深覆盖区找煤实践和方法研究：以商柘煤田为例

王山东

(河南省地质矿产勘查开发局第十一地质队，河南 商丘 476000)

我国广大的东部平原区被巨厚的第三、四系沉积物所覆盖。随着东部地区国民经济的高速发展，对煤炭的需求量也就越来越大，煤炭开发与资源供应能力之间的矛盾日益突出。经过数十年的勘查开发，东部地区露天和浅部煤炭资源基本上均已动用，地下开采深度越来越大。2006年，华北东部地区煤矿平均开采深度达到647m，且正以每年10～20m的速度增加。预计在未来20年，我国很多煤矿将进入到1000m到1500m的开采深度。煤炭资源勘查作为煤炭开发的先导性工作，在东部地区的工作重点也由暴露型煤田和浅部煤田转向巨厚新生界覆盖区、推覆体下、老矿区深部等区块。第三次全国煤田预测结果显示：截至2002年底，我国2000m以上浅煤炭资源总量5.57万亿t，其中，已发现、预测资源量4.55万亿t，其中<1000m的1.84万亿t，占煤炭总资源量的40%；1000～2000m 的2.7万亿t，占煤炭总资源量的60%。因此，深覆盖区下赋存的大部分煤炭资源量，将是我国未来勘查开发的重点。

1 深覆盖区找煤方法

深覆盖区的特殊地质背景，决定了其找煤的特殊性。在深覆盖区找煤，首先要从区域地质背景入手，充分利用区域地质、物探资料、尤其是石油部门的物探资料和深钻井资料中有关煤层和煤系的地质资料信息， 加强多元信息综合分析，详细研究聚煤规律和赋煤构造格局，然后优选出有利的找煤靶区。技术手段选择，应采用物探与钻探结合的综合找煤方法。工作程序应为物探先行，地震或电法圈定煤层赋存范围和有利区块，再施工少量钻探工程进行验证，由点到面、由浅入深、由疏到密，逐步展开。

1.1 成矿规律研究和多元信息综合分析研究

首先，收集整理各种有关区域地质资料和煤田预测资料，多方收集石油、地震部门等地震、磁法、重力方面的资料和钻孔资料。商柘地区自20世纪50年代，就开始进行了区域性的重力、磁法、地震勘查等工作，并提交了区域性的地质工作和专项工作小结。1988年，河南省地质矿产局第十一地质队提交了《豫东地区构造特征及控煤作用研究报告》；1984年12月，原地矿部华北局第五普查大队4010井队在柘城县东南2km处施工了南7井，完井深度为2305.00m，穿见石炭、二叠系煤层25层，其中可采煤层5层，井深2095.50m处的山西组二2煤层厚2.50m，并提交了该井地质柱状图。1986年，在该区附近施工了8601、8602、8603孔。1989年6月，原河南省地矿局地质科研所提交了《河南省煤炭资源远景调查报告》，对本区煤系地层的分布和埋深情况进行了预测。以上各地质资料，为在该区开展找煤提供了比较可靠的资料依据。然后，根据上述因素进行综合分析，得出该区具有煤炭赋存的条件、具有成煤条件并具有进一步工作的价值。

1.2 编制煤层底板等高线预测图

煤层底板等高线预测图是煤田地质工作最基本的图件，其编制方法是根据区域成矿规律分析，以区域构造图为基础，把各成矿要素相叠加勾绘而成。商柘地区通过构造分析认为：该区在大地构造位置上，位于华北坳陷之次级构造单元通许隆起东部(河南构造分区“嵩萁构造区”的东部)。该区区域上整体为一背斜构造，背斜轴位于宁陵、睢阳区一带，至睢阳区杜集一带向南转折。该区东与永城断褶带相邻，北部为开封坳陷，南部为周口坳陷，形成东西走向的“两拗夹一隆”的构造格局。由于后期构造运动的影响，在区域的北部保留了寒武奥陶系地层，中南部保留了石炭、二叠系煤系地层。预测该区北部出露煤层露头，向南煤层埋深逐渐增加，煤层埋深800～1500m。通过编绘1∶100000煤层底板等高线图，划分成矿远景区区块，为进一步工作指明了方向。

