煤炭地质综合勘查理论与关键技术分析

侯双宝

摘 要:我国煤炭资源虽然储量丰富、煤种齐全,但其赋存规律和开采地质条件均相对复杂,勘查研究的进展相对较慢。通过长期的摸索和实践,煤炭地质工作者根据我国煤炭的地质特点与工业建设的发展要求,改进了很多传统的勘查技术,以各种勘查技术的相互配合与针对具体资源类型、地质条件和自然环境而设定的勘查模式,形成了适合我国煤炭地质综合勘查的理论与技术体系,并已成功运用于实践。本文在分析了我国煤炭地质勘查研究的现状与发展趋势的基础上,对综合勘查体系的理论和关键技术做了详细的介绍。

关键词:煤炭地质综合勘查关键技术

中图分类号:P62 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(c)-0092-01

1 我国煤炭地质勘查研究的现状与发展趋势

作为煤炭工业生产的基础,煤炭资源的勘查具有为煤炭安全开发提供地质保障和为工业的可持续发展提供充足资源等基本任务。然而我国煤炭资源虽然储量丰富、煤种齐全,但其赋存规律和开采地质条件均相对复杂,尤其是东部较发达地区对能源需求量最大的区域后备资源不足,而西部煤储量丰富的地区多为高寒冻土或戈壁沙漠,自然环境恶劣且生态脆弱,勘查研究的进展相对较慢。

近年来,我国煤炭地质工作者通过长期的摸索和实践,根据我国煤炭的地质特点与工业建设的发展要求,在加强东部伸展型煤炭勘查与老矿区深部勘查的同时,开始对西部煤炭资源丰富的矿区进行环境监测和治理,并在此基础上对煤层气及各种可再生清洁能源进行综合的科学勘查。实践中,很多传统勘查技术得到了改进,各种勘查技术的相互配合与针对具体资源类型、地质条件和自然环境而设定的勘查模式,形成了适合我国煤炭地质勘查的理论与技术体系,煤田地质理论的研究成果为勘查工作注入了新的活力,以三维地震等为代表的新技术,正推动着地质勘查沿深度和广度两方面飞速发展,而相关操作规程和勘查标准的出台,也促进了煤炭地质综合勘查体系的健全和完善。

目前广泛运用于实践的循环经济型煤炭地质综合勘查模式是指运用各种先进的勘查手段,对地质体内的所有矿种进行系统探索和综合分析的研究方法,具有投入低、周期短、获取矿种多、利用率高的优点,并能有效防止矿区地质灾害,实现能源事业的可持续发展。目前该方法已经成功运用于我国华南、华北、东北及鄂尔多斯盆地等多个地区,并创造性地运用层序地层学等理论知识,拓宽了煤田地质研究新思路,已经成为了煤炭地质勘查研究的主流趋势。

2 煤炭地质综合勘查的理论基础

传统勘查工作主要以地表地质的研究为主,一般都以就矿找矿为原则,通过由点到面的方法进行勘查,而现代勘查主要按照快速扫面,面中求点的方法进行,勘查程序发生改变,勘查的理论依据也有了相当大的发展。在含煤地层层序地层学、成煤作用、煤炭地质构造、与煤伴生的煤层气及天然气水合物等方面的研究进展,都为煤炭地质的综合勘查工作奠定了坚实的理论基础。以煤炭地质构造研究进展为例,目前,我国煤田构造的区域背景研究已取得重大进展,中国东部动力学与构造控煤作用受到关注,煤变形—变质作用的构造控制研究也得以深化,而矿井构造预测与定量评价也成为了煤田构造研究新的亮点。《中国聚煤作用系统分析》建立了聚煤作用系统和系统分析方法,并对我国的聚煤作用进行了系统分析。煤系高分辨层序地层模式、陆相成煤模式、海侵成煤模式、幕式成煤作用等新观点的提出,深化了对聚煤规律的认识,盆地动力学分析、煤田滑脱构造研究、控煤构造样式的划分等新成果推动着构造控煤作用日趋深入和实用化。《中国洁净煤地质研究》课题取得洁净煤技术地质基础研究新进展。对煤中有害微量元素赋存特征及在洗选、燃烧过程中的迁移潜势进行了系统的总结,编制了我国第一张洁净煤资源分布图。

3 煤炭地质综合勘查的关键技术分析

随着理论知识体系的不断完善和各种现代设备的应用,煤炭地质综合勘查在遥感、快速钻探、高精度地球物理勘查、环境监测以及信息化等方面的关键技术也相继取得了重大突破。

作为煤炭资源调查评价的重要技术手段,遥感技术因其成本低、视域广、效率高的优点及其多时相性、多层次性与多波段性的特征广泛应用于实际工作中。随着遥感传感器种类的增多、遥感图像分辨率的提高、以及遥感数据处理和信息提取技术的发展,煤炭资源调查遥感探测模式和技术方法体系都日趋成熟。在我国西部地区,煤系煤层出露较好、人类活动干扰较少,因此可直接以寻找煤层煤系为目标,通过大范围中小比例尺遥感地质调查,选择赋煤有利区段,再开展较大比例尺的遥感地质填图或地表地质填图,结合常规地质手段,经济、高效地发现煤炭资源。而在东部地质工作程度较高、植被和新生界覆盖较多的隐伏和半隐伏地区,遥感技术应用则应以查明控煤构造、间接找煤为目标,同时重视与物探、钻探等多元地学信息的综合利用。随着航天遥感图像分辨率的显著提高,其高分辨率图像在1:50000～1:10000煤田地质填图中的应用,显著提高了地质填图的效率和精度。而随着钻探工艺设备的不断更新改进,空气泡沫钻进、绳索取心钻进以及受控定向钻进等技术逐渐被运用于勘查实践,而钻进参数监测系统的研发和应用也使我国煤田钻探技术步入了世界先进行列。高精度地区物理勘查技术以3D地震勘探技术为核心,主要运用于精度要求高的勘查工作中,可探测煤层厚度和结构变化趋势,圈定采空区、陷落柱、岩浆岩侵入体和煤层冲刷带的分布范围,极大地提升了勘查的能力与效率。此外计算机信息技术的应用实现了地质报告由数据采集、分析直至编制完成的数字化,提高了系统图形图件制作的水平和信息交流的自动化程度,另一方面,信息技术与遥测、遥感、遥控技术相结合,也对开采区塌滑流、煤火区探测与突水预测的监测和控制提供了技术支持。

4 结语

综上所述,煤炭地质综合勘查是建立在长期的科学研究与工程实践之上的,既需要地质知识体系作为理论基础,又需要现代工程方法作为技术支持,而先进、精密的技术装备也是勘查工作中必不可少的一环。相信随着遥感、钻探和信息技术的不断进步,我国煤炭地质综合勘查体系仍存在着巨大的扩展空间,并将进一步推动我国煤炭事业实现跨越式的发展。

参考文献

[1] 程爱国.我国煤炭地质勘查标准化体系建设及展望[J].中国煤田地质,2006(2).

[2] 李增学,王佟,王怀洪,等.多能源矿产协同勘查理论与技术体系研究[J].中国煤炭地质,2011(4).

[3] 王海泉,牛志刚,舒社会.浅谈煤炭地质勘查项目选区及勘查手段的综合运用[J].中州煤炭,2007(5).

[4] 彭苏萍.深部煤炭资源赋存规律与开发地质评价研究现状及今后发展趋势[J].煤,2008(2).