiàn)增厚、變薄現(xiàn)象。當(dāng)煤層厚度 小于實(shí)際 采高時(shí)，在工作面煤壁表現(xiàn)為破頂或破底，給綜采設(shè)備維護(hù)帶來困難；當(dāng)煤層厚度大于工作 面采高并撇頂煤時(shí)，由于煤層松軟，極易造成漏頂，給頂板管理造成不便。一般說來，綜采 工作面多布置在煤層厚度為3～5m且厚度在較大范圍內(nèi)變化不大的地區(qū)；對于煤層厚度大于5 m且煤厚變化較大的情形，實(shí)踐證明以采取綜采放頂煤技術(shù)為好。所以，煤層厚度及其變化 是影響采煤方法、設(shè)備選型等的重要因素，必須予以重點(diǎn)研究。��

1��2 頂、底板巖性空間分布及其穩(wěn)定性

煤層頂、底板巖層穩(wěn)定是確保安全、高效生產(chǎn)的基本條件。我國綜采面開機(jī)率低的主要原因 之一是頂板控制較為困難，工作面端面頂板冒落所造成的工作面停產(chǎn)時(shí)數(shù)與總產(chǎn)時(shí)數(shù)的比值 達(dá)40％～60％。世界主要產(chǎn)煤國的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，由于礦山壓力控制不當(dāng)而造成的人員傷亡 事故，約占井下傷亡事故總數(shù)的1/3左右。由此可見，頂板事故既是造成 高產(chǎn)高效 工作面系統(tǒng)不可靠的主要因素，亦是影響煤礦安全生產(chǎn)的重要因素之一。研究表明：煤礦頂 、底板巖層在垂向上和側(cè)向上的厚度和巖性變化很大，在煤炭開采過程中，在一定的采深條 件下，頂板冒落、底凸及煤巖層突出往往發(fā)生在老頂砂巖與泥巖的過渡部位 。因此， 開展煤層頂、底板穩(wěn)定性的研究，有利于弄清頂、底板類型的劃分和分布，有利于對開采方式、支護(hù)形式、采區(qū)劃分作出合理決策，從而有利于礦井的正常生產(chǎn)。��

1��3 構(gòu)造

構(gòu)造對煤厚變化（尤其是側(cè)向變化）、瓦斯和礦井水的突出有重大影響。當(dāng)構(gòu)造作用造成煤層厚度變薄或使煤層傾角變化時(shí)，在工作面推進(jìn)過程中常常需要破頂或破底；構(gòu)造作用的影響亦造成煤層頂板破碎或撇頂煤而引起冒落，使頂板管理 困難；在綜采面內(nèi)若出現(xiàn)3m左右的未知斷層，就有可能迫使采面搬家。因此在布置綜采 面時(shí)，必須查明采面內(nèi)落差2～3m的小斷層。為此，要充分利用礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的資料（包括鉆 探資料、物探資料、巷道開拓資料等），分析井田范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造變化規(guī)律，由已知到未 知，對將要開采的采區(qū)或工作面作出量化預(yù)測。��

1��4 礦井水文地質(zhì)及瓦斯地質(zhì)

高產(chǎn)高效工作面應(yīng)不受礦井水的威脅，因此要結(jié)合頂、底板巖性資料和礦區(qū)構(gòu)造特點(diǎn)詳細(xì)分 析和研究含（隔）水層分布、導(dǎo)水通道、突水構(gòu)造等狀況，為礦區(qū)防治水患提供詳細(xì)資料。 瓦斯涌出量亦是高產(chǎn)高效工作面必須重點(diǎn)考慮的因素之一，因此在工作面設(shè)計(jì)之前 ，利用鉆孔瓦斯量成果和煤質(zhì)分析資料、相鄰礦區(qū)或采區(qū)涌出量的實(shí)測成果，分析瓦斯 含量與瓦斯涌出量及與影響因素之間的關(guān)系，并根據(jù)這種關(guān)系，對煤層瓦斯富集區(qū)與含量進(jìn) 行預(yù)測。��

1��5 煤層中的其他地質(zhì)異常體

在華北地區(qū)的煤田中，常常有巖漿巖侵入體、巖溶陷落柱和煤層沖刷帶等地質(zhì)異常體出 現(xiàn)，嚴(yán)重影響綜采工作面的正常掘進(jìn)。利用勘探資料分析和判斷地質(zhì)異常體往往較為困 難，近幾年來發(fā)展起來的三維高分辨采區(qū)地震勘探資料經(jīng)進(jìn)一步處理，對上述地質(zhì)異常體的 空間分布有較好的反映。��

此外，在某些礦區(qū)，煤層夾矸、地應(yīng)力、地溫等，亦是礦區(qū)開采地質(zhì)條件研究的主要內(nèi)容。

過去，由于我們進(jìn)行的從普查到精查的地質(zhì)勘探與評價(jià)，多是以地球上某一區(qū)域現(xiàn)存的資源 進(jìn)行評價(jià)為目的，而對開采地質(zhì)條件的研究開展很少。在目前煤炭勘探儲量能基本滿足煤炭 開采的需要后，煤礦地質(zhì)工作要轉(zhuǎn)到以開發(fā)為目的的開采工程地質(zhì)條件評價(jià)上來。要充分利 用以往各個(gè)地質(zhì)階段中積累的地質(zhì)資料，建立相應(yīng)的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫和專家管理系統(tǒng)，并借 助近年來發(fā)展起來的先進(jìn)物探技術(shù)和鉆探技術(shù)對存在的有關(guān)地質(zhì)異常體和誘發(fā)工程災(zāi)害源進(jìn) 行進(jìn)一步探測，使地質(zhì)保障更加有力。��

2 高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代中期以來，世界各主要產(chǎn)煤國家在發(fā)展機(jī)械 化采煤中普遍遇到開采地質(zhì)條件與采煤設(shè)備的適應(yīng)性問題。在我國，隨著采煤機(jī)械化的迅速 提高，以前地質(zhì)部門提交的精查地質(zhì)勘探資料已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)布置的需要。 因此，80年代以來，我國煤田地質(zhì)工作者在煤礦開采工程地質(zhì)條件綜合評價(jià)、技術(shù)研究與儀 器研制等方面做了大量工作，獲得較大進(jìn)展。��

2��1  開展采區(qū)開采地質(zhì)條件綜合評價(jià)和預(yù)測研究

煤炭科學(xué)研究總院西安分院、中國礦業(yè)大學(xué)等單位采用塊段指數(shù)法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)綜合評價(jià)法、 模糊數(shù)學(xué)法和數(shù)學(xué)力學(xué)法等，量化預(yù)測斷層及煤層斷裂強(qiáng)度�！捌呶濉币詠硐嗬^開展了“采 區(qū)開采地質(zhì)條件”和“開采地質(zhì)條件量化預(yù)測與數(shù)據(jù)處理技術(shù)”的專題研究，研究成果已用 于礦井生產(chǎn)。中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)應(yīng)用沉積地質(zhì)學(xué)、古水系和地球物理的研究方法對礦 區(qū) 煤厚變化規(guī)律及地質(zhì)特征、煤層沖刷帶的確定和煤層分叉、尖滅、增厚、變薄等開采技術(shù)邊 界確定方面獲得可喜成果。他們還從沉積地質(zhì)學(xué)、巖石工程力學(xué)、采礦工程學(xué)和模擬實(shí)驗(yàn)等 多學(xué)科入手，探討將地質(zhì)預(yù)測方法與技術(shù)用于煤炭開采過程中頂板巖層控制與管理的研究， 已在生產(chǎn)礦井中推廣應(yīng)用。��

2��2 采區(qū)高分辨三維地震勘探的研究與應(yīng)用取得了突破性的進(jìn)展��

1993～1994年間，由中國礦業(yè)大學(xué)、安徽煤田地質(zhì)局、淮南礦務(wù)局共同合作在淮南礦務(wù) 局謝橋煤礦首采區(qū)和潘集礦區(qū)進(jìn)行高分辨三維地震勘探研究，采用小采樣間隔 小面積組合(�玹��=1ms，1��5m×1��5m)，10m×10m CDP網(wǎng)格，疊前部分偏移DMO疊加技術(shù)， 獲得了高分辨率、高信噪 比、高密度三維數(shù)據(jù)體，查明了一批埋深380～700m、落差�獺��≥5m的小斷層，空間定位誤 差小 于10m；查清了區(qū)內(nèi)幅度大于5m的褶曲；在460m深度上清楚到并分辨開相距50m、斷面為3��2 m×3��8m相互平行的石門巷道（圖1）。該方法的應(yīng)用成功為采區(qū)精細(xì)勘探及其它與 工程有關(guān)的災(zāi)害地質(zhì)預(yù)測開辟了新途徑。��

圖1 淮南煤田謝橋礦區(qū)兩石門巷道（略）��

2��3 探測手段的研究取得顯著成效

一批適用于礦井作業(yè)的防爆儀器，包括數(shù)字防爆橫波地震儀、數(shù)字防爆坑道無線電波透視儀 、數(shù)字防爆直流電法儀、防爆瑞雷波儀、鉆孔防爆直流電法儀、鉆孔防爆測斜儀以及坑道全 液壓鉆機(jī)系列等問世，為探測采煤工作面內(nèi)地質(zhì)異常體提供了條件。特別是煤炭科學(xué)院西安 分院最近完成的《綜采煤層地質(zhì)綜合探測技術(shù)》課題，進(jìn)行了采前勘探的嘗試，取得了初步 效果，為我國采前綜合勘探技術(shù)的應(yīng)用提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)跟蹤世界有關(guān)技術(shù)前沿，并結(jié)合我國煤炭工業(yè)的實(shí)際，研究開發(fā)以便攜式智能化地震儀、地質(zhì)雷達(dá)為 代表的礦井物探儀器，目前正在進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，即將正式投入批量生產(chǎn)。��

2��4 針對高承壓水對煤礦開采的威脅，組織了 “六五”攻關(guān)課題、“七五”工業(yè)性試驗(yàn)和“八五”二期工業(yè)性試驗(yàn)

“六五”課題研究從井田水文地質(zhì)條件和采區(qū)開采地質(zhì)環(huán)境入手，開展礦區(qū)和井下水文地質(zhì) 試驗(yàn)。以峰峰礦區(qū)為試驗(yàn)點(diǎn)，調(diào)查河北、河南、山東、山西礦區(qū)的突水資料，經(jīng)過分析研究 提出煤層底板“三帶”概念，革新突水系數(shù)的涵義，進(jìn)而形成了帶壓開采理論與方法，指 導(dǎo)奧陶系石灰?guī)r巖溶地下水水害防治。��

“七五”課題以工業(yè)性試驗(yàn)規(guī)模，對華北型巖溶礦井高壓水害威脅，采取了多途徑多手段的 防治對策。引入礦山壓力和巖石力學(xué)方法與手段，模擬、預(yù)測突水因素、突水部位。同時(shí)， 加大井下探測力度，研制多種井下物探（瑞雷波探測技術(shù)、井下直流電法、對話井音頻電 透視）和化探儀器，發(fā)展井下突水監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)。最后通過治理試驗(yàn)，改革疏降工藝和注漿 堵水技術(shù)。��

“八五”課題以形成工業(yè)性試驗(yàn)成果配套技術(shù)為重點(diǎn)，進(jìn)行多個(gè)礦區(qū)應(yīng)用試驗(yàn)。針對不同突 水通道類型，規(guī)范技術(shù)途徑，配套探測手段，研制成會診式專家系統(tǒng)，形成條件探測、監(jiān)測 預(yù)報(bào)、帶壓開采、注漿堵水的4項(xiàng)配套技術(shù)。 最近，中國礦業(yè)大學(xué)、中國煤田地質(zhì) 總局等單位開展煤田三維三分量地震勘探工業(yè)性試驗(yàn)，已獲取較好的奧陶系古巖溶水地震反 射剖面，為預(yù)防礦井突水提供了有前景的技術(shù)手段。��

但是，應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，從目前的現(xiàn)狀來看，我國煤炭工業(yè)高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)的地質(zhì)保障系統(tǒng) 的技術(shù)水準(zhǔn)較低、技術(shù)手段滯后、研究成果零散，研究成果還多處于定性階段，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)承擔(dān) 不起保障系統(tǒng)這一重任。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：��

(1) 研究水準(zhǔn)較低。例如：目前煤礦對頂?shù)装鍘r層控制的研究還主要基于50年代的“地 質(zhì)層板模型”假說之上。在瓦斯和煤巖層突出機(jī)理研究方面，雖然認(rèn)識到地壓、高壓瓦斯和 煤 體結(jié)構(gòu)在突出過程中的意義，并認(rèn)為高壓瓦斯在突出過程中起決定作用，但在頂板冒落、瓦 斯與煤巖層突出時(shí)又往往難以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，其原因是對頂板冒落地點(diǎn)、老頂巖層地應(yīng)力聚 積部位和瓦斯聚積部位缺乏較全面的認(rèn)識。傳統(tǒng)的礦壓理論和觀察方法，多局限于某 一煤層、某一采區(qū)或某一工作面。由于研究范圍較狹小，不能對整個(gè)礦區(qū)的災(zāi)害源提供有效 的預(yù)測。��

(2) 監(jiān)測和探測手段較為落后，可靠性差。目前我國配合礦井生產(chǎn)的地質(zhì)探測儀器多是80 年代初期引進(jìn)消化技術(shù)，或是結(jié)合我國某些具體的生產(chǎn)實(shí)際發(fā)明的產(chǎn)品。從目前生產(chǎn)礦井 的應(yīng)用來看，大多處在定性分析階段，在定量分析中可靠性偏低，并且應(yīng)用范圍窄。在美國 ，配合高產(chǎn)綜采技術(shù)裝備，目前多配有由井下監(jiān)控器、傳感器、便攜式地質(zhì)雷達(dá)聯(lián)合計(jì)算 機(jī)轉(zhuǎn)化處理器的全自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)GCMS（Ground Control Management System）。該系統(tǒng)采用 多探頭、多接收系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)綜合提純技術(shù)，可獲得較準(zhǔn)確的超前巖性和小構(gòu)造探測資料、 煤厚變化和煤巖層分界資料。同時(shí)還能對開采過程中煤體負(fù)載壓力及頂板力學(xué)性質(zhì)、工作面 礦壓顯現(xiàn)和瓦斯聚積等同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。��

3 高產(chǎn)高效地質(zhì)保障系統(tǒng)研究的突破方向

3��1 在不同的地質(zhì)勘探階段，加強(qiáng)開采地質(zhì)條件評價(jià)的力度

50年代以來，我國建立的煤田地質(zhì)勘探規(guī)程或規(guī)范均是以鉆孔評價(jià)為依據(jù)，以資源評價(jià)為目 的 ，忽視了鉆孔之間地質(zhì)特征和煤礦開采地質(zhì)條件的綜合評價(jià)，根據(jù)精查地質(zhì)資料進(jìn)行 礦井設(shè)計(jì)和采區(qū)布置具有很大的盲目性。因此，必須以服務(wù)礦山開采為目的，對以往的勘探 資料重新進(jìn)行綜合分析和評價(jià)，特別要研究由于地質(zhì)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征、物質(zhì)成分特征不同， 在礦產(chǎn)資源開采過程中，其圍巖和上覆巖層造成的變化和破壞特征。從煤層本身、煤層頂 底板巖層結(jié)構(gòu)和地應(yīng)力分析入手，結(jié)合巖石工程力學(xué)、采礦工程的綜合研究，逐步建立和完 善預(yù)測采區(qū)巖體應(yīng)力分布狀態(tài)、采區(qū)地質(zhì)異常狀況、巷道和工作面頂板冒落、沖擊地壓、瓦 斯和巖煤層突出及礦井突水的地質(zhì)綜合方法和技術(shù)。��

3��2 完善和推廣采區(qū)三維地震勘探技術(shù)