1.3 开展二维地震工作，根据地震成果修正底板等高线预测图

二维地震工作是深覆盖区找煤最有效的工作手段之一，也是“物探先行，钻探跟进验证”方法的最好的体现。2005年，该区施工完二维地震测线3条(主测线2条，联络测线1条)，长度35.27km，物理点1626个，按预查布设工作量，网度8000m×8000m；2006年度，胡襄2007年完成二维地震测线8条，长121.755km，物理点5863个，按预查续作布设工作量，网度加密至4000m×4000m。2008年，共施工地震测线14条,其中主测线10条，联络测线4条，测线长192.40km,总计物理点为8791个，按普查布设工作量，网度加密至2000m×2000m。三次二维地震工作，进一步加深了对本区的构造和煤层埋深的认识，煤找矿潜力更加明晰。

1.4 钻探工作跟进验证

为了验证二维地震成果，要选择一定的钻探工作进行验证，以检验地震工作的准确性，并根据钻探成果对以前取得的成果进行修正。每一个工作阶段，都需要一定数量的钻孔进行跟进验证，并根据工作程度布设钻探工作工作量。商柘地区于2005年8月在煤层埋藏较浅的地区施工了1个验证钻孔，终孔深度1075.42m，并于孔深1051.90m穿见了二2煤层，厚度4.00m，验证了二维地震工作和综合整理资料的正确性和准确性。预查续作二维地震工作结束后，于2007年又施工了2个验证孔，总进尺2539.98m。并分别穿见二2煤层厚度分别为3.40m和4.15m，二1煤为1.40m和1.83m，埋深均在1300m以浅。预测区内二2煤层底板标高在-1500m以浅的(334)？资源量达14亿t。普查工作二维地震结束后，按普查工程2000m间距布设了钻探工作，并于2008年9月至2010年1月，共施工普查钻孔27个，进尺32097.39m。二2煤层普遍发育，厚2.72～4.48m，平均3.74m，属全区可采煤层；二1煤层厚0.4～2.77m，平均1.83m，属大部采煤层。

1.5 “三边”工作及时整理

煤田地质“三边”工作，是煤田地质工作室内整理的最有效手段之一。商柘地区在最初的预查阶段，根据二维地震工作成果选择钻孔上钻位置，没有盲目上钻。而预查续作，根据预查阶段成果布设预查续作阶段的二维地震工作测线，再根据二维地震成果修正煤层底板等高线。根据最新修正的煤层底板等高线，选择预查续作的钻孔位置，根据钻探工作成果再修正煤层底板等高线。根据煤层底板等高线成果，布设普查阶段的二维地震工作，再根据普查阶段的二维地震成果，再布设普查阶段的钻探工作。钻探工作施工过程中，随时根据钻探成果修正煤层底板等高线，最后形成最终的勘查成果。商柘地区原设计钻孔29个，工作量32300m。施工中后期，根据二维地震成果和钻探工程控制，对剩余钻探工作量进行了调整，经批准，钻孔调整为27个。

1.6 编制找煤成果

煤田地质最重要的目的，就是编制勘查成果。根据取得的二维地震成果、钻探成果、化验测试成果等一系列资料，编制勘查报告，提交有关部门使用，作为下一步勘探和经济评价的依据。

2 深覆盖区找煤应注意的问题

深覆盖区找煤的特殊情况，决定了深覆盖区找煤应注意以下问题。

1)正确分析以往地质资料。对以往资料要去粗取精、去伪存真，切忌盲目照搬。由于以往资料因认识水平以及工作程度的差异，因此对以往资料要有一个清醒的认识，要分析其优点和不足，同时在勘查工作中去修改和补充以往的成果。

