我国煤炭资源勘查新进展与发展方向

摘 要：从煤炭地质理论、煤炭资源勘查技术、煤炭地质勘查目标三个方面阐述了煤炭资源勘查的新进展，介绍了煤炭资源综合勘察理论与技术新体系。最后指出了煤炭资源勘查的发展方向。

关键词：煤炭资源 勘查 新进展 发展方向

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02

我国是一个富煤、贫油、少气的国家，这就决定了煤炭在我国的一次能源结构中长期占主要地位。随着国家经济的迅速增长对能源的需求也在逐步增长，如何高速、安全、环保的开采煤矿资源就成为了一个重要课题，而要完成这一课题，精准的煤炭资源勘查是个大前提。

煤炭资源勘查的任务就是运用先进的地质理论、各种先进技术手段、装备和研究方法，寻找和查明煤炭储量，赋存的地质条件，开采的工程技术条件，为煤矿的开采设计、矿井建设和安全生产提供依据，为煤炭工业可持续发展提供保障。我国的煤炭资源勘查，自建国以来经历了曲折发展的过程，进入新世纪后迎来了全新的局面，勘查技术力量、项目数量和投资方面均达到了历史新高度、取得丰硕成果，为满足国民经济持续发展对煤炭的需求提供了可靠的资源保障[1]。

1 煤炭地质理论新进展

1.1 含煤岩系层序地层学研究进展

层序的提出始于20世纪40年代，其后被用于石油地质中得到蓬勃发展，已发展为油气勘探与研究不可缺少的具有强大预测功能的相分析工具。90年代初层序地层学引入煤田地质领域，为人们理解聚煤作用模式提供了新思路。基于层序地层格架，中国学者提出了幕式聚煤作用、海侵过程成煤、海侵事件成煤、海相层滞后时段聚煤等理论；同时概括出基于可容空间增加速率与泥炭堆积速率的关系的厚煤层聚集模式；并对层序地层格架中的煤岩煤质变化规律进行了研究[2]。

1.2 煤田地质构造研究进展

构造作用对煤的形成、形变及赋存起着主导作用。中国煤田的构造相对于北美、欧洲要复杂的多，这既增加了中国学者研究煤田构造的难度，又使中国煤田构造的研究具有更重要的意义。中国构造研究的主要进展有①煤田构造的区域地质背景研究取得重大进展。从大陆动力学和盆-山耦合角度探讨煤盆地的形成和演化进程，是当前构造研究的热点。《中国北部能源盆地构造》就讨论了盆地形成的区域动力学背景和深部作用机制。②中国东部盆地动力学与构造控煤作用受到关注。③煤田滑脱构造研究继续深入，提出了控煤构造样式的划分，分为伸展构造样式、压缩构造样式、剪切和旋转构造样式、反转构造样式及滑动构造样式[3]。④煤变形-变质作用的构造控制研究愈加深入。⑤三维地震、各种统计分析理论及信息化技术使得矿井构造预测与定量评价迅速发展，在煤矿高效安全开采中发挥越来越重要的作用[4]。

2 煤炭资源勘查技术进展

2.1 煤炭资源遥感技术

我国第一支煤炭遥感机构成立于1981年，遥感技术应用于煤炭地质调查与评价之初，仅作为一种辅助手段。但30余年来，随着遥感技术的不断探索与发展，航空高光谱、航天高分辨、地面探测及GPS、GIS相结合的较完善的“3S”技术的应用研究体系，遥感技术以应用与煤田地质的各方各面发挥着不可替代的作用。遥感技术具有快速、准确、直观、动态、可定量化等特点，在煤田地质中应用范围广泛，主要概括为两大方向十多个领域。在煤炭资源调查评价方面的应用，遥感技术应用于地形图更新、高精度煤田地质填图、煤炭资源调查评价、水文地质调查评价、煤层气调查评价、小煤窑调查；矿区地质灾害及环境方面的应用，煤层自燃环境调查、矿区地质灾害调查、矿区水害预测、矿区环境调查评价等。已完成了遥感应用项目近200项，取得良好的社会效益和经济效益[5]。

