0 前言

 

  煤炭是我國的基礎(chǔ)能源，在能源構(gòu)成中一直占70%以上。煤炭資源勘查是煤炭工業(yè)的基礎(chǔ)和前提，承擔(dān)著為煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供充分資源保障和為煤炭安全高效開發(fā)提供可靠地質(zhì)保障的兩大基本任務(wù)。

 

  中國煤炭資源豐富、煤種齊全，但煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，其顯著特點(diǎn)是聚煤盆地構(gòu)造類型和成煤模式多樣化、煤系后期改造強(qiáng)烈，導(dǎo)致煤層賦存條件復(fù)雜、勘查開發(fā)難度加大[1]。我國東部地區(qū)是煤炭需求量最大的經(jīng)濟(jì)區(qū)帶，煤炭開發(fā)強(qiáng)度大、后備資源短缺，露天和淺部煤炭資源基本上已動用，勘查重點(diǎn)轉(zhuǎn)向巨厚新生界覆蓋區(qū)、推覆體下、老礦區(qū)深部等非常規(guī)區(qū)塊，勘查難度加大。我國西部煤炭資源豐富，但多為黃土高原、戈壁沙漠、高寒凍土等自然環(huán)境惡劣或生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)，煤炭資源調(diào)查和勘查程度相對比較低，常規(guī)勘查手段的使用受到很大的限制。

 

  建國60a 來，中國煤炭地質(zhì)勘查走過由小到大、由弱到強(qiáng)的發(fā)展歷程， 累計(jì)探明煤炭資源儲量1.4萬多億噸，為我國煤炭工業(yè)快速、穩(wěn)定發(fā)展做了重大貢獻(xiàn)。在長期的實(shí)踐中，廣大煤炭地質(zhì)工作者針對我國煤田地質(zhì)條件特點(diǎn)和煤炭工業(yè)建設(shè)的要求，積極探索，實(shí)施了多種勘查技術(shù)與方法，提出了若干勘查規(guī)范、規(guī)程與文件，推動著我國煤炭資源勘查理論和技術(shù)不斷發(fā)展。尤其是進(jìn)入新世紀(jì)以來，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展給煤炭地質(zhì)勘查提出更高的要求， 煤田地質(zhì)理論的進(jìn)展為煤炭資源勘查注入新的活力，以三維地震和“3S”技術(shù)為代表的新技術(shù)手段推動煤炭地質(zhì)勘查向深度和廣度兩方面突飛猛進(jìn)地發(fā)展[4-9]。

 

  在此大背景下， 我國煤炭地質(zhì)工作者從中國煤田地質(zhì)特點(diǎn)和煤炭工業(yè)要求出發(fā)， 基于近年來大量專題科研成果和勘查工程實(shí)踐， 系統(tǒng)總結(jié)形成了適應(yīng)中國煤田地質(zhì)特點(diǎn)和煤炭工業(yè)要求的煤炭地質(zhì)綜合勘查理論與技術(shù)新體系， 實(shí)現(xiàn)了我國煤炭地質(zhì)勘查理論和技術(shù)的跨越式發(fā)展， 為新時(shí)期中國煤炭地質(zhì)勘查事業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)、提供了技術(shù)方法依據(jù)[10]。

 

  中國煤炭地質(zhì)綜合勘查理論與技術(shù)可以概括為：一個(gè)創(chuàng)新思路、兩大支撐理論、五大關(guān)鍵技術(shù)、一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、一批知識產(chǎn)權(quán)。

 

  1 創(chuàng)新思路

 

  在系統(tǒng)分析我國煤炭資源賦存規(guī)律和煤炭地質(zhì)

 

  勘查工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上、重新確立了煤炭地質(zhì)勘查的基本原則，將“煤田地質(zhì)勘探”發(fā)展為涵蓋資源調(diào)查、地質(zhì)勘查、礦井建設(shè)、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)全過程地質(zhì)工作的“煤炭地質(zhì)綜合勘查”。形成了以中國煤田地質(zhì)理論新進(jìn)展為支撐、新形勢下煤炭地質(zhì)勘查規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系為依據(jù)，由煤炭資源遙感技術(shù)、高精度地球物理勘查技術(shù)、快速地質(zhì)鉆探技術(shù)、煤炭資源勘查信息化技術(shù)、煤礦區(qū)環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)等核心技術(shù)構(gòu)成的當(dāng)代煤炭地質(zhì)綜合勘查理論與技術(shù)體系。

 

  2 理論支撐

 

