煤炭地質綜合勘查理論與關鍵技術分析

侯雙寶

摘 要:我國煤炭資源雖然儲量豐富、煤種齊全,但其賦存規律和開采地質條件均相對復雜,勘查研究的進展相對較慢。通過長期的摸索和實踐,煤炭地質工作者根據我國煤炭的地質特點與工業建設的發展要求,改進了很多傳統的勘查技術,以各種勘查技術的相互配合與針對具體資源類型、地質條件和自然環境而設定的勘查模式,形成了適合我國煤炭地質綜合勘查的理論與技術體系,并已成功運用于實踐。本文在分析了我國煤炭地質勘查研究的現狀與發展趨勢的基礎上,對綜合勘查體系的理論和關鍵技術做了詳細的介紹。

關鍵詞:煤炭地質綜合勘查關鍵技術

中圖分類號:P62 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0092-01

1 我國煤炭地質勘查研究的現狀與發展趨勢

作為煤炭工業生產的基礎,煤炭資源的勘查具有為煤炭安全開發提供地質保障和為工業的可持續發展提供充足資源等基本任務。然而我國煤炭資源雖然儲量豐富、煤種齊全,但其賦存規律和開采地質條件均相對復雜,尤其是東部較發達地區對能源需求量最大的區域后備資源不足,而西部煤儲量豐富的地區多為高寒凍土或戈壁沙漠,自然環境惡劣且生態脆弱,勘查研究的進展相對較慢。

近年來,我國煤炭地質工作者通過長期的摸索和實踐,根據我國煤炭的地質特點與工業建設的發展要求,在加強東部伸展型煤炭勘查與老礦區深部勘查的同時,開始對西部煤炭資源豐富的礦區進行環境監測和治理,并在此基礎上對煤層氣及各種可再生清潔能源進行綜合的科學勘查。實踐中,很多傳統勘查技術得到了改進,各種勘查技術的相互配合與針對具體資源類型、地質條件和自然環境而設定的勘查模式,形成了適合我國煤炭地質勘查的理論與技術體系,煤田地質理論的研究成果為勘查工作注入了新的活力,以三維地震等為代表的新技術,正推動著地質勘查沿深度和廣度兩方面飛速發展,而相關操作規程和勘查標準的出臺,也促進了煤炭地質綜合勘查體系的健全和完善。

目前廣泛運用于實踐的循環經濟型煤炭地質綜合勘查模式是指運用各種先進的勘查手段,對地質體內的所有礦種進行系統探索和綜合分析的研究方法,具有投入低、周期短、獲取礦種多、利用率高的優點,并能有效防止礦區地質災害,實現能源事業的可持續發展。目前該方法已經成功運用于我國華南、華北、東北及鄂爾多斯盆地等多個地區,并創造性地運用層序地層學等理論知識,拓寬了煤田地質研究新思路,已經成為了煤炭地質勘查研究的主流趨勢。

2 煤炭地質綜合勘查的理論基礎

傳統勘查工作主要以地表地質的研究為主,一般都以就礦找礦為原則,通過由點到面的方法進行勘查,而現代勘查主要按照快速掃面,面中求點的方法進行,勘查程序發生改變,勘查的理論依據也有了相當大的發展。在含煤地層層序地層學、成煤作用、煤炭地質構造、與煤伴生的煤層氣及天然氣水合物等方面的研究進展,都為煤炭地質的綜合勘查工作奠定了堅實的理論基礎。以煤炭地質構造研究進展為例,目前,我國煤田構造的區域背景研究已取得重大進展,中國東部動力學與構造控煤作用受到關注,煤變形—變質作用的構造控制研究也得以深化,而礦井構造預測與定量評價也成為了煤田構造研究新的亮點。《中國聚煤作用系統分析》建立了聚煤作用系統和系統分析方法,并對我國的聚煤作用進行了系統分析。煤系高分辨層序地層模式、陸相成煤模式、海侵成煤模式、幕式成煤作用等新觀點的提出,深化了對聚煤規律的認識,盆地動力學分析、煤田滑脫構造研究、控煤構造樣式的劃分等新成果推動著構造控煤作用日趨深入和實用化。《中國潔凈煤地質研究》課題取得潔凈煤技術地質基礎研究新進展。對煤中有害微量元素賦存特征及在洗選、燃燒過程中的遷移潛勢進行了系統的總結,編制了我國第一張潔凈煤資源分布圖。

3 煤炭地質綜合勘查的關鍵技術分析

隨著理論知識體系的不斷完善和各種現代設備的應用,煤炭地質綜合勘查在遙感、快速鉆探、高精度地球物理勘查、環境監測以及信息化等方面的關鍵技術也相繼取得了重大突破。

作為煤炭資源調查評價的重要技術手段,遙感技術因其成本低、視域廣、效率高的優點及其多時相性、多層次性與多波段性的特征廣泛應用于實際工作中。隨著遙感傳感器種類的增多、遙感圖像分辨率的提高、以及遙感數據處理和信息提取技術的發展,煤炭資源調查遙感探測模式和技術方法體系都日趨成熟。在我國西部地區,煤系煤層出露較好、人類活動干擾較少,因此可直接以尋找煤層煤系為目標,通過大范圍中小比例尺遙感地質調查,選擇賦煤有利區段,再開展較大比例尺的遙感地質填圖或地表地質填圖,結合常規地質手段,經濟、高效地發現煤炭資源。而在東部地質工作程度較高、植被和新生界覆蓋較多的隱伏和半隱伏地區,遙感技術應用則應以查明控煤構造、間接找煤為目標,同時重視與物探、鉆探等多元地學信息的綜合利用。隨著航天遙感圖像分辨率的顯著提高,其高分辨率圖像在1:50000～1:10000煤田地質填圖中的應用,顯著提高了地質填圖的效率和精度。而隨著鉆探工藝設備的不斷更新改進,空氣泡沫鉆進、繩索取心鉆進以及受控定向鉆進等技術逐漸被運用于勘查實踐,而鉆進參數監測系統的研發和應用也使我國煤田鉆探技術步入了世界先進行列。高精度地區物理勘查技術以3D地震勘探技術為核心,主要運用于精度要求高的勘查工作中,可探測煤層厚度和結構變化趨勢,圈定采空區、陷落柱、巖漿巖侵入體和煤層沖刷帶的分布范圍,極大地提升了勘查的能力與效率。此外計算機信息技術的應用實現了地質報告由數據采集、分析直至編制完成的數字化,提高了系統圖形圖件制作的水平和信息交流的自動化程度,另一方面,信息技術與遙測、遙感、遙控技術相結合,也對開采區塌滑流、煤火區探測與突水預測的監測和控制提供了技術支持。

4 結語

綜上所述,煤炭地質綜合勘查是建立在長期的科學研究與工程實踐之上的,既需要地質知識體系作為理論基礎,又需要現代工程方法作為技術支持,而先進、精密的技術裝備也是勘查工作中必不可少的一環。相信隨著遙感、鉆探和信息技術的不斷進步,我國煤炭地質綜合勘查體系仍存在著巨大的擴展空間,并將進一步推動我國煤炭事業實現跨越式的發展。

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