我国煤炭勘查的几个前沿问题

白凤军 赵金洲

(河南省有色金属地质矿产局第五地质大队)

一、深部找矿含义

2008年初，国土资源部专门出台了关于促进深部找矿工作的指导意见，提出要开展主要成矿区带地下500m至2000m的深部资源潜力评价，主要固体矿产工业矿体的勘查深度要推进到1500m。《河南省国土资源厅关于开展深部找矿工作的通知》指出:煤炭勘查深度为1500m以浅、铝土矿700m以浅、铁矿1000～1500m以浅、钼矿、铅锌矿1000～1200m以浅及金矿1500～2000m以浅。

深部找矿类型包括两方面内容，一方面指在已知矿床或生产矿山深部找矿:①寻找已知矿体的延伸部分②寻找已知矿体深部(或周边)的未知矿体，它包括寻找与已知矿体相同类型的未知矿体和寻找与已知矿体不同类型的矿体。

另一方面在已知矿床的新区开展深部找矿、在掩盖区未出露地表矿体的找矿问题。不同类型的找矿目标，找矿的准则、方法、技术手段、找矿难度及效益各不相同。

二、我国深部找矿实践现状

目前面临的问题是浅表矿越来越少，找矿难度越来越大，向深部找矿是必然趋势随着对资源需求剧增，矿产品价格上扬和勘查-开采的技术水平提高，深部找矿具有广阔的前景。

国内外找矿实践一再证明，现有矿区深部找矿潜力巨大。我国多数金属矿山的探采深度不到500m，目前我国在10618个主要金属矿山中，只有个别矿山开采深度大于1000m(如红透山、冬瓜山等)，而国外开采深度超过千米的深井矿山有80余座。

我国过去的勘探深度一般小于500m，而现采矿深度可达1000m。从深500～1000m可采深度内存在第二找矿空间，矿产勘查亟待向深部进行战略转移。

我国虽然勘查深度总体不大，但对隐伏矿床的找矿问题也一直受到关注和重视。我国当今开展大规模的危机矿山接替资源找矿计划，使深部找矿进入了多矿种、多类型、多目标、多技术的全面推进新阶段。

我国自2004年开始危机矿山接替资源找矿工作以来，取得重大成就。在632座被调查危机矿山中，有466座具有资源潜力其中，预测资源量达到大型矿床规模的有104座，中、小型规模的351座。

铜陵冬瓜山特大型铜矿床的产出深度就在900m左右，近年在-880m中段又发现斑岩型铜矿床，铜品位在0.6%～1.5%凡口铅锌矿在600m以下找到160万t的可采金属储量胶东新城、台上、阜山等金矿，新增储量大于300t，大部分是在500m以下的“第二富集带”获得的大冶铁矿深部新增(333+334)铁矿石资源量2304万t，伴生铜资源量10.3万t。

找矿实践证明我省深部还有巨大的找矿潜力，如河南新蔡隐伏铁矿发现。在对1∶20万航磁异常解译的基础上，开展1∶5万地面高磁圈定靶区，对重点靶区开展1∶1万高精度磁测和CSAMT测深，预测太华群磁铁石英岩埋藏深度，钻探验证见累计厚度104.14m的铁矿体。

我省矿产资源勘查程度较高，但是以往的地质找矿勘查深度一般在300～500m，绝大多数为地表矿。河南省两权价款项目的实施，在煤炭、铝土矿深部找矿方面取得了丰硕的找矿成果，深部矿产勘查工作揭示了我省深部矿、隐伏矿还有巨大的找矿潜力。开展深部找矿，将成为加快实现地质找矿新突破的有效途径，是为实现“中原崛起”提供资源保障的主要措施之一。

三、如何开展深部找矿

1.深部找矿要做到“一协调、四结合”

即公益性地质调查与商业性矿产勘查相协调产学研相结合、深部找矿与外围拓展相结合、重点成矿区带新区发现与面上找矿相结合、理论引导与技术创新相结合。

2.深部找矿部署

要根据不同成矿区带、不同勘查阶段和不同矿种的特点，分层次有重点的开展深部成矿规律研究选择重点成矿区带，开展深部矿产资源预测评价，为科学部署深部找矿工作提供依据加强厚覆盖区隐伏矿床预测与深部勘查加强定位预测，缩短找矿周期，提高找矿效率。

3.深部找矿方法

长期的找矿实践表明，就矿找矿，综合预测，大胆验证，是深部找矿的有效方法建立成矿模型及对已有成矿模式的深刻理解，对后期构造作用的仔细解释等地质理论的应用，是深部矿勘查的基础先进的物探仪器、化探方法和测试工具是有效的勘查手段。

