新时代背景下煤炭绿色勘查技术体系研究

2018-07-04潘树仁潘海洋谢志清程爱国陈美英殷榕蔚

中国煤炭地质 2018年6期

潘树仁，潘海洋，谢志清，程爱国，王佟，陈美英，殷榕蔚

(1.中国煤炭地质总局，北京 100038； 2.中国煤炭地质总局勘查研究总院，北京 100039)

0 前言

煤炭是我国的主体能源和重要工业原料，煤炭在一次能源消费中仍将长期占主导地位。在未来很长一段时间内煤炭依旧是最安全的、保障性最好、供应最稳定的能源。但是，煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等问题没有得到根本解决，目前“黑色煤炭”向“绿色煤炭”的转化问题是迫切需要克服的世界性难题。我国现正在建设“蓝天常在、青山常在、绿水常在”的美丽中国，因此必须坚定不移贯彻执行“十九大”报告提出的创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，坚持青山绿水就是金山银山，坚持节约资源和保护环境的基本国策，统筹“山水林田湖草”系统治理，实行最严格的生态环境保护制度，推进绿色发展方式与生活方式。煤炭地质勘查作为贯穿整个煤炭产业开发全过程的基础性与重要性地质工作，实现绿色煤炭地质勘查将推动煤炭行业绿色发展。

1 煤炭勘查研究进展

1.1 煤炭地质理论研究进展

我国地质学者在借鉴苏联相关经验的基础上结合我国煤炭资源禀赋特征，将我国煤炭地质理论提升到了前所未有的高度，为煤炭工业发展奠定了理论基础。20世纪50年代煤田地质学中主要以地槽学为基础进行大地构造、成煤原因、地层学研究；自60年代始，李四光、陈国达等创立的地质力学、地洼学等学说相继问世，并为后期我国煤炭地质理论的发展提供支撑[1]。如幕式聚煤作用[2-3]、海侵体系域成煤[4]、海侵事件成煤作用[5-6]、海相层滞后阶段聚煤[7]等基于层序地层分析的成煤模式和聚煤作用理论；煤地质学和系统论结合形成的多元成煤理论体系[8]，即多个层序旋回的泥炭沼泽体系的叠置超厚成煤层理论[9]，以及异地堆积、多层序叠置的断陷盆地与坳陷盆地超厚成煤理论[9-10]；厘定了构造控煤样式，提出了构造对煤的形成环境、沉积、聚集、赋存状态全过程影响的构造控煤理论[11～19]；系统分类煤田滑脱构造，推覆体下找煤取得重大突破[20～21]。煤炭基础地质理论的研究为煤炭资源勘查提供了依据。

1.2 煤炭勘查技术进展

煤炭地质勘查旨在以煤炭为主，对与煤共伴生矿产进行综合勘查、综合评价。根据勘查区的地形地质物性条件，因地制宜地选择遥感、钻探、物探、测试、测绘等勘探技术手段，以最少的投入获得最佳的地质效果为目标，综合分析各种勘查手段获得的信息，对煤炭资源进行综合勘查、综合评价[22～23]。随着高光谱遥感技术成功应用于遥感地质找矿，地质勘查遥感系统逐步完善，形成了“物-化-遥”一体化的立体地质勘查技术体系[24]。目前已经形成了以高精度地球物理勘查技术、煤炭资源遥感技术、快速地质钻探技术、煤矿区环境遥感技术等关键技术为核心的煤炭地质综合勘查技术体系[25～26]。

2 煤炭绿色勘查内涵

2.1 绿色勘查的定义

煤炭绿色勘查是指以“青山绿水就是金山银山”“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念为指导，综合考虑勘查区的生态环境、勘查成本、勘查劳动强度，合理选择节约、高效的勘查技术手段，综合开展煤系多矿种的协同勘查与综合评价，最大限度降低对生态环境的扰动和影响，最大限度的降低勘查成本及勘查劳动强度，以最少的成本取得预期的地质信息与成果。包含对已知的煤炭资源勘查、开发过程中开展的补充性勘查、以及对未知煤炭资源进行高效、科学、节约的找矿工作。