2.2 地球物理勘查技术

在物探勘察方法中，最为突出的是煤田地震勘探。自20世纪50年代到现在地震勘探技术发展迅猛。勘探方法从折射波法到反射波法，勘探技术从单一地震到多地震、从单分量到多分量、从初级勘探一体化到数据采集、处理和解释的三维可视化，从二维到三维，勘探能力不断提高。如今的三维地震技术不仅能查明煤田内落差5 m以上的断层和煤层分叉、合并缺失等结构，还能查明煤层厚度变化、陷落柱、采空区等，解释煤层顶底板岩性变化和岩石力学性质等[6]。三维地震勘探技术不仅能在平原取得好的效果，在山区、水域、黄土塬、沙漠、基岩、岩浆岩屏蔽等复杂条件下也能取得良好的效果[7]。

电磁勘探技术也在原理方法、仪器设备、数据处理方面有了较大改进。例如使用可控音频大地电磁测深法在青藏高原有效地解决了高原冻土带高阻屏蔽层下第四系厚度、含煤岩系、基底深度、构造、基地起伏等地质问题[8]。测井也是煤田地质勘探应用较多的技术手段。我国的测井技术的发展也经历了从模拟测井到数字测井再到现在成像测井的过程。

2.3 钻探技术

近些年，针对我国煤田地质条件复杂、含煤区多样性的特点，煤田钻探技术的研究也出现了许多新工艺、新技术。绳索取芯钻进技术已全面推广，在不提出钻杆的情况下，以绳索提出内套管的方式，将钻进中收集到内套管的岩心提取到地面。该技术能够减低劳动强度，提高工作效率，又解决了钻孔漏失、钻孔坍塌和硬岩层“打滑”的3大难关。空气泡沫钻进和空气泡沫反循环钻进较好的解决了干旱缺水、冲洗介质漏失、孔壁不稳等钻进难题。气动潜孔锤钻进技术是目前突破硬岩的有效手段。由受控定向钻进技术发展来的水平钻进技术越来越受到重视，这种技术不仅能在井下沿煤层钻进，还能在地面沿垂直-圆弧-水平线轨迹进入煤层钻进[9]。

2.4 信息化技术

随着计算机技术的发展，计算机和信息技术在煤田地质勘探各个专业推广应用，发展迅速。除编制数字地质报告和实现数据的储存和共享之外，由于引入了许多高新技术，如并行分布式处理、大容量存储、工作站、多媒体、人工智能和神经网络技术等，目前已能用人机对话方式处理、分析、解释和显示地质勘探数据，一些物探仪器自动化程度高，能在现场作预处理，控制各项操作和质量，选择有关参

数等[10]。

3 煤田地质勘查目标的发展

我国的煤田地质勘查工作已经从传统的单一的寻找和查明煤炭资源，逐步发展为集煤炭资源勘探、矿区水资源勘探、煤层气资源勘探、采区补充勘探、矿区环境地质勘查与监测等多功能为一体的为煤炭工业提供全方位服务的工作体系。

3.1 煤炭资源勘探

煤炭资源勘探是煤田地质勘查工作的基本职能，根据煤炭工业“十二五”规划，预计2015年我国煤炭产量35亿 t。为了保证产量，须做好东部地区的矿区深部和资源勘查；中部地区如山西、河南做好资源整合区补充勘探；西部地区重点做好神东、陕北、黄陇、宁东和云贵等大型煤炭基地内已规划矿区勘探及蒙东褐煤资源区域和新疆大型煤炭基地围绕重点开发矿区及近期建设项目开展勘探，青海加强木里和鱼卡矿区勘探。

3.2 矿区水资源勘探

我国西部地区为干旱、半干旱地区水资源匮乏，而矿区开发需要大量的水资源，这一供需矛盾将会成为我国煤炭工业战略西移的重要制约因素。目前我国矿区总需水量缺口达46万m3/日。要想满足矿井建设需要，我国矿区水资源勘探工作量很大。

3.3 煤层气资源勘探

我国的煤层气资源丰富，据预测，我国2000 m以浅的煤层气资源量为30～31万亿m3，约占世界煤层气的20%。近些年煤层气勘探开发越来越受重视，煤层气勘探项目成果显著，通过对含煤盆地的评价，优选出八个优选区块，分别为鄂尔多斯盆地中部及东部、沁水、冀中-冀东、鲁西-濮阳、豫西、淮南-淮北、六盘水。同时，由于我国地质历史复杂，造成我国煤层气具有“三低一高”的特点，使煤层气勘探开发难度增大。

