我國煤炭資源勘查新進展與發展方向

摘 要：從煤炭地質理論、煤炭資源勘查技術、煤炭地質勘查目標三個方面闡述了煤炭資源勘查的新進展，介紹了煤炭資源綜合勘察理論與技術新體系。最后指出了煤炭資源勘查的發展方向。

關鍵詞：煤炭資源 勘查 新進展 發展方向

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-02

我國是一個富煤、貧油、少氣的國家，這就決定了煤炭在我國的一次能源結構中長期占主要地位。隨著國家經濟的迅速增長對能源的需求也在逐步增長，如何高速、安全、環保的開采煤礦資源就成為了一個重要課題，而要完成這一課題，精準的煤炭資源勘查是個大前提。

煤炭資源勘查的任務就是運用先進的地質理論、各種先進技術手段、裝備和研究方法，尋找和查明煤炭儲量，賦存的地質條件，開采的工程技術條件，為煤礦的開采設計、礦井建設和安全生產提供依據，為煤炭工業可持續發展提供保障。我國的煤炭資源勘查，自建國以來經歷了曲折發展的過程，進入新世紀后迎來了全新的局面，勘查技術力量、項目數量和投資方面均達到了歷史新高度、取得豐碩成果，為滿足國民經濟持續發展對煤炭的需求提供了可靠的資源保障[1]。

1 煤炭地質理論新進展

1.1 含煤巖系層序地層學研究進展

層序的提出始于20世紀40年代，其后被用于石油地質中得到蓬勃發展，已發展為油氣勘探與研究不可缺少的具有強大預測功能的相分析工具。90年代初層序地層學引入煤田地質領域，為人們理解聚煤作用模式提供了新思路。基于層序地層格架，中國學者提出了幕式聚煤作用、海侵過程成煤、海侵事件成煤、海相層滯后時段聚煤等理論；同時概括出基于可容空間增加速率與泥炭堆積速率的關系的厚煤層聚集模式；并對層序地層格架中的煤巖煤質變化規律進行了研究[2]。

1.2 煤田地質構造研究進展

構造作用對煤的形成、形變及賦存起著主導作用。中國煤田的構造相對于北美、歐洲要復雜的多，這既增加了中國學者研究煤田構造的難度，又使中國煤田構造的研究具有更重要的意義。中國構造研究的主要進展有①煤田構造的區域地質背景研究取得重大進展。從大陸動力學和盆-山耦合角度探討煤盆地的形成和演化進程，是當前構造研究的熱點。《中國北部能源盆地構造》就討論了盆地形成的區域動力學背景和深部作用機制。②中國東部盆地動力學與構造控煤作用受到關注。③煤田滑脫構造研究繼續深入，提出了控煤構造樣式的劃分，分為伸展構造樣式、壓縮構造樣式、剪切和旋轉構造樣式、反轉構造樣式及滑動構造樣式[3]。④煤變形-變質作用的構造控制研究愈加深入。⑤三維地震、各種統計分析理論及信息化技術使得礦井構造預測與定量評價迅速發展，在煤礦高效安全開采中發揮越來越重要的作用[4]。

2 煤炭資源勘查技術進展

2.1 煤炭資源遙感技術

我國第一支煤炭遙感機構成立于1981年，遙感技術應用于煤炭地質調查與評價之初，僅作為一種輔助手段。但30余年來，隨著遙感技術的不斷探索與發展，航空高光譜、航天高分辨、地面探測及GPS、GIS相結合的較完善的“3S”技術的應用研究體系，遙感技術以應用與煤田地質的各方各面發揮著不可替代的作用。遙感技術具有快速、準確、直觀、動態、可定量化等特點，在煤田地質中應用范圍廣泛，主要概括為兩大方向十多個領域。在煤炭資源調查評價方面的應用，遙感技術應用于地形圖更新、高精度煤田地質填圖、煤炭資源調查評價、水文地質調查評價、煤層氣調查評價、小煤窯調查；礦區地質災害及環境方面的應用，煤層自燃環境調查、礦區地質災害調查、礦區水害預測、礦區環境調查評價等。已完成了遙感應用項目近200項，取得良好的社會效益和經濟效益[5]。