深部找矿需要多种方法多种手段及多学科相互配合，协同作战。施俊法认为:“必须充分重视各类方法的应用条件与前提，重视各种直接信息的挖掘与印证，加强各类方法的集成与综合。方法技术的适用性和针对性，比先进性更为重要。”王世称则提出了针对不同类型矿床的勘查方法组合建议:变质铁矿床，以重磁找矿方法为主基性—超基性岩体Ni、Cr、V、Ti矿产，以磁法、重力、电法和化探找矿效果好中酸性岩体的斑岩型矿床Cu、Mo为主，以电法和化探找矿效果好矽卡岩型矿床，以综合方法找矿热液硫化物、石英脉矿床，电法、磁法、化探是有效的找矿方法伟晶岩矿床，放射性、磁法、化探、重砂是有效找矿方法煤矿以地震为主要方法盐类矿床，电法是有效的找矿方法放射性矿床，重、磁、放射性是有效的找矿方法。

四、面对挑战，强抓机遇，积极应对，取得找矿重大突破

1.认清形势，坚定信心，取得找矿重大突破

通过“地质找矿改革发展大讨论”活动，在危机面前，我们要敢于冲破传统思维束缚，突破固有找矿思维和模式，要大胆创新，充分发挥五队的物化探专业技术和设备优势，在深部找矿上有所建树。以技术求资源，以资源求资本，迅速壮大经济实力。优化生产组织和资源配置，努力实现找矿的新突破。

2.加大成矿区带研究工作，要切实加大地质勘查力度

河南省国土资源厅、河南省财政厅关于印发《2009年度省级地质勘查项目申报指南的通知》中明确了2009年度要加大成矿区带研究工作，重点强调加大对我省经济发展具有支撑作用矿产的地质勘查项目投入力度。主要开展小秦岭-熊耳山-外方山银多金属成矿区、卢氏-栾川-方城钼钨多金属成矿区、伏牛山金锑多金属成矿区、桐柏山-大别山银金钼多金属成矿区、三门峡-郑州-平顶山地区隐伏铝土矿成矿区、豫中、豫东平原隐伏变质火山-沉积型铁矿区，许昌、周口、濮阳和驻马店等豫东、豫中平原掩埋区煤矿地质勘查工作，做到有目的、有重点地开展各项目工作，为我省经济发展提供资源保障。

3.改变人才观念，提高地质研究程度

无论是行业或企业竞争，归根到底为人才竞争，人才是一个单位、企业兴衰的关键所在。第一，要造就一大批品德优良、基础厚实、知识广博、专业过硬的地学新人第二，逐步建立知识、技术、管理等要素按贡献参与勘查开发项目收益分配的新机制，为稳定地勘人才队伍创造良好环境第三，调动一批熟悉河南省现有矿床，具有丰厚的专业基础，又乐于开展成矿规律、矿床成因、找矿标志等研究的人才，给予类似于政府津贴的补贴，激发他们多出大的地质矿果第四，打破专家越老越好的观念，大胆启用一批年轻有为的青年专家，突破知识和观念的瓶颈制约。

地质找矿方面的知识更新和观念创新，在实现深部找矿的重大突破方面显得非常重要。

4.加强成矿模式研究，建立河南省重要矿种的矿床模型，指导深部找矿

组织专家或成立队伍对河南省内的主要矿床进行研究，建立主要矿种的成矿模型，划分成矿系列，指导找矿。解决如钼-铜-金-铅锌-重晶石等成矿系列问题，解决脉型矿床和斑岩矿床的关系问题，解决非金属(如萤石)和金属矿床的关系问题，等等。这些重大问题的解决是实现深部找矿突破的前提。

嵩县南部脉型钼矿于2005年发现的新类型矿床，分布面积广，潜在资源量大，附近有多个火山口分布。该类矿床究竟是脉状矿床，还是火山喷发型层控矿床，对实现找矿突破有重大意义。

5.技术和仪器设备更新为深部找矿突破提供支撑

先进的钻探设备为深部找矿提供了强有力的技术保障。HXY系列全液压绳索取芯钻探深度可达3000m，为深部找矿提供了钻探技术保障。

瞬变电磁法简称TEM，是目前国内外最推崇的电法勘探方法，已在地质勘查中取得了明显的效果。它的主要特点为:压制人为干扰能力强，分辨电性不均匀体的能力高，特别是对低阻体的反映更灵敏，同时能够成功地进行二维和三维定量解释，大大提高了数据处理效率和解译精度，极大地提高了目标物的探测深度和灵敏度，从而有效地指导深部找矿工作，为找矿新突破提供了良好的技术保障。