  煤炭資源綜合勘查技術(shù)體系以煤炭地質(zhì)理論研究為基礎(chǔ)。經(jīng)過我國煤炭地質(zhì)工作者數(shù)十年的努力，基本上形成了特色鮮明的中國煤炭地質(zhì)理論體系，并由傳統(tǒng)煤田地質(zhì)理論走向系統(tǒng)煤炭地質(zhì)科學(xué)時(shí)代。近年來，聚煤規(guī)律研究和構(gòu)造控煤作用研究取得重大進(jìn)展： 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(diǎn)的提出，深化了對聚煤規(guī)律的認(rèn)識[11～13]；盆地動力學(xué)分析、煤田滑脫構(gòu)造研究、控煤構(gòu)造樣式的劃分等新成果推動著構(gòu)造控煤作用日趨深入和實(shí)用化[14～17]。煤炭地質(zhì)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論的研究進(jìn)展， 為建立煤炭地質(zhì)綜合勘查技術(shù)體系提供了有力的支撐。

 

  3 核心技術(shù)

 

  煤炭資源遙感技術(shù)、高精度地球物理勘查技術(shù)、快速地質(zhì)鉆探技術(shù)、煤炭資源勘查信息化技術(shù)、煤礦區(qū)環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)等構(gòu)成中國煤炭資源綜合勘查理論與技術(shù)新體系的主體3.1 煤炭資源遙感技術(shù)遙感技術(shù)以其視域廣、效率高、成本低、綜合性強(qiáng)以及多層次性、多時(shí)相性、多波段性等特點(diǎn)，成為煤炭資源調(diào)查評價(jià)的重要技術(shù)手段。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(shù)據(jù)處理和信息提取技術(shù)的發(fā)展， 遙感技術(shù)的應(yīng)用前景日趨廣闊，煤炭資源調(diào)查遙感探測模式、工作流程和技術(shù)方法體系日趨成熟。中國煤炭資源地域分布的廣泛性，導(dǎo)致不同地區(qū)遙感找煤方法的差異。在中國西部廣大地區(qū)，煤系煤層出露較好、地質(zhì)工作程度相對較低、人類活動干擾較少，在該類地區(qū)遙感解譯以直接尋找煤層煤系為目標(biāo)， 首先通過大范圍中小比例尺遙感地質(zhì)調(diào)查，選擇賦煤有利區(qū)段，然后再開展較大比例尺的遙感地質(zhì)填圖或地表地質(zhì)填圖，結(jié)合常規(guī)地質(zhì)手段，經(jīng)濟(jì)、高效地發(fā)現(xiàn)煤炭資源。而在中國東部地質(zhì)工作程度較高、對植被和新生界覆蓋較多的隱伏和半隱伏地區(qū)， 遙感技術(shù)應(yīng)用則以查明控煤構(gòu)造、間接找煤為目標(biāo)，同時(shí)重視與物探、鉆探等多元地學(xué)信息的綜合利用。

 

  遙感技術(shù)被廣泛運(yùn)用于煤炭資源、水資源調(diào)查、煤層氣資源評價(jià)以及煤礦區(qū)環(huán)境評價(jià)， 水害防治和監(jiān)測等領(lǐng)域，已經(jīng)形成了煤炭遙感技術(shù)體系。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 甚至1:25000、1:10000 煤田地質(zhì)填圖中的應(yīng)用，顯著提高了地質(zhì)填圖的效率和精度。

 

  3.2 高精度地球物理勘查技術(shù)

 

  我國聚煤盆地類型多樣，構(gòu)造十分復(fù)雜，煤炭地質(zhì)工作的難度很大。而機(jī)械化采煤對地質(zhì)報(bào)告精度的要求卻日益提高， 以往供建井設(shè)計(jì)的地質(zhì)報(bào)告只能查明初期采區(qū)內(nèi)落差大于30m 的斷層，精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足建井設(shè)計(jì)及開采的要求。以3D 地震勘探技術(shù)為核心的高精度地球物理勘查技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了煤炭地質(zhì)綜合勘查的效率。高分辨率三維地震技術(shù)在煤礦采區(qū)的普遍運(yùn)用， 大幅度提高了勘探精度， 由原來的查明落差10～20m 的斷層提高到查明落差3～5m 的小斷層和幅度5m 的波狀起伏。

 

  勘探的領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬，先后攻克了山區(qū)、水域、沙漠等復(fù)雜條件下的地震勘探技術(shù)； 勘探能力進(jìn)一步提高，可探測煤層厚度和結(jié)構(gòu)的變化趨勢，圈定采空區(qū)、陷落柱、巖漿巖侵入體和煤層沖刷帶的分布范圍。近幾年，高精度磁法勘探在預(yù)測礦體、劃分大地構(gòu)造單元、圈定巖體和斷裂（如大型侵入體的分布及規(guī)模、噴出巖的范圍、大斷裂及破碎帶的位置等）、研究基底起伏和圈定含煤遠(yuǎn)景區(qū)、預(yù)測煤層自燃區(qū)邊界等方面均取得了長足進(jìn)步。

 

  3.3 快速鉆探技術(shù)

 