3.4 采区补充勘探

现代化大型矿井在建设和生产阶段对矿井地质条件信息的要求越来越精确。而现有的勘探阶段对地质条件的查明程度难以满足安全高效矿井建设和生产的需要，那么采区补充勘探是很有必要的。国内应用较多的勘探手段主要是三维地震，三维地震勘探能够较准确的控制小构造、陷落柱、采空区等；国外也应用无线电成像法、探地雷达技术等也取得较好效果。

3.5 矿区环境地质勘查与监测

煤矿开采不可避免会导致一系列环境问题，如水源污染、水源枯竭、植被破坏、土地沙化、大气污染等，还有一些更为严重的灾害地质现象，如地裂、地表塌陷、滑坡及诱发地震。煤层自燃的危害更为严重，不仅直接烧掉煤炭资源，而且使得大量煤炭资源无法开采；燃烧产生的大量有毒有害物质，使生态环境恶化；煤层自燃导致地面塌陷，土地荒漠化更破坏了国土资源。

查明破坏环境和诱发地质灾害的因素提出防治对策，对煤田火区进行监测治理，也是煤田地质工作人员的责任。

4 综合勘查理论与技术新体系

综合勘查技术方法已经在许多煤田地质项目中应用，如利用三维地震和瞬变电磁技术相结合查明含煤地层富水情况等，都取得了良好的效果。通过对大量实践的总结升华，徐水师等提出了“中国煤炭地质综合勘查理论与技术新体系”这一全新的方法论。该体系可以概括为一个创新思路、两大理论支撑、五大关键技术、一套标准规范[11]。在系统分析我国煤炭资源赋存规律的基础上，根据我国煤田地质勘查工作的特点，重新确立了煤田地质勘查基本原则，将“煤田地质勘探”发展为包括煤炭资源调查、勘探，矿井建设与生产勘探，安全生产保障系统勘查，环境保护勘查与评价，以煤炭为主，煤层气和与之有一定生成关系的洁净能源的研究与勘查等内容的“煤炭资源综合勘查”。综合勘查技术新体系的确立，应以取得最佳勘查效果为目标，统筹考虑勘查区具体的地理、地质和地球物理条件，选择最适宜的勘查技术手段及组合[12]。

总之，煤炭地质综合勘查理论与技术新体系站在一个新的高度，将煤田地质理论、煤田地质勘查目标、煤田地质勘查技术进行了全面的综合，力求用最佳的方法和手段，达到最快速、最精准的勘查效果的目的。

5 结语

（1）促进煤田地质理论研究，一方面各学科理论应互相融合、互相促进，另一方面理论发展应不止于借鉴，更重要的是实践，应立足于我国地质背景复杂的实际情况进行相应的理论研究。

（2）增加煤层气勘查力度，推进采煤采气一体化。目前我国煤层气勘探程度低，煤层气探明地质储量2734亿 m3，仅为预测资源总量的0.74%，难以满足大规模产能建设需要。将煤层气勘查评价与煤炭勘查结合起来，统一部署，进行一体化勘探、综合评价。要求并鼓励煤矿企业先采气，后采煤，走采煤采气一体化道路。

（3）提高勘探精度，将传统的资源勘探发展为为煤炭高产、高效、安全生产提供可靠地质保障的勘探，将传统的资源勘探发展为包括前期资源勘探和采区补充勘探的多阶段勘探。

（4）煤炭地质信息化将向纵向、横向两方面发展，纵向上通过计算机软件将各勘查手段获得的信息进行复合集成，实现对整个煤炭勘探开采过程进行三维动态模拟跟进，横向上通过搭建网络平台实现信息共享。

（5）深入研究煤炭资源综合勘查理论，大力发展煤炭资源综合勘查技术。

参考文献

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[12] 徐水师，王佟，孙升林，等.中国煤炭资源综合勘查技术新体系架构[J].中国煤炭地质，2009，21（6）1-5.