手执式矿石元素分析仪，可以在数秒钟内同时检测出矿石中近40种元素的含量，还可通过电脑无线控制即刻存储下载。无线蓝牙技术可实现与GPS及卫星电话的一体化实测，并快速生成化探综合图。

近几年河南省利用两权价款为各地勘单位配备了先进的物、化探、测绘和钻探、测试等设备，为深部找矿提供了硬件准备。

6.国家和省政府出台相关政策，是对实现地质找矿突破的有力支持

国土资源部去年4月颁布了《全国地质勘查规划》，出台矿产勘查新机制，提出了“政府引导、市场调节、公益先行、商业跟进、统筹部署、分工合作”的总体思路，加强了对16个重要成矿区带(包括东秦岭-大别山区带)的勘查工作部署，推出和地方、企业合作的5种模式。

河南省政府在去年10月份下发了《关于进一步加强矿产资源勘查开发管理的若干意见》(豫政〔2008〕49号文)。这一重要文件明确提出，要切实加大地质勘查力度，重点在重要成矿区带开展钼、铅、锌、银矿等多金属矿勘查。这对我省地矿产业发展将起到积极的推动作用，同时也必将对我省地矿产业跃上新台阶提供了坚实的资金保障。

深部矿勘查已成为矿产资源勘查和研究的前沿领域。我国在目前的采矿技术及经济范围内，还存在第二、第三找矿空间。勘查的重点深度，首先是矿山目前可采深度范围内(-1000m)，其次是钻探可控制的深度范围内(-1500m)。深部矿找矿潜力巨大，挑战也巨大。深部找矿是一个全局性问题，发展深部勘查学，促进深部找矿突破，涉及中国资源保障的基本问题。

“勘查创造财富，创新成就未来。”面对金融危机带来的严峻挑战和重大机遇，面对错综复杂的局面和艰巨的历史使命，我们地质人任重道远，实现深部找矿的重大突破我们义不容辞。

(一)煤田地质勘探精度、快速建井上巷道掘进技术水平不断提高

以高分辨率三维地震勘探技术为核心的精细物探技术，结合其他的高精度、数字勘探技术的应用推广，极大地提高了井田的精细化勘探程度，为大型矿井设计提供了资源保障。深井、厚冲积层条件下的矿井建设水平不断提高，采用钻井法、冻结法两种凿井工艺，基本解决了近600米厚松散冲积层的矿井建设难题，达到国际领先水平；千米深凿井技术和工艺取得了突破性进展，立井井筒施工速度达到每月230米以上，创造了世界纪录。煤巷、半煤岩巷掘进技术装备得到长足发展，研制成功了一系列高可靠性的半煤岩巷掘进机，配合巷道锚杆锚索支护新技术，显著地提高了巷道掘进施工的机械化水平，为我国现代化矿井建设提供了有力的技术保障。

(二)煤矿综采成套装备水平得到提升，高产高效矿井建设取得巨大成就

近几年来，自主研究开发了具有国际先进水平的大功率电牵引采煤机，具有电液控制功能的大采高强力液压支架，大运力重型刮板运输机及转载机，大倾角、大运力胶带输送机，可为开采煤层厚度5米左右、配套能力每小时2500吨、年生产能力600万吨的综采工作面提供成套装备及开采工艺，在比较复杂的开采条件下实现高产高效。到2005年底，全国符合高产高效矿井建设条件的煤矿共有197个，产煤6.35亿吨，人均工效达到17.5吨，百万吨死亡率为0.045，主要技术经济指标接近或达到了世界先进水平。

(三)煤矿瓦斯、火灾治理等技术不断改进，安全生产的技术水平得到提高

为全面落实“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针，地面抽采、本煤层抽采、邻近煤层、采空区抽采等瓦斯抽采技术得到了广泛应用。目前，属于高瓦斯和瓦斯突出煤矿的原国有重点煤矿90%以上开展了瓦斯抽采工作，年抽采量达到20多亿立方米，其中40%被用于瓦斯发电或作为民用燃料。基于计算机网络系统的全矿井安全监测系统和远程集中监控系统被普遍推广应用，在煤矿瓦斯事故监控和防治中发挥了重要作用。研究开发的地音监测仪、微震监测系统以及电磁辐射装置，用于预测矿井动力灾害，使不发生动力灾害区域的预报准确率达到100%，可能发生动力灾害区域的预报准确率达到80%以上。同时矿区火灾隐患识别及控制新技术研究也取得了突破，矿井火区的早期预报、注浆灭火技术日趋成熟并得到广泛推广应用。由于煤矿安全生产技术的不断创新和推广，煤矿安全生产形势总体趋于好转，“十五”期间全国煤矿事故死亡人数和百万吨死亡率等指标呈下降趋势。