淮南礦業(yè)集團(tuán)公司和其他有關(guān)煤礦的實(shí)踐表明，采區(qū)三維地震勘探是煤炭生產(chǎn)高產(chǎn)高效礦井 地質(zhì)保 障系統(tǒng)中最成熟，并且也是經(jīng)濟(jì)的主要技術(shù)手段之一。在有條件的地區(qū)，特別是新建礦 井值 得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。在另一方面，由于采區(qū)三維地震勘探的費(fèi)用較高，在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)條件 下，進(jìn)一步完善三維地震勘探中有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和理論，開拓三維地震勘探的應(yīng)用范圍，并充 分利用三維地震勘探中所采集的有效信息為礦山開采服務(wù)，是目前采區(qū)三維地震勘探中需要 解決的重要問題。具體來說，在以下5個(gè)方面需要進(jìn)一步研究和完善。��

（１）完善三維勘探技術(shù)和理論。高產(chǎn)高效工作面生產(chǎn)技術(shù)要求工作面內(nèi)不含斷距大于3m的 斷層，因此，查清綜采工作面內(nèi)大于３m斷層的分布，是三維地震勘探的目標(biāo)之一。��

由于解釋地震剖面上的斷點(diǎn)主要是靠同相軸錯(cuò)斷時(shí)差，按傳統(tǒng)理論，最可靠的解釋是錯(cuò)斷主 要反射波的1/2周期或1/4周期。因此，要達(dá)到解釋3m斷層的要求，J�� B�� Farr 的觀點(diǎn)認(rèn)為，頻率起碼要高出100Hz，800～1000Hz是最理想的。我國有關(guān)煤田 三維地震 勘探成果表明，采用頻率為80Hz左右接收，小斷層地震極限分辨率可達(dá)λ/16～λ/8。在淮 南煤田，在460m深度上清楚識別出相距50m、斷面為3��2×3��8m相互平行的石門巷道 。 所以，有必要根據(jù)中國的實(shí)踐，對有關(guān)理論進(jìn)行深入探討，以完善三維勘探技術(shù)和理論，為 三維地震在我國煤礦大面積推廣應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。��

（２）三維地震勘探解釋技術(shù)需要進(jìn)一步深化和提高。通常采用的剖面解釋模型是 歷史發(fā)展過程中的產(chǎn)物，它不僅花費(fèi)的時(shí)間多，而且難于建立地質(zhì)體的精確立體概念，使解 釋精度受 到很大局限�，F(xiàn)代化的工作站系統(tǒng)和高性能的三維可視化軟件系統(tǒng)為我們提供了進(jìn)行體積解 釋的先進(jìn)工具，我們應(yīng)盡快地從剖面解釋的模式中解脫出來，大力推廣體積解釋技術(shù)。

在另一方面，由于煤系地層埋藏較淺，速度空間變化較大，許多按深層石油勘探為目標(biāo)設(shè)計(jì) 的軟件不大適合煤田應(yīng)用，要盡快結(jié)合近年來在煤田三維地震勘探獲取的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)和建立 我國煤田三維地震在采集、處理和解釋中基本的相關(guān)模型。��

（３）我國許多煤田位于山區(qū)，山區(qū)三維地震勘探施工難度較大，費(fèi)用較高，而且更主 要是靜動(dòng)校正技術(shù)問題和偏移問題。中國煤田地質(zhì)總局物探院采用多道隨機(jī)公布的不規(guī)則三 維觀測系統(tǒng)，通過以模型為基礎(chǔ)的觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)山區(qū)的地形地物選好激發(fā)點(diǎn)位置，以 保證得到質(zhì)量比較高的原始記錄；同時(shí)，他們試驗(yàn)采用動(dòng)態(tài)地形校正法建立山區(qū)數(shù)據(jù)處理基 準(zhǔn)面已獲得初步成果����［20］��。但這方面的技術(shù)還很不成熟，急需聯(lián)合攻關(guān)。��

（４）積極推進(jìn)縱橫波聯(lián)合勘探的研究和應(yīng)用。以往的地震勘探，人們多采用的是縱波。近 年來，隨著橫波震源和三分量檢波器的研制成功及方法研究的深入，多波多分量地震技術(shù)有 了新的進(jìn)展。檢測裂隙的走向和密度、圈定煤層瓦斯富集范圍等方面有重要意義。中國礦業(yè) 大學(xué)（北京）正聯(lián)合有關(guān)單位對有關(guān)煤礦開展這方面的研究和試驗(yàn)。��

（５）我國煤礦三維地震成果多由勘探部門以成圖方式交付生產(chǎn)部門，生產(chǎn)部門在應(yīng)用 這些成果于生產(chǎn)管理時(shí)，還受到很大限制。目前我國煤炭企業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用正處于發(fā)展階段， 地震勘探部門采用的工作站處理技術(shù)在煤炭企業(yè)推廣還有一定困難。因此有必要根據(jù)煤炭工 業(yè)的現(xiàn)狀，開發(fā)煤田三維地震勘探成果微機(jī)應(yīng)用軟件，使有關(guān)企業(yè)能充分利用三維地震勘探 資料對生產(chǎn)過程實(shí)施實(shí)時(shí)管理。��

3��3 進(jìn)一步研制適合礦井作業(yè)和實(shí)時(shí)處理的 物探儀器，并形成與采煤機(jī)組配套的設(shè)備

我國80年代以來，在引進(jìn)消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，已研制成功一批井下物 探儀器并推廣應(yīng)用。由于井下條件復(fù)雜，研制的儀器用途專一，并且部分儀器的可靠性不高 。故在探測手段上，大大落后于生產(chǎn)的需要。因此，我們要瞄準(zhǔn)當(dāng)前世界地球物理技術(shù)和設(shè) 備研制的最新動(dòng)態(tài)，開發(fā)研制包括地質(zhì)雷達(dá)、地震和電法3種信息復(fù)合技術(shù)。目前以研制在 綜采過程中實(shí)時(shí)探測煤厚（包括頂煤或底煤及夾矸厚度），工作面前方或周圍60m范圍內(nèi)不 同方位小斷層、陷落柱、火成巖或其它地質(zhì)異常體,以及采動(dòng)壓力等的井下綜采機(jī)組的專用 配套設(shè)備為主攻方向，以推動(dòng)高產(chǎn)高效礦井綜合采煤機(jī)組向進(jìn)一步自動(dòng)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展 。��

3��4 建立高產(chǎn)高效礦井（工作面）地質(zhì)條件預(yù)測系統(tǒng)

高產(chǎn)高效礦井（工作面）地質(zhì)條件預(yù)測系統(tǒng)將借助于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對礦山所有地質(zhì)數(shù)據(jù)建庫、 處理、綜合評價(jià)及量化預(yù)測分析系統(tǒng)全過程。通過對礦井開采地質(zhì)條件綜合評價(jià)研究（包括 沉積、構(gòu)造、煤厚、頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定性、瓦斯等）建立地質(zhì)條件數(shù)據(jù)庫，通過對地質(zhì)異常體 （如斷層、陷落柱、煤層變薄帶、火成巖等）的預(yù)測預(yù)報(bào)研究，建立預(yù)測評價(jià)軟件系統(tǒng)和地 質(zhì)信息處理系統(tǒng)，為綜采設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、預(yù)測綜采工作面的生產(chǎn)效率提供地質(zhì)數(shù)據(jù)和分析 判斷。通過與綜采機(jī)組配套專用探測儀器聯(lián)結(jié)以進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、記錄和處理，從而對綜 采工作面地質(zhì)異常及誘發(fā)工程災(zāi)害源進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測預(yù)報(bào)。��

通過上述相關(guān)理論和技術(shù)的研究和進(jìn)一步完善，形成針對不同礦區(qū)的地質(zhì)特征和采區(qū)、工作 面的生產(chǎn)需要，擇優(yōu)組合相關(guān)技術(shù)，采用井上與井下、地面與鉆孔、巷道與巷道、鉆孔與鉆 孔、巷道與鉆孔、上層與下層的工作方法，充分利用各種地球物理、地質(zhì)參數(shù)，提高探測精 度和綜合解釋能力，查清影響綜采綜放的各種地質(zhì)異常情況，形成地面、采區(qū)、工作面及巷 道配套技術(shù)，為煤炭的高效安全生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)保障。(韓德馨為中國工程院院士)��

參考文獻(xiàn)