2.2 绿色勘查的原则

绿色勘查是一项系统工程，需要集成理论创新、综合采用多项技术来实现[1]。煤炭绿色勘查应充分利用现代数据分析与挖掘技术，对区域性的地质资料进行综合分析，最终实现“数据勘查”“智慧勘查”，并在此基础上对数据勘查结果进行工程验证[27]。在整个勘查过程中，应坚持：(1)勘查工程协同布置、技术互补原则：保证最少工程投入，取得最多的地质信息；(2)勘查手段的合理高效、经济节约原则：通过前期对地层、构造、沉积特征、聚煤规律研究，有目的的选择合适的工作手段，充分考虑勘查的技术经济合理；(3)环境扰动与环境修复并行原则：绿色勘查对环境非绝对零污染、零破坏，在满足环保要求、技术经济合理的条件下，应该最大限度降低环境扰动，最大限度的修复受到扰动的环境；(4)工作环境“以人为本”的原则：绿色勘查过程中应坚持“以人为本”，勘查设计、勘查施工注重勘查工作者投入劳动效率的最大化，合理设立勘查方案，在保证预期成果基础上降低勘查工作的劳动强度。

3 煤炭绿色勘查基本要求

3.1 绿色勘查理念要求

绿色勘查需同时推动勘查技术与勘查理念的革新，将绿色勘查理念与先进的勘查技术结合起来，并贯穿于煤炭全产业链，统筹解决煤系、煤盆地矿产协同勘查、开发及在此过程中地质灾害防治、矿山环境恢复等，做到煤炭资源绿色勘查、绿色开发、绿色利用、恢复绿色。

3.2 绿色勘查技术要求

通过勘查技术的革新推动煤炭地质勘查往绿色勘查转变并非狭义的运用高新技术，而是运用先进、成熟的、经济、合理的勘查技术。鼓励针对前沿性勘查技术的研发与转化，利用最新测井、钻井、航空物探等勘查技术，综合布置勘查工程，做到一种工程多种用途。如：一孔多用技术、多分支井技术等。同时，应充分考虑勘查过程中技术局限性与运用成本，取长补短、因地制宜的选择最优的勘查技术组合。利用绿色环保可替代技术，如利用物探、浅钻等技术替代钻探、槽探技术等。

3.3 绿色勘查流程及“三边”工作要求

改变勘查工作目的、任务、设计、施工、评价等工作思路，从原始的寻找、评价煤炭资源提升至开采、利用煤炭资源，以及后期的恢复煤炭资源勘查开发利用引发的环境问题上来。以寻找绿色煤炭资源为煤炭资源勘查的目的[28]，以数据勘探、智慧勘探思维指导煤炭勘查过程中“三边”工作，注重勘查过程中地质信息的收集、汇总、分析研究，以最小的投入获得最多的地质信息成果。

3.4 绿色勘查法律法规保障要求

在推动绿色勘查过程中，必须做到“谁施工，谁恢复，谁治理”的原则，明确责任。同时，推动煤系矿产综合勘查、综合评价，煤盆地多种矿产协同勘查标准、法规等制定工作，2006年国务院颁布了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》(国办发[2006]47号)，国土资源部印发了《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》(国土资发[2007]96号)等文件，对煤炭与煤层气资源综合勘查提出新的要求，有力地促进了煤炭与煤层气资源的综合勘查开发，也为多矿种综合勘查提供了参考。