(四)洁净煤技术水平不断提升，煤炭资源的综合加工利用技术加快发展

煤炭的洗选加工是洁净煤技术的源头，经过十几年的攻关，重介选煤技术取得积极进展和广泛推广，实现了传统洗煤工艺的升级和改造。同时，浮选技术也日趋完善，有效地提高了精煤回收率和浮选效果。目前，我国自主研发的煤炭洗选技术装备可以满足年产500万吨大型选煤厂建设的需要。

近年来，与煤共伴生资源利用技术和环境保护技术也得到快速发展。采用地面和井下相结合的煤层气抽采利用技术、煤矸石发电、土地复垦、洁净开采以及矿井水资源化利用技术的研究开发都取得了积极进展，使矿区生态环境保护、发展循环经济取得了初步成效。在煤炭资源综合加工利用方面，煤炭的洁净燃烧技术、煤炭气化、液化技术以及其他煤化工技术已经从工业试验研究阶段，逐步向工业化、产业化阶段发展。年产50万吨甲醇、15万吨二甲醚生产线已经建成投产，煤炭加工转化技术近期可望取得重大突破。

二、煤炭工业技术进步面临的挑战

由于我国煤层赋存条件复杂，井工开采比例大，中小型矿井数量多，导致了煤炭开采技术水平的多层次性，煤矿整体技术水平和安全生产水平还相对落后，煤炭资源洁净开发利用研究起步晚，技术不够成熟，大量煤炭直接燃烧而造成的环境污染还相当严重。要解决煤炭工业健康发展的一系列重大问题，必须依靠技术进步与创新，全面提升煤炭工业的整体技术水平。

三、“十一五”煤炭工业科技进步的发展目标

煤炭工业要全面落实《若干意见》精神，走资源利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少的新型工业化道路。我国煤炭工业科技进步发展目标，要紧紧围绕大型煤炭基地建设、煤矿安全高效生产技术、煤炭综合加工利用技术等领域，开展综合攻关，重点突破，强化创新，引领发展，实现绿色开采，发展循环经济，使我国煤炭资源开发利用的整体技术水平有所突破，“十一五”末使科技对全行业经济发展的贡献率达到40%以上。

四、“十一五”煤炭科技进步的重点领域

(一)资源勘探及矿井建设领域

在资源勘探及矿井建设领域，要重点研究开发高精度、高分辨率和高可靠性的地质勘探技术装备，提高地质结构的勘探精度，为我国大型煤炭基地建设和复杂地层条件下的资源开采提供可靠的地质保障。同时开展中东部地区深部煤层资源赋存规律和探测与开采技术、深部高效找矿和快速勘探技术的研究，解决600米深厚冲积层下凿井技术理论和技术难题，为我国深部煤炭资源高效、安全开采提供理论依据和技术手段。

(二)煤炭资源开采领域

在煤炭资源开采领域，利用现代加工、智能控制技术和工况监控技术，研究开发大功率、高可靠性的采煤装备，使井工开采工作面生产能力达到每年1000万吨以上，大型露天矿生产能力达到每年2000万吨以上，同时使薄煤层开采技术和短臂开采装备水平有突破性提高，使采煤装备更适合于各类复杂煤层的开采条件，全面提升我国采煤技术的机械化、自动化水平。

1、瓦斯涌出量的增加。因为在深部的低压大，这样瓦斯压力也相应增大，并且也没有自然逸出，所以在开采过程中可能造成瓦斯突出。

2.巷道的支护难度相应增加。深部巷道的围岩支护几乎是采矿学的前沿课题，因为现在咱们国家的煤层开采会逐渐加深，这个说出来也可以理解，随着开采深度的增加，地压也相应增加。

3、煤层的赋存条件变化多样。煤层的赋存条件直接关系到开拓巷道的布置方式，深部的煤层肯定是先形成的，但是相对浅部埋藏的煤层来说，发育不是很完全，这样的煤层断层多、地质构造多，因此对于开拓有很大的影响。

4、矿山压力的增加。矿压的增加会造成很多问题，比如煤层在开采时候的片帮严重、巷道难于支护，当然并不是深度和矿压的大小成正比，现在比较流行关键层假说，并不是越深地压越大，这个要根据本矿的地址条件而定。