2.2 地球物理勘查技術

在物探勘察方法中，最為突出的是煤田地震勘探。自20世紀50年代到現在地震勘探技術發展迅猛。勘探方法從折射波法到反射波法，勘探技術從單一地震到多地震、從單分量到多分量、從初級勘探一體化到數據采集、處理和解釋的三維可視化，從二維到三維，勘探能力不斷提高。如今的三維地震技術不僅能查明煤田內落差5 m以上的斷層和煤層分叉、合并缺失等結構，還能查明煤層厚度變化、陷落柱、采空區等，解釋煤層頂底板巖性變化和巖石力學性質等[6]。三維地震勘探技術不僅能在平原取得好的效果，在山區、水域、黃土塬、沙漠、基巖裸露、巖漿巖屏蔽等復雜條件下也能取得良好的效果[7]。

電磁勘探技術也在原理方法、儀器設備、數據處理方面有了較大改進。例如使用可控音頻大地電磁測深法在青藏高原有效地解決了高原凍土帶高阻屏蔽層下第四系厚度、含煤巖系、基底深度、構造、基地起伏等地質問題[8]。測井也是煤田地質勘探應用較多的技術手段。我國的測井技術的發展也經歷了從模擬測井到數字測井再到現在成像測井的過程。

2.3 鉆探技術

近些年，針對我國煤田地質條件復雜、含煤區多樣性的特點，煤田鉆探技術的研究也出現了許多新工藝、新技術。繩索取芯鉆進技術已全面推廣，在不提出鉆桿的情況下，以繩索提出內套管的方式，將鉆進中收集到內套管的巖心提取到地面。該技術能夠減低勞動強度，提高工作效率，又解決了鉆孔漏失、鉆孔坍塌和硬巖層“打滑”的3大難關。空氣泡沫鉆進和空氣泡沫反循環鉆進較好的解決了干旱缺水、沖洗介質漏失、孔壁不穩等鉆進難題。氣動潛孔錘鉆進技術是目前突破硬巖的有效手段。由受控定向鉆進技術發展來的水平鉆進技術越來越受到重視，這種技術不僅能在井下沿煤層鉆進，還能在地面沿垂直-圓弧-水平線軌跡進入煤層鉆進[9]。

2.4 信息化技術

隨著計算機技術的發展，計算機和信息技術在煤田地質勘探各個專業推廣應用，發展迅速。除編制數字地質報告和實現數據的儲存和共享之外，由于引入了許多高新技術，如并行分布式處理、大容量存儲、工作站、多媒體、人工智能和神經網絡技術等，目前已能用人機對話方式處理、分析、解釋和顯示地質勘探數據，一些物探儀器自動化程度高，能在現場作預處理，控制各項操作和質量，選擇有關參

數等[10]。

3 煤田地質勘查目標的發展

我國的煤田地質勘查工作已經從傳統的單一的尋找和查明煤炭資源，逐步發展為集煤炭資源勘探、礦區水資源勘探、煤層氣資源勘探、采區補充勘探、礦區環境地質勘查與監測等多功能為一體的為煤炭工業提供全方位服務的工作體系。

3.1 煤炭資源勘探

煤炭資源勘探是煤田地質勘查工作的基本職能，根據煤炭工業“十二五”規劃，預計2015年我國煤炭產量35億 t。為了保證產量，須做好東部地區的礦區深部和外圍資源勘查；中部地區如山西、河南做好資源整合區補充勘探；西部地區重點做好神東、陜北、黃隴、寧東和云貴等大型煤炭基地內已規劃礦區勘探及蒙東褐煤資源區域和新疆大型煤炭基地圍繞重點開發礦區及近期建設項目開展勘探，青海加強木里和魚卡礦區勘探。

3.2 礦區水資源勘探

我國西部地區為干旱、半干旱地區水資源匱乏，而礦區開發需要大量的水資源，這一供需矛盾將會成為我國煤炭工業戰略西移的重要制約因素。目前我國礦區總需水量缺口達46萬m3/日。要想滿足礦井建設需要，我國礦區水資源勘探工作量很大。