  鉆探裝備不斷更新，鉆探工藝不斷改進(jìn)[8]。根據(jù)我國煤炭地質(zhì)復(fù)雜、含煤區(qū)多樣性的特點(diǎn)，因地制宜地發(fā)展研究了多種鉆進(jìn)工藝，如空氣泡沫鉆進(jìn)工藝、潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)工藝、氣動潛孔錘鉆進(jìn)工藝、液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝、受控定向鉆進(jìn)技術(shù)等，繩索取心和金剛石鉆進(jìn)工藝基本成熟， 為在復(fù)雜地質(zhì)條件下施工提供了適用的技術(shù)手段。目前，在煤田勘查施工中， 全液壓頂驅(qū)鉆機(jī)已逐步替代現(xiàn)有立軸式和轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)， 是煤田勘探設(shè)備自動化發(fā)展假創(chuàng)新成果之一。鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的研制成功，使我國煤田鉆探開始步入世界煤田地質(zhì)勘探的先進(jìn)行列。

 

  3.4 煤炭資源信息化技術(shù)

 

  計(jì)算機(jī)信息技術(shù)廣泛運(yùn)用于煤炭地質(zhì)勘查的各個(gè)領(lǐng)域， 從野外數(shù)據(jù)的采集到地質(zhì)報(bào)告編制基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、信息化，并提交電子版地質(zhì)報(bào)告。充分結(jié)合煤田資源勘查、開發(fā)的生產(chǎn)實(shí)際與工作方法，考慮具體地測空間信息的特點(diǎn)， 開發(fā)設(shè)計(jì)了適合煤田資源勘探、煤礦開采的功能需求的軟件開發(fā)平臺。深入開展了煤炭勘查地測空間信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究?？紤]煤炭地質(zhì)勘查、數(shù)字地質(zhì)報(bào)告編制信息化及對信息共享的迫切需求，實(shí)現(xiàn)了大量數(shù)據(jù)處理、圖形圖件制作、信息交流的自動化。充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同部門間信息的共享。

 

  3.5 煤礦區(qū)環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)

 

  應(yīng)用遙感資料進(jìn)行礦山管理的技術(shù)優(yōu)勢凸顯[18]，以多年來實(shí)測的煤礦開采區(qū)地物光譜數(shù)據(jù)為其理論依據(jù)，遙感技術(shù)可廣泛應(yīng)用于煤火區(qū)探測、礦區(qū)突水預(yù)測及控制開采區(qū)塌滑流（塌陷、滑坡、泥石流）引發(fā)的地裂縫監(jiān)測等諸方面， 另外遙感技術(shù)在煤炭資源開發(fā)引發(fā)的地面塌陷導(dǎo)致的土地破壞、地貌變化、植被破壞以及矸石山污染等礦山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中也可發(fā)揮巨大的作用，具有廣闊的應(yīng)用前景[19]。

 

  4 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

 

  編制規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)14 項(xiàng)，為構(gòu)建中國煤炭地質(zhì)綜合勘查理論與技術(shù)新體系提供了政策依據(jù)。

 

  主要包括： ①煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范（DZ/T0215-2002）；②煤田地質(zhì)填圖規(guī)程（1:50000、1：125000、1：

 

  10000、1：5000）（DZ/T0175-1997）；③煤炭勘查地質(zhì)報(bào)告編寫規(guī)范（MT/T1042-2007）；④遙感煤田地質(zhì)填圖規(guī)程（MT/T1043-2007）；⑤煤炭地質(zhì)勘查鉆孔質(zhì)量評定（MT/T1044-2007）；⑥煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；⑦煤炭地質(zhì)勘查煤質(zhì)評價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（報(bào)批稿）；⑧煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范（MT/T897-2000）；⑨煤炭電法勘探規(guī)范（MT/T898-2000）；⑩煤田地球物理測井規(guī)范（討論稿）；（11）煤層氣勘查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（報(bào)批稿）；（12）煤炭地質(zhì)勘查報(bào)告圖示、圖例標(biāo)準(zhǔn)（討論稿）；（13）煤礦床水文地質(zhì)勘查工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（討論稿）；（14）煤礦科技術(shù)語第1 部分：煤炭地質(zhì)與勘查（GB/T 15663.1-2008）。

 

  5 結(jié)論

 

  中國煤炭地質(zhì)綜合勘查理論與技術(shù)新體系的建立， 是廣大煤炭地質(zhì)工作者針對我國復(fù)雜地質(zhì)條件下煤炭資源勘查的實(shí)際需求， 立足于長期科學(xué)研究和工程實(shí)踐所取得的集成性成果。該體系集理論研究、工作方法、技術(shù)裝備于一體，涵蓋了從煤炭資源勘查→采前建設(shè)→開采→采后治理的多個(gè)方面，廣泛采用了國內(nèi)、外最先進(jìn)的技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了我國煤炭地質(zhì)勘查理論和技術(shù)的跨越式發(fā)展， 極大地推動了我國煤炭地質(zhì)勘查工作， 在實(shí)踐中已取得煤炭資源綜合勘查方面的突破性進(jìn)展。