5、通风阻力的增加。因为比较深，矿井的开拓巷道比较长，故而通风阻力必然增加，因此容易造成采掘工作面的风量不足。

6、运输成本的增加。这个就得好好核算了，想想，从更深的地方把煤炭运输到地面，肯定会增加运输成本，不管是箕斗还是皮带，都会增加成本，还要将设备物料运送到工作面。

煤炭行业发展现状：“十一五”期间是煤炭行业结构调整、产业转型的最佳时期。煤炭是中国的基础能源，在一次能源构成中占70%左右。“十一五”规划建议中进一步确立了“煤为基础、多元发展”的基本方略，为中国煤炭行业的兴旺发展奠定了基础。“十一五”期间需要新建煤矿规模3亿吨左右，其中投产2亿吨，转结“十二五”1亿吨。

煤炭行业发展趋势：中国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势，今后一个较长时期内，中国煤炭行业的发展前景都将非常广阔。

中国煤炭行业发展情况：

我国的煤炭流通企业总量约为10万家，规模偏小。这主要是由于我国煤炭生产与消费企业分布较为分散，行业集中度偏低，为不同规模的煤炭流通服务商提供了生存空间。

国家正大力推动煤炭开采企业的整合，煤炭流通市场也将趋向集中，这将逐步提高煤炭流通企业的市场进入壁垒，小规模煤炭流通企业的生存空间将不断缩减，大规模、跨区域的流通服务商将成为主流。

以上内容参考：百度百科-煤炭行业

1.2.5.1 煤炭开采技术的发展总方向

采煤需要科学，这本是无可争议的问题，最近又被有些大学者提出来，可见我国采煤还有许多不科学的地方，严重影响着我国煤炭工业的发展。[6]钱鸣高院士在《煤炭产业特点与科学发展》一文中，提出科学采煤的5个主要方面:煤炭生产机械化、煤炭生产与环境保护、矿井矸石与利用、煤矿安全生产和提高资源回收率。钱鸣高院士认为煤炭开采科学技术的主要体现:一是安全生产，二是提高资源采出率，三是保护环境，四是机械化开采以提高效率。若不在这些方面进行管理，必然不是科学采矿，而是在利益驱动下的野蛮采矿。[7]

使采矿工程与现代高新技术相结合，发展现代采煤技术，是世界煤炭开采技术发展的总方向。中国采煤技术的发展不但要顺应这一潮流，更要结合我国煤层赋存特征、技术经济特点和社会发展条件，满足我国煤矿开采动态发展的需要。

1.2.5.2 煤炭开采的学科发展方向

采煤学各分支的划分是采煤学科内容充实和深化的结果，它促进了各分支内容的深入研究。随着各分支内容更深入的研究，出现了相互融合、综合研究的趋势，矿山压力控制、采煤方法选择专家系统的开发、矿井开采设计的优化、采煤生产过程的监测、露天与井工联合开采等都是这种趋势的体现，未来还会有更多的发展。应用现代科学理论和新方法及高新技术，综合研究解决采矿问题，探求采矿规律，促进了采煤与其他学科的相互渗透，由此发展了矿山力学、采矿系统工程、采矿地质、开采沉陷及治理、采动影响的建筑物保护等。采矿边缘学科的研究，丰富和扩展了采煤学的研究领域，深化了采煤学的研究内容，是值得重视的发展方向。

1.2.5.3 煤炭开采方法的发展展望

煤炭开采方法的进步是采煤工程技术发展的永恒主题。[7]传统的井工和露天开采方法是各自独立进行的，为实现煤炭资源合理持续健康发展，应深入研究露天与井工联合开采技术，这是煤炭开采方法发展的必然趋势。

露天与井工联合开采将露天采矿技术和地下采矿技术有机结合，可实现露天开采与井工开采的优势互补，具有合理高效开采煤炭资源，减少资源浪费的优点，是实现资源绿色开采的必然选择。必须指出，露天井工联合开采不单单是露天采矿技术和井工采矿技术的简单结合，而是一项极其复杂的系统工程。形成、完善并实施露天井工联合开采的新型采煤工艺，才能真正将露天井工联合开采上升到露天井工协调开采的高度，这是露天井工联合开采所追求的目标。

当前，露天井工联合开采技术无论是在基础理论上，还是在技术内涵、适应条件的研究上均不太成熟。从提高回采率、扩大采矿规模、减少剥离量和实现内部排土目的出发的煤矿露天井工联合开采技术的研究工作在国内才刚刚起步，还处于探索阶段，迫切需要科研院所、高等院校、矿山企业的联合攻关和研究探索，尽快形成一套完整、成熟的煤炭露天井工联合开采的先进技术与理论，即露天井工协调开采的技术与理论。