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中國煤炭資源綜合勘查技術(shù)新體系架構(gòu)

  0 前言
 
  煤炭是我國的基礎(chǔ)能源, 與世界各主要產(chǎn)煤國相比,我國煤炭資源賦存規(guī)律、開采地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)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)行了長期的探討[1,2~4],自20 世紀(jì)90 年代始,中國煤炭地質(zhì)總局相繼組織開展了針對(duì)中國東部不同復(fù)雜地質(zhì)條件的找煤與勘查研究項(xiàng)目, 在一些老礦區(qū)外圍逆沖推覆和重力滑動(dòng)構(gòu)造展布區(qū)獲得找煤成功。21 世紀(jì)以來,在繼續(xù)加強(qiáng)東部伸展型煤田與礦區(qū)深部構(gòu)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(qū)環(huán)境監(jiān)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(duì)不同類型資源、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(dá)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(zhàn)略。而在勘查技術(shù)大大發(fā)展的今天,在戰(zhàn)略上則以“快速掃面,面中求點(diǎn),逐步縮小和篩選靶區(qū)”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(qiáng)勘查戰(zhàn)略研究,合理地綜合運(yùn)用各種現(xiàn)代勘查技術(shù)手段都是十分必要的。
 
  因此,針對(duì)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(zhǔn)確性,仍是目前亟待解決的重要問題[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(diào)查、勘探、安全生產(chǎn)保障、礦區(qū)環(huán)境監(jiān)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)勘查工作如何滿足煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。
 
  1 煤炭資源綜合勘查技術(shù)新體系構(gòu)建基礎(chǔ)
 
  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(jì)80 年代以來,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(dāng)今世界地學(xué)界最熱門的研究領(lǐng)域之一,被譽(yù)為“地質(zhì)學(xué)中的一場革命”。李增學(xué)等運(yùn)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(xiàn)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(jù);②事件成煤作用研究在沉積記錄上有新發(fā)現(xiàn);
 
  ③發(fā)現(xiàn)了晚古生代華北陸表海盆地海平面變化具有高頻率和復(fù)合性的特點(diǎn);④研究發(fā)現(xiàn)海侵沉積涉及的范圍是全盆地的,大規(guī)模的, 海侵事件對(duì)于盆地整個(gè)系統(tǒng)具有深刻影響。
 
  1.1.3 煤炭地質(zhì)構(gòu)造研究進(jìn)展
 
  我國煤田地質(zhì)工作者很早就注意到構(gòu)造作用對(duì)煤礦床形成和形變過程的全面控制,逐漸形成“構(gòu)造控煤”的概念,構(gòu)造控煤研究已受到普遍重視。構(gòu)造控煤作用的概念在實(shí)踐中得以拓寬和完善, 從早期專指構(gòu)造形跡或構(gòu)造變動(dòng)對(duì)煤層形成和賦存的控制作用, 發(fā)展到泛指構(gòu)造作用對(duì)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(gòu)造研究的主要進(jìn)展表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:
 
  ①煤田構(gòu)造的區(qū)域背景研究取得重大進(jìn)展,代表成果見于《中國北部能源盆地構(gòu)造》;②中國東部動(dòng)力學(xué)與構(gòu)造控煤作用受到關(guān)注,不僅開辟了找煤方向,而且在對(duì)煤田構(gòu)造的認(rèn)識(shí)方面也取得了重要進(jìn)展;③控煤構(gòu)造樣式得到厘正[19],對(duì)于深入認(rèn)識(shí)煤田構(gòu)造發(fā)育規(guī)律、指導(dǎo)煤炭資源評(píng)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(gòu)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(yīng)用,提高了我國煤田勘查水平[20];⑥礦井構(gòu)造預(yù)測與定量評(píng)價(jià)成為煤田構(gòu)造研究的亮點(diǎn)[20]。
 
  1.1.4 與煤伴生的煤層氣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(guī)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,通常稱作甲烷或煤層瓦斯,是一種潛力巨大的非常規(guī)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),接近或超過陸上常規(guī)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(jié)晶狀態(tài)物, 也稱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(jí)潛在能源,2004—2008 年中國煤炭地質(zhì)總局105 勘探隊(duì)在祁連山南麓木里煤田凍土層下多次發(fā)現(xiàn)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、文懷軍等)。根據(jù)地質(zhì)條件推斷,青藏高原其他地區(qū)凍土層下也可能賦存可燃冰。