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第 46 卷 第 3 期 煤田地质与勘探 Vol. 46 No.3 2018 年 6 月 COAL GEOLOGY comprehensive exploration mode; coal coordinated exploration 煤炭资源勘查是一项系统工程，涉及面广、科 学性强，其核心工作是运用先进的地质理论，选择 有效的、经济的技术手段和工作方法，遵循一定的 准则和程序，预测和探明煤矿床，综合研究煤炭地 质与开采工程技术条件，正确评价煤矿床开发的技 术经济价值，为矿区发展规划、煤矿设计和建设提 供可靠的地质资料，保障煤炭资源合理开发和有效 利用。近年来，随着煤炭地质理论的发展和勘探技 术的突破，工作思路也由以前的“以点到面、联点成 片”转变为“快速扫面、点面结合”的策略，更加注重 勘查的效率和效果，已摆脱了以往单一手段勘查阶 段，选择组合各类勘查技术手段和方法进行精细勘 查已成为当前必然发展趋势。同时如何做好与煤炭 共伴生矿产资源的协调勘查、如何做好煤矿未来绿 色环保、安全高效开采技术条件的探查日益受到重 视。因此，如何因地制宜地实现工作区的综合勘查 是当前面临的现实问题，科学系统地总结和构建有 机的综合勘查模式、突出关键要素仍是目前有待解 决的问题。 1 煤炭地质勘查工作的主要进展 1.1 勘查技术手段快速迅猛发展 针对中国煤炭资源赋存地质条件的多样性和复 杂性， 国内煤炭地质工作者在煤炭地质勘查理论和技 ChaoXing 42 煤田地质与勘探 第 46 卷 术方法方面进行了不断探索，经历了从借鉴到创新、 从单一到综合的技术历史变迁， 不断创新思路， 形成 了中国煤炭地质理论和勘查技术体系。 近年来， 尤其 是随着成煤系统和控煤构造[1-5]等理论研究的日趋深 入和实践， 勘查技术和装备实现了质的提升， 在高分 辨率遥感技术、 高精度物理探测、 智能化快速钻进以 及煤炭勘查信息化等方面取得了突破性进展。 这为实 现煤炭地质综合勘查精细化提供了技术支撑。 实践证明， 高分辨率遥感技术可被广泛应用于煤 炭资源勘查与评价、 煤矿区生态环境、 地质灾害调查 与监测等领域，并获得了一批高水平研究成果[6-7]。 高精度地球物理探测地震勘探、电法勘探和测井 技术发展最快、应用最广，尤其是地震勘探已突破 了复杂山区、沙漠戈壁、厚黄土区、水上、沼泽等 以往施工禁区，同时深部煤炭资源、开采技术条件 精细探测能力进一步提高[8-9]，当前，高分辨率三维 地震能够查明落差大于等于 5 m 的断层，平面摆动 误差小于 15 m；查明幅度大于等于 5 m 的褶曲；查 明直径大于 30 m 的陷落柱及其发育情况； 查明主要 煤层的分布范围，控制其底板标高，深度解释误差 不大于 1.5；圈定古河床、古隆起、岩浆岩等对煤 层的影响范围；解释主要煤层厚度变化趋势等。测 井作为配合钻探取得钻孔资料的重要手段，每个钻 孔都须进行测井。 近年来数字测井系统不断更新[10]， 提高了煤岩层分层能力和解释精度，如 PSJ-2 型数 字测井系统是目前选用最广的仪器设备，成像测井 和自动解释评价应是未来的发展趋势。智能化快速 钻进技术[11]作为煤炭勘查工作最核心的手段，装备 不断更新，工艺逐步完善，可根据不同施工条件， 可因地制宜地采取多种钻进工艺， 如绳索取心钻进、 金刚石钻进、空气泡沫钻进、气动潜孔锤循环钻进、 受控定向钻进等，解决了孔壁不稳、漏失及硬岩层 “打滑”等技术难题，提高了钻进效率。未来实现 保障井位轨迹的实时测量与精确定位的大功率、三 维可控和可视化智能钻机是必然趋势。 