资源勘查与煤炭勘探 煤炭资源赋存规律研究与勘查技术方法

煤炭地质勘查是对煤矿床进行调查研究以获取地质信息的过程，是查明煤炭矿产资源、煤炭储量以及生产所需的其他基础地质信息的过程。这个过程不可能一次完成，需要分阶段并依次进行。它包括从煤矿床的预查直至开采完毕整个过程中的地质勘查工作，是由勘查对象的性质、特点和勘查生产实践需要决定的，也是由煤炭勘查的认识规律和经济规律决定的。勘查阶段划分的合理与否，将影响到煤炭勘查与矿山设计、矿山建设的效果。因此，它不仅是煤炭勘查实践中的实际问题，也是煤炭勘查中的一个重要理论问题和技术经济政策性问题。

根据煤炭地质勘查工作的特点和与煤矿设计、建设与开采的关系，一般可分为资源勘查、开发勘探和矿山闭坑治理三大阶段。在煤矿设计、建设前的地质勘查工作属于资源勘查阶段；而在煤矿设计、建设与开采过程中的地质勘探工作，属于安全生产保障勘探阶段，属于矿井地质工作的范畴，涉及闭坑阶段的地质勘查工作更注重环境建设与恢复治理。因此，煤炭勘探学实际上是煤炭经济地质学。

（一）综合勘查方法的形成

综合勘查的概念和方法体系是在新中国煤田地质勘查实践过程中逐渐形成并不断充实和完善的。

早在20世纪50年代初期，新中国煤炭地质勘查队伍创建之初，学习苏联煤田地质工作方法，在老煤矿区向外围新区发展中，裸露和半裸露地区多采用山地工程、地质填图、钻探和采样化验等手段进行煤炭地质勘查工作。为验证钻探质量并发挥钻孔一孔多用的作用，亦逐步开展电测井工作。

20世纪50年代末，中国东部地区在分析地质规律基础上，采用电法扫面、钻探验证的综合普查找煤方法，总结出一套地质－地球物理综合勘查经验，在皖北、鲁西、豫东、冀东、辽南等地找到了一系列大型隐伏煤田。

20世纪60～70年代，在全国范围内因地制宜的采用山地工程、地质填图、物探、钻探和采样化验相结合的综合地质勘查方法并逐渐开展和应用航片地质填图、遥感解译、数学地质等新技术和方法。

20世纪80年代，在安徽刘庄和山东唐口精查中采用高分辨率地震勘探和钻探相结合的综合勘查，提高了勘查精度并减少了2/3钻探工程量，大大节省了勘查投资，缩短了勘查周期。高分辨率地震勘探能查明落差大于10m的断层，在地震、地质条件好的地区甚至连落差为5～10m的断层亦有明显显示，在探测煤层厚度变化、分叉和尖灭方面亦取得了初步成果。

20世纪90年代以来，三维地震勘探技术得到推广运用，1995年煤矿采区三维地震技术取得了突破性进展，在探明井田内小型地质构造和煤层厚度等方面取得显著进展，大大提高了勘查精度。1996年以后，彭苏萍（1996）等利用三维地震勘探技术成功解决了影响煤矿安全生产的小断层、小陷落柱等地质问题，在中国东部能查清1000m深度内3m断层，精释精度大大提高。提高了地质勘查对煤矿安全生产的保障程度。目前，以高精度三维地震和快速精准钻探技术为核心，遥感、物探、钻探、测试技术相结合的煤炭资源综合勘查技术方法体系不断完善并趋于成熟。

我国煤炭资源赋存条件的复杂性和多样性，决定了煤炭地质工作中综合勘查的重要性。综合勘查又称为综合勘探（generalized exploration），有广义和狭义之分。

广义的综合勘查，是指在地质勘查中以煤为主，同时做好勘查区内各种与含煤岩系伴生或共生矿产资源的综合评价和勘查。《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215—2002）明确指出，煤炭地质勘查必须坚持“以煤为主、综合勘查、综合评价”的原则，做到充分利用、合理保护矿产资源，做好与煤共伴生的其他矿产的勘查评价工作，尤其要做好煤层气和地下水（热水）资源的勘查研究工作。同时，综合勘查也是指在煤田地质勘查各阶段，针对具体地质和地球物理条件，因地制宜地综合运用各种勘查手段所进行的勘查研究工作。