4 煤炭绿色勘查技术体系

通过60多年煤炭地质勘查实践，我国已经形成了具有中国煤田特色、国际一流的煤炭地质综合勘查体系，总结出了一整套煤炭地质综合勘探理论和方法[29]。新时代煤炭资源绿色勘查技术体系应以完善的煤炭勘查理论体系为基础，引入“绿色发展理念”，参照现行的勘查标准选择合适的勘查工程技术，对煤炭资源进行绿色勘查与评价、形成可共享、可转化的勘查成果。煤炭绿色勘查技术体系包含：煤炭绿色勘查理论体系、煤炭绿色勘查工程技术体系、煤炭绿色勘查标准体系、煤炭绿色勘查评价体系、煤炭勘查绿色恢复体系(图1)。

4.1 煤炭绿色勘查理论体系

煤炭勘查理论体系是以层序地层学、聚煤规律、构造控煤与控煤构造样式等理论为基础的理论体系，结合煤盆地动力学分析，煤系层序地层高分辨研究，陆相、海侵成煤模式等研究成果，形成煤炭资源精准预测、成煤环境精确还原、成煤过程精准推演、聚煤规律精准描述、煤炭资源质量精细分类等量化理论体系。

4.2 煤炭绿色勘查工程技术体系

煤炭勘查工作布置过程中，需针对不同地形地质物性条件，合理选择地质填图、山地工程、高分辨率遥感、物探、钻探、化验测试等勘查手段，科学布置各项勘探工程，综合分析研究各类地质信息，编制数字化煤炭地质勘查报告。勘查工程技术体系包含先进、成熟的遥感技术、物探技术、钻探技术、分析测试技术、测井技术，以及信息化技术。煤炭资源勘查信息化技术应包含地勘成果数据收集、挖掘、分析及处理技术。

4.3 煤炭绿色勘查标准体系

我国煤炭资源勘查标准体系以《固体矿产勘查工作规范-矿产地质》(GB/T33444-2016)、《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215-2002)为核心，以地质填图、遥感、地震、电法、测井、水文地质、煤质评价等专业规范为补充，形成了完善勘查标准体系，推动原有的规范制修订，引入“绿色勘查”理念，合理勘查工程替代，以最低的勘查工程投入取得最好的勘查效果，推动绿色勘查技术体系建设。

4.4 煤炭绿色勘查环境恢复技术体系

煤炭勘查对环境扰动是无法规避，随着勘查技术发展勘查工作对环境的影响逐渐减少。勘查过程中应严格进行环境修复与评价工作，环境的修复与保护应贯穿勘查整个过程，地表勘查场地布置、工程施工中固体与液体废弃物等对环境的影响等应在勘查设计、施工过程中予以考虑，在勘查结束后予以恢复，将对环境扰动影响降至最低。煤炭绿色勘查环境恢复技术体系包含勘查过程中固体废弃物处理技术、土地复垦技术、植被恢复技术、泥浆处理技术、钻孔封孔技术等。

图1 煤炭绿色勘查标准体系框架Figure 1 Coal green exploration technological system framework

4.5 煤炭绿色勘查评价体系

煤炭资源勘查应注重地质信息成果、勘查成本等评价工作。勘查设计施工前应系统的进行区域地质成果总结与勘查区环境评价工作，依据勘查目的，合理选择对环境扰动小、成本合理、高效的勘查手段，进行勘查工作。并在勘查工作结束后，进行环境修复，对勘查获得的煤炭资源从开场技术条件、煤质等方面进行绿色评价[28]。

5 结论

煤炭资源勘查是一项系统工程，绿色勘查理念的引入，将对煤炭地质勘查过程地质信息的采集、汇总、解释、评价工作流程、技术手段及方法产生变革。注重勘查过程中“三边”工作，充分考虑煤炭勘查过程中环境约束、成本约束，以最低的环境代价、成本投入取得最佳的地质勘查成果。同时，沉积盆地内多矿种协同勘查，煤系资源的综合勘查，以及通过运用“大数据”“互联网+”技术进行的“数据勘查”“智慧勘查”，将成为煤炭地质勘查发展方向，对勘查成果的研究、评价、共享、运用将贯穿整个勘查过程。

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