1.2 勘查技术标准体系逐步完善 国内已形成了以行业标准 DZ/T 02152002 煤、泥炭地质勘查规范为核心，专业地质勘查 配套的煤炭地质勘查标准体系[12]图 1， 有效指导和 规范煤炭地质工作，保障了勘查工程和成果质量， 这也为实现煤炭地质综合勘查精细化提供了工作依 据。同时绿色勘查技术标准需要加快修订和健全。 1.3 含煤岩系多种矿产资源共探 20 世纪末以来，煤炭地质勘查对与煤伴生资源 如与煤伴生有锗、镓、钒、铀等微量元素，以及煤 层气、高岭土、膨润土等非金属矿产共同探查工作 图 1 煤炭地质勘查标准化体系框架图 Fig.1 Standardization system of coal geological exploration 被重视。煤层气是与煤相伴生的同源同体矿产，拥 有丰富的资源储量，据预测，我国 2 000 m 以浅煤 层气资源量为 31.46 万亿 m3，随着煤层气能源战略 位置和商业价值提高，尤其是防治煤矿重大瓦斯灾 害事故的需要， 政府相关部门陆续颁布一系列法规， 鼓励煤气共采，要求做好协调统筹规划、统一部署、 同步探测、综合评价和协调开发。 同时，随着深部煤炭地质勘查深入，含煤岩系 中多种矿产资源共存的现象日趋受到业界的关注， 曹代勇等[13-15]初步总结了煤系矿产资源组合分类系 统和资源组合类型，研究了含煤岩系中多种矿产资 源的共生组合与共采潜力，研究表明[15]鄂尔多斯盆 地西缘含煤岩系太原组、山西组以及延安组均具有 煤系非常规气煤层气、煤系页岩气和煤系致密砂岩 气的勘探潜力，并提出了 3 种煤系非常规气共生组 合模式。 2 煤炭综合勘查模式定义 综合勘查的概念是在长期的煤炭地质勘查实践 过程中逐渐充实的，核心目标就是实践和提炼适合 某工作区的综合勘查模式，关于该方面国内多位学 者均进行过研究和总结[16-19]，如曹代勇等[18]分析我 国东部深部煤炭资源分布特点和控煤构造特征，提 出了 4 类深部煤炭资源勘查区类型，并与之建立了 相应的勘查模式；魏迎春等[19]以两淮煤田罗源勘查 区为例， 提出了复杂地质条件区煤炭资源勘查模式。 结合当前新要求，其即指在工作区地质构造规律研 究的基础上，以有利条件地貌、地质和煤岩地球物 理条件为着眼点，以坚持绿色环保和谐勘查、创新 ChaoXing 第 3 期 舒建生 煤炭地质综合勘查模式的构建与应用 43 资源节约集约利用为目标，集地质填图、遥感、钻 探、物探地震、电法、磁法和测井等、测试以及 计算机为整体的、经济技术可行的技术体系的组合 和实施。强调的是技术手段的密切配合和多种地质 信息的综合研究，强调的是多种矿产资源的协调勘 查利用，强调的是生态优先、和谐文明的绿色勘查。 3 煤炭综合勘查模式的构建 3.1 确立原则 煤炭综合勘查是一个技术经济问题，各类技术 手段的使用条件和所能解决的问题不同，应根据工 作区具体的情况选择不同技术手段的匹配，并能够 综合运用，必须强调具体情况具体确定，更不能脱 离工作区作业条件和当前技术装备水平。应遵循以 下原则 a. 根本性原则 是煤炭综合勘查的核心原则， 应根据勘探目标和任务，从工作区的地形地貌、地 质构造、煤岩物性条件出发来组合最佳技术手段。 b. 实用性原则 是煤炭综合勘查的基本原则， 应充分注重技术方法的适用条件和应用效果，注重 试验工作，正确组合布置方式，灵活应用施工方法， 合理确定工程部署和施工方案。 c. 综合性原则 煤炭勘查应充分利用各类技术 手段的优点，采用新技术、新装备，以提高勘查地 质效果为根本，注重相互之间的配合和验证。 d. 兼顾性原则 煤炭勘查应坚持以煤为主、综 合勘查、综合评价工作原则，同时做好与煤伴生的 其他矿产的勘查评价工作。 e. 