狭义的综合勘查，是指各种勘查手段的综合运用，又称为综合勘查方法或综合勘查技术。煤炭地质综合勘探技术是集地质填图、钻探、物探、测试、测绘、遥感和计算机于一体的综合勘探技术体系，即根据勘查区地形、地质和物性条件，合理选择高分辨率地震、钻探和数字测井等相结合的综合勘查手段，合理布置各项工程，强调各种手段密切配合和各种地质信息综合研究的现代煤炭地质综合勘查技术，它主要包括以下几个方面：

1.地理、地质和地球物理条件分析

我国煤炭资源地域分布广泛、煤系赋存状况差异显著。晚古生代海陆交互相煤系形成于巨型聚煤坳陷，煤层稳定但后期改造显著，原型煤盆地破坏殆尽。中生代煤系形成于大、中型内陆盆地，煤质优良、后期构造变形相对较弱。新生代煤系多形成于小型山间盆地或断陷盆地，煤层厚度大但不稳定。西北地区气候干旱、煤系裸露或半裸露；西南地区地形起伏大、植被高度覆盖、交通极为不便；华北东北平原区为巨厚新生界覆盖。各勘查区地理、地质和地球物理条件的显著差异，构成综合勘查方法选择的基础依据。

2.合理选择勘查手段

物探、钻探等各种勘查技术手段各有其不同的原理、特点、适用条件和应用效果，在运用各种勘查技术手段时要取长补短、合理配置、综合运用。综合勘查方法体系的主要内容，是根据勘查区具体的地理、地质和地球物理条件选择适当的勘查技术手段组合，以取得最佳勘查效果。

我国黄淮海等地震地质条件比较好的地区一般采用地震、钻探、测井和化验测试等勘查手段。在地层出露较好的地区则应充分利用地质填图和遥感技术，开展大比例尺填图，如在贵州等地区效果非常好。

3.注意各种手段的密切配合和施工顺序

20世纪90年代完成的唐口和刘庄勘探（精查）等中日合作项目，均成立了由地质、物探等专业人员组成的项目组，组织协调地质勘查工作，并制定了严格的施工顺序：先施工地震、测井参数孔、开展地震试验，获得最佳的地震参数，在此基础上开展地震工作，根据地震资料调整钻孔位置，施工钻探基本工程；根据钻探、地震取得的地质成果综合分析研究，确定勘查区的煤岩层对比、构造方案；初步编制资源/储量估算图，分析地质任务的完成情况，根据分析结果确定、施工构造验证孔和其他加密工程。

4.强化各种地质资料的综合分析研究

一个勘查项目应用多种勘查手段所获得地质资料十分丰富，要取得真正意义上的综合勘查，强化各种手段获得的地质资料的综合研究十分必要。如唐口等项目，除综合钻探、地震等手段取得的地质资料进行构造分析研究以外，还运用地震资料研究煤层厚度和结构变化趋势、河流冲刷带、圈定煤层可采边界、上覆松散层含水层分布等，同时，深入分析煤质资料，研究煤质特征和分布规律，从而大大提高了研究程度。

（二）综合勘查方法的运用

《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T0215—2002）规定了综合勘查方法运用的基本原则：煤炭地质勘查工作应根据地质目的、经济效果和地形、地质条件、物性条件的不同以及各种勘查手段的特长，因地制宜地配合、组合选用。

在中国西部地质工作研究程度较低的地区，宜先用遥感方法进行矿产资源综合调查，选择有利含煤区块进行地质填图、施工物探工程和钻探工程。在中国南方和西南暴露煤田和半隐伏煤田宜先开展地表地质工作，进行地质填图、施工坑探工程和钻探工程。在中国北方隐伏煤田以物探为主、钻探验证。

1）暴露煤田和半隐伏煤田应在充分利用地质填图（有条件时还应开展航天、航空遥感地质填图）辅以槽探、井探、浅钻和地面电法做好地面地质工作的基础上，再采用钻探、测井和其他手段完成各项地质任务。