2)重视物探资料的重要性。地球物理资料是煤田地质研究的主要手段之一，尤其是在深覆盖区，地球物理资料更显示其重要性。找煤研究中所使用的地球物理资料包括：区域重力和航磁资料,可以识别区域性断裂及深部构造形态，圈定煤盆地范围并推断其基底埋深、岩体分布；电法资料,可以解释控煤盆地的大型断裂、盆地范围以及煤盆地基底深度；地震勘探资料,尤其是与煤系分布范围相关的石油地震勘探资料，主要有覆盖层厚度及其变化、构造格局、含煤地层的分布范围和埋藏深度，确定找矿靶区并提供找煤钻孔孔位。

3)深覆盖区找煤要以现代成煤理论作指导，以地质研究为基础，采用各种先进的科学技术方法进行矿产调查工作，包括煤炭资源赋存规律的研究和多元信息的复合研究等多方面的核心内容。其中，地层(含煤岩系)的研究是前提，沉积(聚煤规律)的研究是基础，构造(控煤作用)的研究是关键，信息(多元综合)的研究是手段。

4)经过认真的研究和分析，普查评价工作不能急于施工钻探工程。要以二维地震勘探为先导，先开展二维地震勘查工作，待取得一定的阶段成果后，再做下一步的工作安排，以钻探工程解剖深部构造和煤层。遵循由浅入深、由已知到未知、循序渐进的原则。经过项目的实施，各种勘查工程布置更加合理。实践证明，取得了较好的效果，充分体现了又好又快完成项目的宗旨。

3 结论

1)通过商柘地区找煤工作，深覆盖区找煤若要实现重大突破，一定要认真广泛搜集资料，对以往资料进行分析研究，加强成煤环境和聚煤规律的研究，加强控煤构造的研究。开展商柘地区煤勘查工作前期，收集了大量的地质资料，通过对以往的研究资料进行认真的分析，普遍认为而且确信，商柘地区有较好的成煤远景。

2)以往的研究成果是建立在当时的地质勘查水平和资料的基础上，对以往资料要有一个清醒的认识，不能盲目照搬，要分析其优点和不足，同时在勘查工作中去修改和补充以往的成果。1958～1959年，煤炭部107队在商丘隆起找煤，施工了商1～商8孔，总进尺4155.36m，工作区面积2290km2。其中，商5孔覆盖层468.25m，商6孔覆盖层464.39m，两孔均见寒武系灰岩；商7孔覆盖层437.11m，见花岗斑岩，其余钻孔均终孔于新生界。1986年，河南省地质矿产局地质十一队参加河南省煤炭资源远景调查，在该区施工8602孔和8603孔。其中，8602孔于909m见到了石炭系太原组地层，8603孔于930m见到了奥陶系地层。在宋集施工的8601孔，穿见三煤组煤层3层，其中三2煤层可采，厚度1.75m(深度为949.66m)。找煤前景不好，但我队系统分析资料后并结合《豫东地区构造特征及控煤作用研究报告》，认为区内存在埋深1000m以浅的煤系地层。该区煤系地层为一向南倾斜的单斜构造，-1200m以浅赋存的含煤地层呈近似东西向展布，最宽处约9km。

3)煤炭资源勘查工作，是一项复杂的系统工程，不但要利用以往的文字、表格、图件资料，而且要用现代地质理论、技术方法对以往资料进行重新的加工。特别是利用计算机技术，快速检索以往资料，从中获得新的找矿信息，为新一轮勘查工作服务，可获得事半功倍的效果。项目执行过程中，由于注重研究以往资料，加上计算机技

术的应用，及时为工程布置提供理论支持，大大加快了勘查工作的进度。

4)商柘地区地表全为新生界覆盖层，是煤炭资源勘查的空白区，以往资料稀少，又加上对深部构造和煤层埋深认识不清，选择合适的勘查方法，是勘查工作开始的首要任务。经过认真的研究和分析，工作中不能急于施工钻探工程，要以二维地震勘探为先导，先开展二维地震勘查工作，待取得一定的阶段成果后，再做下一步的工作安排，以钻探工程解剖深部构造和煤层。

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