环保性原则 煤炭勘查应坚持生态保护第 一，树立绿色环保勘查理念，结合实践，严格落 实施工生态环境保护措施，做好依法勘查、绿色 勘查。 f. 精细化原则 煤炭勘查实施应理清问题、突 出重点，做好技术路线规划，重视三边地质工作。 g. 服务性原则 煤炭勘查实施应为煤炭与煤层 气等伴生资源的合理开发、安全开采提供服务。 h. 经济性原则 煤炭勘查实施应提高资金利用 率，降低投资风险，综合勘查获取最佳地质效果。 3.2 构建流程 煤炭综合勘查已成为当前煤炭地质勘查和研究 的重要方向，本次结合以往施工经验，提出了以下 煤炭综合勘查模式构建工作流程图 2。 4 实践及应用 结合典型工程实例，笔者介绍了地质地貌条件 图 2 煤炭综合勘查模式构建流程图 Fig.2 Construction flow chart of coal comprehensive exploration mode 复杂地区的深部新区煤炭综合勘查模式，说明勘查 技术方法在深部新区找煤和煤炭勘探中的有效组合 应用及其取得效果，可为同类地区的勘查工作提供 经验借鉴。 4.1 勘查区特点 勘查区位于陕西省黄陇侏罗纪煤田西南部，面 积 730 km2， 地处鄂尔多斯煤盆地西南缘地带， 属掩 盖式含煤区，含煤地层为中侏罗统延安组。为了对 该区煤炭、煤层气资源的赋存情况和经济意义做出 评价，迫切需要开展煤炭勘查工作。该区具有以下 几个特点 ① 以往煤炭地质工作程度低，属于空 白区，资料匮乏；② 区域成煤环境稳定性较差，煤 炭赋存规模推测有限； ③ 煤系沉积基底构造控煤明 显，但形态复杂；④ 煤层埋藏较深，上覆白垩系巨 厚层状砾岩；⑤ 地形地貌复杂，沟壑纵横，侵蚀冲 刷强烈；⑥ 资源勘探风险高，需要合理的经济技术 路线。 4.2 综合勘查模式 4.2.1 勘查模式构建 工作区的勘查模式构建首要任务是寻找煤炭资 ChaoXing 44 煤田地质与勘探 第 46 卷 源。首先从区域地质背景出发，充分利用区域地质、 物探资料分析研究聚煤规律和赋煤构造格局，分析 确定勘查类型二类二型和资源组合煤炭-煤层气 页岩气组合。针对复杂的地震地质条件和地形地 貌条件，在充分开展地震野外试验工作的基础上， 选择以“物探二维地震勘探快速扫面、分析评价 资源前景，钻探点面结合、有利区块重点勘查” 为主，同时辅助遥感解译、地质填图、测井工程、 气测录井等多种勘查方法手段的综合勘查模式 图 3。 同步切实做好林区施工生态环境保护措施。 另外针对深部瓦斯、地温、地应力等问题加强测试 化验工作。 图 3 典型地质地貌条件复杂深部新区煤炭综合勘查模式 Fig.3 The coal comprehensive exploration model in typical geological and geomorphic conditions 4.2.2 过程精细控制 a. 调研分析论证环节，加强区域地质和聚煤规 律的研究工作。研究表明影响含煤性的主要因素为 成煤期的古地貌和古沉积环境，尤其沉积基底古地 貌构造形态是关键，凹陷区煤层沉积厚，隆起区 煤层沉积薄或无沉积，规律性明显图 4。 b. 关键技术试验环节，一方面针对复杂的地震 地质条件和地形地貌不利因素，充分开展地震野外 试验工作，合理地布设地震测线。按照“避高就低、 选择良好的激发条件”的数据采集原则，打破常规 采用往沿沟谷非规则布线弯线方式布设图 5， 缩小接收道距、加大排列长度、增加覆盖次数，尽 可能趋利避害。