2）凡地形、地质和物性条件适宜的地区，应以地面物探（主要是地震，也包括其他有效的地面物探方法）结合钻探为主要手段，配合地质填图、测井、采样测试及其他手段进行各阶段的地质工作。地震主测线的间距：预查阶段一般为2～4km；普查阶段一般为1～2km；详查阶段一般为0.5～1km；勘探阶段一般为250～500m，其中初期采区范围内为125～250m或实施三维地震勘查。

3）凡不适于使用地震勘查的地区和裸露、半裸露地区，应在槽探、井探、浅钻、地面物探和地质填图的基础上开展钻探工作。

煤炭地质勘查的目的是寻找、查明煤炭资源，为合理开发煤炭资源提供可靠的地质资料。煤炭地质勘查技术研究历史悠久，研究成果丰富，主要包括煤炭地质基础研究、勘查技术研究、煤层气研究、煤矿信息技术及煤的伴生元素研究等方面，主要表现如下：
第一，关于聚煤盆地的理论研究成果显著。新中国成立以后，国家相继组织开展了华北、华南、鄂尔多斯盆地和东北中生代断陷盆地聚煤规律和资源评价研究课题，主要从盆地整体高度，把握了我国主要聚煤盆地演化和煤炭资源聚集赋存规律；层序地层学研究为煤炭资源勘查带来了新的生命力。陆相成煤模式、海侵成煤模式、幕式成煤作用、不同体系域成煤模式等多种成煤模式的提出，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。煤炭地质领域基础理论的研究进展，为建立煤炭地质综合勘查技术体系提供了有力的支撑。
第二，煤炭资源勘探技术取得突破性进展。中国不同含煤区煤田的开采地质条件复杂多样。华北东部煤矿开采面临着严重的水害和瓦斯灾害威胁。东北含煤区煤层结构复杂，冲刷带和火山岩发育，热流值高。华南含煤区煤体韧性变形（层滑和褶皱）强烈，煤层连续性差，构造煤发育，高瓦斯和突出矿井较多。滇藏含煤区均是小型残留煤盆地，冲击地压和大地热流值高。西北含煤区的塔里木盆地煤层埋藏深，祁连山侏罗纪煤田分布零散，准噶尔盆地和吐哈盆地煤层冲刷带发育，水文条件复杂。依据煤田地质背景，瞄准解决的主要地质问题，选取“地震主导，钻探为主，多手段配合”综合勘探模式，合理选择地质填图、遥感、物探、钻探、测试等技术手段，充分利用各种地质信息，开展地表与井下结合，物探、钻探、巷探结合。通过各种勘查成果的相互对比和相互验证，形成准确探明开采地质条件的立体式综合勘查方法体系。煤田三维地震技术得到迅速发展，将三维地震勘探与电法勘探、钻探技术、测井技术结合起来，成为以查明复杂构造和水文地质条件为主的综合勘探技术手段，极大地提高了勘查精度，降低了勘探成本和开采风险。
第三，煤炭及煤层气资源评价成为勘查研究重点之一。煤层气（瓦斯）是与煤相伴生的同源同体矿产。中国是煤炭资源大国，同时拥有十分丰富的煤层气资源。据预测，我国陆上埋深2000m以浅的煤层气资源量31.46万亿m3，占全球的15.3％。以往煤层气勘查实践工作主要是侧重于防治灾害、保障煤炭安全生产，而往往忽略其经济价值。20世纪80年代中期，受美国煤层气勘探和商业性开发成功的启示，我国一些科研教学单位和有关部门开展煤层气地质研究与勘探开发试验工作，但直至90年代初煤层气开发和煤炭开采仍被视为两个独立产业。90年代中期以来，随着人们对能源战略地位和煤层气商业价值认识的不断深入，以及防治煤矿重大瓦斯灾害事故的需要，国务院及有关部委制定了一系列法律法规，要求并鼓励煤矿企业先采气，后采煤，走采煤采气一体化、地面与井下抽采相结合的道路，矿井煤层气地面抽采、顺煤层抽采、邻近层抽采、采空区抽采等技术得到广泛应用，地面垂直井、多分支水平井抽采工艺日益成熟，定向钻进系统、水平分支孔施工工艺、千米拐弯钻孔技术、钻进参数监测系统的成功研发，保障了煤矿生产安全和矿井瓦斯利用。
第四，煤炭地质勘查信息技术逐渐发展成为勘查研究的重要方面。计算机信息技术广泛运用于煤炭地质勘查的各个领域，GIS技术的应用，使数据采集、报告编写及数据库的建立等各个复杂问题迅速被解决。遥感技术广泛运用于煤炭资源、水资源、煤层气调查和煤矿区环境评价等领域能够更加准确、实时的分析研究相关技术，提高了地质工作的效率和精度。高光谱技术研究和遥感信息快速提取技术取得显著进展，高分辨率卫星遥感图像在数字矿区、数字城市中的运用取得显著效果。
第五，煤的伴生元素研究日益成熟。20世纪50～70年代，煤地质工作者对与煤伴生的U、Ge、Ga等有用元素进行过调查。80年代以来，随着人们对资源开发中环境保护问题的日益重视，查明煤中有害元素种类、含量及分布特点，研究它们的地球化学特性等成为煤炭地质勘查的重要任务之一。相关的煤田地质单位，如中国煤田地质总局、原地矿部等，相继完成了全国主要煤矿区煤的物质组成、元素组成、微量元素时空分布规律、赋存状态、富集因素和成因类型调研工作。