3.3 煤層氣資源勘探

我國的煤層氣資源豐富，據預測，我國2000 m以淺的煤層氣資源量為30～31萬億m3，約占世界煤層氣的20%。近些年煤層氣勘探開發越來越受重視，煤層氣勘探項目成果顯著，通過對含煤盆地的評價，優選出八個優選區塊，分別為鄂爾多斯盆地中部及東部、沁水、冀中-冀東、魯西-濮陽、豫西、淮南-淮北、六盤水。同時，由于我國地質歷史復雜，造成我國煤層氣具有“三低一高”的特點，使煤層氣勘探開發難度增大。

3.4 采區補充勘探

現代化大型礦井在建設和生產階段對礦井地質條件信息的要求越來越精確。而現有的勘探階段對地質條件的查明程度難以滿足安全高效礦井建設和生產的需要，那么采區補充勘探是很有必要的。國內應用較多的勘探手段主要是三維地震，三維地震勘探能夠較準確的控制小構造、陷落柱、采空區等；國外也應用無線電成像法、探地雷達技術等也取得較好效果。

3.5 礦區環境地質勘查與監測

煤礦開采不可避免會導致一系列環境問題，如水源污染、水源枯竭、植被破壞、土地沙化、大氣污染等，還有一些更為嚴重的災害地質現象，如地裂、地表塌陷、滑坡及誘發地震。煤層自燃的危害更為嚴重，不僅直接燒掉煤炭資源，而且使得大量煤炭資源無法開采；燃燒產生的大量有毒有害物質，使生態環境惡化；煤層自燃導致地面塌陷，土地荒漠化更破壞了國土資源。

查明破壞環境和誘發地質災害的因素提出防治對策，對煤田火區進行監測治理，也是煤田地質工作人員的責任。

4 綜合勘查理論與技術新體系

綜合勘查技術方法已經在許多煤田地質項目中應用，如利用三維地震和瞬變電磁技術相結合查明含煤地層富水情況等，都取得了良好的效果。通過對大量實踐的總結升華，徐水師等提出了“中國煤炭地質綜合勘查理論與技術新體系”這一全新的方法論。該體系可以概括為一個創新思路、兩大理論支撐、五大關鍵技術、一套標準規范[11]。在系統分析我國煤炭資源賦存規律的基礎上，根據我國煤田地質勘查工作的特點，重新確立了煤田地質勘查基本原則，將“煤田地質勘探”發展為包括煤炭資源調查、勘探，礦井建設與生產勘探，安全生產保障系統勘查，環境保護勘查與評價，以煤炭為主，煤層氣和與之有一定生成關系的潔凈能源的研究與勘查等內容的“煤炭資源綜合勘查”。綜合勘查技術新體系的確立，應以取得最佳勘查效果為目標，統籌考慮勘查區具體的地理、地質和地球物理條件，選擇最適宜的勘查技術手段及組合[12]。

總之，煤炭地質綜合勘查理論與技術新體系站在一個新的高度，將煤田地質理論、煤田地質勘查目標、煤田地質勘查技術進行了全面的綜合，力求用最佳的方法和手段，達到最快速、最精準的勘查效果的目的。

5 結語

（1）促進煤田地質理論研究，一方面各學科理論應互相融合、互相促進，另一方面理論發展應不止于借鑒，更重要的是實踐，應立足于我國地質背景復雜的實際情況進行相應的理論研究。

（2）增加煤層氣勘查力度，推進采煤采氣一體化。目前我國煤層氣勘探程度低，煤層氣探明地質儲量2734億 m3，僅為預測資源總量的0.74%，難以滿足大規模產能建設需要。將煤層氣勘查評價與煤炭勘查結合起來，統一部署，進行一體化勘探、綜合評價。要求并鼓勵煤礦企業先采氣，后采煤，走采煤采氣一體化道路。

（3）提高勘探精度，將傳統的資源勘探發展為為煤炭高產、高效、安全生產提供可靠地質保障的勘探，將傳統的資源勘探發展為包括前期資源勘探和采區補充勘探的多階段勘探。

（4）煤炭地質信息化將向縱向、橫向兩方面發展，縱向上通過計算機軟件將各勘查手段獲得的信息進行復合集成，實現對整個煤炭勘探開采過程進行三維動態模擬跟進，橫向上通過搭建網絡平臺實現信息共享。

（5）深入研究煤炭資源綜合勘查理論，大力發展煤炭資源綜合勘查技術。

參考文獻

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