且遵循以下原则① 地震测线尽量 垂直地层走向，大多数测线为近南北向；② 主测线 之间通过支沟布设联络线或相交，尽可能形成一定 测网密度， 且相交测线在施工中保证有一定的重叠， 以便对地震剖面进行对比、追踪；③ 要求在具体施 图 4 勘查区含煤地层延安组沉积断面示意图 Fig.4 Deposit section of Yan’an ation in the exploration area ChaoXing 第 3 期 舒建生 煤炭地质综合勘查模式的构建与应用 45 工过程中根据需要，及时补充开展野外试验工作。 另一方面重视物探钻探对比， 做好资料的精细解释， 做到地震勘探边施工、边处理、边解释，并与钻探 紧密结合，取得好的勘查效果，确定工作区煤层反 射波的地震判识标志，达到精细勘探的目标图 6。 图 5 勘查区勘查工程布置及分步实施示意图 Fig.5 Exploration engineering layout and step by step imple- mentation in the exploration area c. 技术路线规划环节，注重降低投资风险，做 到了分期分批有序实施图 5。具体施工顺序如下 图 6 典型含煤段在地震时间剖面上的反映 Fig.6 Reflection of coal seam in the seismic time profile ① 第一阶段煤炭地质填图。 了解地表地质构造 特征，指导物探工作。 ② 第二阶段实施地面物探。开展完成二维地 震勘探的扫面工作， 大致查明构造形态和煤层展布 规律。 ③ 第三阶段开展钻探验证。 分批施工适量基准 钻孔和验证钻孔，前者为地震勘探精细解释提供参 数，后者进行物探成果的验证，目的初步确定煤层 特征规律、资源组合类型、标定目的层位，评价勘 查前景，筛选有利区，优化勘查设计。 通过实践证明，区内含煤地层和煤层呈不连续 片状分布，主要受到含煤地层沉积基底三叠纪古地 形的控制规律明显，在沉积基底古隆起区域较薄或 缺失，凹陷地带沉积较厚。其中在东部地区煤层埋 藏相对较浅，构造简单，认为具备进一步工作的价 值，建议开展煤炭、煤层气普查；西部地区煤层埋 藏较深大于 1 500 m，构造复杂，综合区内地形、 交通、经济等因素，认为不具备进一步工作的价值， 建议暂缓。 ④ 第四阶段开展有利区的煤炭普查工作加密 钻探施工，筛选勘探目标区。 ⑤ 第五阶段完成目标区的煤炭综合勘探工作 全面实施煤炭地质、煤层气页岩气勘探、水文地 质、工程地质等钻孔，加强开采技术及其有益矿产 探查、测试化验工作。 4.2.3 勘查效果 通过勘查，查明了工作区煤炭、煤层气资源赋 存情况，优选目标区，最终提交煤炭勘探报告，获 得的煤炭资源量能够满足规范对建设大中型矿井的 要求。 5 结 论 a. 立足地质构造条件和技术创新成果，确立了 “快速扫面、点面结合、综合勘查”的工作思路，提 出了煤炭勘查综合模式构建原则和流程。突出勘查 技术手段的综合应用、有序实施和精细控制；突出 煤炭与煤层气等伴生资源的协调勘查和综合评价； 突出强调保障绿色安全勘查开发的开采技术条件的 探查研究。 b. 通过典型地区的煤炭勘查历程表明，深部新 区的煤炭资源勘查应从区域地质背景、可能资源组 合类型入手，选择以“物探快速扫面、分析评价资 源前景，钻探点面结合，有利区块重点勘查”为主， 同时辅助多种勘查方法手段的综合勘查模式，工作 关键是强调钻探、物探地震勘探过程精细控制和 技术路线规划，提高勘查效益，规避投资风险，可 为同类地区的勘查工作提供经验借鉴。 c. 煤炭地质综合勘查模式的构建与应用能够 ChaoXing 46 煤田地质与勘探 第 46 卷 为煤炭、煤层气及伴生矿产资源的合理开发利用， 保障煤矿建设与生产提供完整、详实的信息数据， 具有重要的现实意义。 参考文献 [1] 杨起. 煤地质学进展[M]. 北京科学出版社，1987. 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