1�� 煤炭科學(xué)技術(shù)信息研究所�� 2000年世界煤炭科技發(fā)展趨勢與我國對策研究（內(nèi)部資料 ），1994 ��

2�� 曹代勇，彭蘇萍等�背�化井田二煤層厚度變化控制因素探討，《中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》 ，1998(6)��

3�� Frank E�� Chase et al�� Preventing Coal Mine Groundfall Accidents: How to Id ent ify and Respond to Geologic Hazards and Prevent Unsafe Worker Behavior�� USBM I C 9332, 1993��

4�盬�盞�� Overbey, Jr��, et al�� Predicting Probable Roof Falls areas in advance of mining by geololgical analysis�� USBM Health and Safety Research Program Techni cal Progress Report-70, 1973〖JP〗��

5�� Noel N�� Moebs�� Roof Rock Structures and Related Roof Support Problems in t he Pittsburgh Coalbed of Southwestern Pennsylvania, USBM RI 8230, 1977��

6�� Gerald A�� Weisenfluh and John C�� Ferm�� Application of Depositional Models To Mining Problems�� In: Geology in Coal Resource, 1993�� Utilization(edited by Dou glas Peters)�� Techbook ISBN 1-878907-22-0 ��

7�� 彭蘇萍，孟召平�遍L壁工作面頂板穩(wěn)定性數(shù)值模擬，《中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》，1999(1) ��

8�� Gary P�� Sames and Noel N�� Moebs�� Geologic Diagnosis For Reducing Coal Min e Ro of Failure�� In: Geologic in Coal Resource Utilization (edited by Douglas C�� Pe ters) Techbook ISBN 1-878907-22-0 , 1993��

9�� S�� Peng�盡ining-induced Stress Redistribution and Roof Hazardous Characteri sti cs of the Channel-filled Sandstone Roof: A Physical Modeling Study�� In：Rock Me chanics-tools and Techniques ,A�盇�� Bulkma Publ, 1996��

10�� S�� Peng�� Strata Control of Roof Stability in Mining Workings�� The Proc�� of th e International Congress on Mining Science, Applied Geology and Technology, June , 1993 ��

11�� S�� Peng, Geological Modeling Techniques For Longwall Mining Roof Stability : A Case Study�� Proc�� of Rock Mechanics and Strata Control in Mining and Geotech nical Engineering, 1995��

12�� S�� Peng and Y�� Li�� Wedge-shaped Sandstone Roof Strata and Roof Stabilit y, Examples From Seam 13-1 in Huainan Coalfield, China�� Proceedings of The 2nd RockMechanics and Strata Control in Mining and Geotechnical Engineering, 1996 ��

13�盋hapman, M�盋�� and G�盇�盉ollinger, Report on Seismic Monitoring Re sults Near a Coal Mine: November 3-16, 1989, Lynch, Kentucky�� Internal Report, Seismology L aboratory, Virginia Polytechnic Institute and State University〖JP〗��

14�� Frank W�監(jiān)sterwald et�盿l, Coal Mine Bumps as Related to Geologic Features in the Northern Part of the Sunnyside District, Carbon County, Utah�� USGS Professi onal Paper 1514, 1993��

15�� Peng Suping and Meng Zhaoping�盜nfluence of stratigraphic facies variations o n the roof stability by physical modeling study,, Balkema, 1999��

16�� 夏玉成�闭摳弋a(chǎn)高效工作面地質(zhì)保障系統(tǒng)�敝袊�煤田地質(zhì)（增刊）,1997 

17�� Peng Suping ang Liao Yi, 1999，A high resolution 3D-seismic technique for d i stinguishing geological structures in the complex coalfield, , Balkema��

18�� 彭蘇萍�苯�立與完善我國煤礦高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障系統(tǒng)的幾個(gè)問題�薄吨袊�科協(xié)第3 1次“青年科學(xué)家論壇”論文集》�北本�:煤炭工業(yè)出版社，1998��

19�� B�� Farr�泵旱V勘探和礦井設(shè)計(jì)用的地面地震剖面，煤田物探，1981��

20�� 勾精為等�睂�進(jìn)一步提高三維地震效果的幾點(diǎn)構(gòu)想，中國煤田地質(zhì)