中國煤炭資源綜合勘查技術(shù)新體系架構

  0 前言

 

  煤炭是我國的基礎能源， 與世界各主要產(chǎn)煤國相比，我國煤炭資源賦存規律、開(kāi)采地質(zhì)條件相對復雜，勘查難度較大[1]。我國煤炭地質(zhì)工作者在煤炭資源地質(zhì)勘查理論和技術(shù)方法方面進(jìn)行了長(cháng)期的探討[1,2~4]，自20 世紀90 年代始，中國煤炭地質(zhì)總局相繼組織開(kāi)展了針對中國東部不同復雜地質(zhì)條件的找煤與勘查研究項目， 在一些老礦區外圍逆沖推覆和重力滑動(dòng)構造展布區獲得找煤成功。21 世紀以來(lái)，在繼續加強東部伸展型煤田與礦區深部構造找煤研究的同時(shí)， 加大了中國西部惡劣自然條件下煤炭資源勘查和煤礦安全生產(chǎn)保障勘查、礦區環(huán)境監測與治理地質(zhì)勘查、煤層氣和新的潔凈能源勘查等工作，建立和完善了針對不同類(lèi)型資源、不同地質(zhì)和自然條件下的勘查模式。各種勘查技術(shù)有效利用和相互配合，取得了顯著(zhù)效果，，逐步形成了適合中國特色的中國煤炭地質(zhì)勘查理論與技術(shù)體系。

 

  在勘查技術(shù)不發(fā)達階段， 勘查工作主要是以地表地質(zhì)研究為主，以就礦找礦為策略，形成了“以點(diǎn)到面，聯(lián)點(diǎn)成片”的戰略。而在勘查技術(shù)大大發(fā)展的今天，在戰略上則以“快速掃面，面中求點(diǎn)，逐步縮小和篩選靶區”更為有效[5]。同時(shí)，勘查程序也發(fā)生了變化[2]。為了提高勘查效果，加強勘查戰略研究，合理地綜合運用各種現代勘查技術(shù)手段都是十分必要的。

 

  因此，針對不同地域、不同地質(zhì)條件，如何選用合適的技術(shù)手段和勘查程序， 提高綜合勘查的效率和準確性，仍是目前亟待解決的重要問(wèn)題[2,5]。新形勢下將煤田地質(zhì)工作的范圍拓展為包括煤炭資源調查、勘探、安全生產(chǎn)保障、礦區環(huán)境監測與治理、以煤炭為主、煤層氣和與之有一定成生關(guān)系的潔凈能源的研究與綜合勘查的煤炭地質(zhì)學(xué)是必然趨勢， 也是地質(zhì)勘查工作如何滿(mǎn)足煤炭工業(yè)可持續發(fā)展的有效途徑。

 

  1 煤炭資源綜合勘查技術(shù)新體系構建基礎

 

  1.1 中國煤炭地質(zhì)理論的發(fā)展

 

  1．1．1 含煤地層層序地層進(jìn)展

 

  層序地層學(xué)一般原理的產(chǎn)生可以追溯到100 多年前。20 世紀80 年代以來(lái)，層序地層學(xué)進(jìn)入蓬勃發(fā)展時(shí)期， 這一時(shí)期最重要的進(jìn)展首先是在石油地質(zhì)學(xué)界， 隨后迅速波及到幾乎所有與沉積巖及沉積學(xué)有關(guān)的地學(xué)分支學(xué)科， 成為當今世界地學(xué)界最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一，被譽(yù)為“地質(zhì)學(xué)中的一場(chǎng)革命”。李增學(xué)等運用層序地層學(xué)的思路與研究技術(shù)方法， 提出具有中國特色的高分辨含煤地層層序地層模式，推動(dòng)了中國煤田地質(zhì)沉積理論的發(fā)展。

 

  1．1．2 成煤作用研究進(jìn)展

 

  成煤作用理論的研究進(jìn)展主要體現在四個(gè)方面：

 

  ①邵龍義等幕式成煤作用研究為煤層聚集解釋提供了新依據；②事件成煤作用研究在沉積記錄上有新發(fā)現；

 

  ③發(fā)現了晚古生代華北陸表海盆地海平面變化具有高頻率和復合性的特點(diǎn)；④研究發(fā)現海侵沉積涉及的范圍是全盆地的，大規模的， 海侵事件對于盆地整個(gè)系統具有深刻影響。

 

  1．1．3 煤炭地質(zhì)構造研究進(jìn)展

 

  我國煤田地質(zhì)工作者很早就注意到構造作用對煤礦床形成和形變過(guò)程的全面控制，逐漸形成“構造控煤”的概念，構造控煤研究已受到普遍重視。構造控煤作用的概念在實(shí)踐中得以拓寬和完善， 從早期專(zhuān)指構造形跡或構造變動(dòng)對煤層形成和賦存的控制作用， 發(fā)展到泛指構造作用對煤的聚集和賦存的控制關(guān)系的廣義概念。目前我國煤田地質(zhì)構造研究的主要進(jìn)展表現在如下幾個(gè)方面：

 

  ①煤田構造的區域背景研究取得重大進(jìn)展，代表成果見(jiàn)于《中國北部能源盆地構造》；②中國東部動(dòng)力學(xué)與構造控煤作用受到關(guān)注，不僅開(kāi)辟了找煤方向，而且在對煤田構造的認識方面也取得了重要進(jìn)展；③控煤構造樣式得到厘正[19]，對于深入認識煤田構造發(fā)育規律、指導煤炭資源評價(jià)和煤炭資源勘查實(shí)踐具有重要意義；④煤變形—變質(zhì)作用的構造控制研究得以深化；⑤以三維地震技術(shù)為代表的高精度探測技術(shù)全面推廣應用，提高了我國煤田勘查水平[20]；⑥礦井構造預測與定量評價(jià)成為煤田構造研究的亮點(diǎn)[20]。

 

  1．1．4 與煤伴生的煤層氣及天然氣水合物的研究進(jìn)展煤層氣是一種形成于煤層中的非常規天然氣，以吸附狀態(tài)為主賦存于煤系地層（微孔和微裂隙）中，通常稱(chēng)作甲烷或煤層瓦斯，是一種潛力巨大的非常規天然氣資源。我國煤層氣資源量豐富，主要分布于華北、西北和云貴川，埋深2 000m 以上的煤層氣資源量為30～31(×104m3)，接近或超過(guò)陸上常規天然氣資源量，約占世界煤層氣的20%，煤層氣是我國煤炭地質(zhì)學(xué)的重要研究領(lǐng)域。

 

  天然氣水合物是指氣體分子（除氫、氦、氖外）和水在高壓低溫狀態(tài)下形成的結晶狀態(tài)物， 也稱(chēng)之為可燃冰或固體氣。天然氣水合物是潛力極其巨大的超級潛在能源，2004—2008 年中國煤炭地質(zhì)總局105 勘探隊在祁連山南麓木里煤田凍土層下多次發(fā)現有可燃冰存在的跡象， 個(gè)別鉆孔巖石裂隙有疑似可燃冰充填（劉天績(jì)、文懷軍等）。根據地質(zhì)條件推斷，青藏高原其他地區凍土層下也可能賦存可燃冰。