煤炭资源赋存规律研究与勘查技术方法

综合评价的原则。

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。

全旗煤炭资源主要由东部准格尔煤田和西部东胜煤田两部分组成，具有分布广、储量大、煤质好、埋藏浅、煤层厚、低瓦斯、易开采等优点。

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。

(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