( 国土资发 ［2007］37 号)
各省、自治区、直辖市国土资源厅 ( 国土环境资源厅、国土资源局、国土资源和房屋管理局、房屋土地资源管理局) :
2007 年 8 月 28 日，湖南省中方县枇杷湾煤炭资源普查项目坑探工程因探矿权人未按勘查实施方案和坑探专项设计施工，私自组织人员采挖煤炭资源，发生瓦斯爆炸和坑道塌方，造成 9 人死亡。这表明，部分探矿权人安全意识薄弱，存在不按规范、规程从事煤炭资源勘查问题，一些地方队煤炭资源勘查项目监督管理仍存在薄弱环节。为深入贯彻落实 《国务院关于全面整顿和规范矿产资源开发秩序的通知》( 国发 ［2005］28 号) 精神，进一步规范矿产资源开发秩序，各地要在持续打击无证开采、持勘查许可证采矿、越界开采等违法违规行为的同时，把防止发生煤炭资源勘查项目坑探工程生产安全事故，切实保障人民群众生命和财产安全作为当期一项重要工作抓紧、抓好。现就有关事项通知如下:
一、切实加强对煤炭资源勘查项目坑探工程的监督检查。地方各级国土资源管理部门要对正在实施的煤炭资源勘查项目坑探工程进行一次全面排查。对未经安全监管部门许可的煤炭资源勘查项目坑探工程，责令立即停止施工，完善坑探工程专项设计，经安全监管部门许可和省级国土资源管理部门审查同意后，方可恢复施工。对持勘查许可证采矿，擅自实施坑探工程，不按经批准的坑探设计施工的矿产资源勘查项目，责令探矿权人停止违法行为，并按无证开采予以处罚。对拒不改正的，依法吊销勘查许可证。对涉嫌构成非法采矿罪的，及时移送司法机关处理。
二、地质勘查项目必须由具有相应地质勘查资质的单位承担，严禁将地质勘查项目、探矿工程委托或发包给不具备地质勘查资质的单位和个人。
三、煤炭资源勘查项目经批准使用坑探工程的，探矿权人应当提交勘查项目坑探工程专项设计。坑探工程专项设计必须符合 《煤、泥炭地质勘查规范》 DZ/T 0215—2002) 和 《地质勘查安全规程》( AQ 2004—2005) 的规定，经安全监管部门许可后，由省级国土资源管理部门审查批准后实施。未经安全监管部门许可的坑探工程，各省级国土资源管理部门一律不得批准实施。
四、煤炭资源勘查项目坑探工程必须严格按照专项设计施工。坑探工程断面规格与使用条件必须符合地质勘查安全规程的规定。在施工过程中，必须做好瓦斯防治、通风除尘、坑道支护和防排水工作。坑探工程达到专项设计要求的工作目的后，探矿权人或勘查单位必须及时停止施工并封闭硐 ( 井) 口。
国土资源部
二○○七年九月十八日

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