新时代煤炭地质勘查技术及发展方向思考

赵 平

(中国煤炭地质总局，北京 100039)

习近平总书记在十九大报告中指出：“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”，“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，像对待生命一样对待生态环境，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，形成绿色发展方式和生活方式，坚定走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，建设美丽中国，为人民创造良好生产生活环境，为全球生态安全作出贡献”，这是新时代煤炭地质勘查技术研究遵循的指导思想。

我国是一个“富煤、少气、贫油”的国家，全国2 000 m以浅煤炭资源总量5.82万亿t，保有资源储量1.94万亿t[1]。煤炭作为我国主体能源的地位不可撼动[2]，2017年我国煤炭消费量占能源消费总量的60.4%[3]。我国以煤炭为主的能源结构在短时间内不会发生根本性变革，预计到2020年煤炭消费比重仍将维持在58%左右[4]。

煤炭地质工作经过65a的勘查基本查清了我国煤炭资源的家底，支撑了国民经济发展和大型煤炭基地建设，保障了国家能源安全。21世纪以来，煤炭地质工作由单一找矿发展为煤炭开发提供全产业链地质保障服务，取得了一系列创新成果[5]。形成了适应中国煤炭地质特点和煤炭工业要求的煤炭地质综合勘查理论与技术新体系[6]。

1 煤炭地质勘查技术的新进展

1.1 煤炭地质综合勘查理论

以煤为主、综合勘查、综合评价是新时代煤炭地质勘查的新特征。在新形势下，煤炭地质科技工作者提出了 “探煤为主、同步探气、协同勘查、综合评价”的多能源协同勘查理论[7]，研究建立了含煤盆地多能源叠合成藏模式。在地质勘查工作中，将煤系作为一个系统进行整体研究、立体勘查、综合评价。做好煤和煤系气及其它共伴生矿产资源等的协同勘查，不仅可以节约勘探时间，提高开发效率和效益，更重要的是改变了单纯勘查煤炭资源的传统模式，实现了煤系多目标多能源矿产综合勘查。这一理论有效指导了我国煤与煤系多能源资源潜力评价与协同勘查，在西北地区取得了很好的找矿效果。

1.2 煤炭地质综合勘查技术新体系

煤炭地质勘查已经形成了针对不同地域、不同地质和地球物理条件，空天地一体的勘查技术和方法，建立了具有中国特色的“中国煤炭地质综合勘查技术新体系”[6]。该体系涵盖了煤炭资源勘查、矿井建设、煤矿开发、采后治理等多个方面，主要包括煤炭资源遥感地质填图、高精度地球物理勘查技术、快速精准地质钻探技术、煤炭资源勘查信息化技术、煤矿区环境遥感监测与治理技术、煤层气勘查开发技术、煤炭测试与化验技术等，有力推动了我国煤炭资源勘查技术的跨越式发展，为新时代中国煤炭地质勘查事业绿色、持续、高效发展奠定了基础。

1.3 绿色煤炭资源评价技术

我国现有能源体系存在着发展不平衡、不协调、综合效率不高的问题。针对国家推进生态文明建设，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的要求，国内一些学者提出了“绿色煤炭资源”评价的理念[1，8-9]。绿色煤炭资源是指在当前先进技术条件下，资源禀赋条件适宜，能够实现安全高效开采、生态环境友好，适宜清洁高效利用，具有经济竞争力的煤炭资源。目前初步建立了绿色煤炭资源评价指标体系[8]，开展了绿色煤炭资源评价。绿色煤炭资源评价技术及指标体系既考虑了资源本身的赋存条件、禀赋特征，更考虑了资源的开发条件和利用难度，以及环境影响等相关问题，对绿色煤炭资源开发与利用具有重要指导作用。

1.4 矿井水害勘查防治与矿山灾害救援钻探技术

我国已经形成了系统的矿区地下水勘查和矿井水害类型划分的理论和技术体系[10-11]，实现了矿井水隐蔽致灾精细探测和灾害异常区块的主动改造，运用多分支水平井注浆加固煤层顶底板技术，实现了水害防治。煤矿顶板突水的预防方法目前主要以限厚开采及预疏降为主，在研究导水裂缝带高度及含水层富水性的基础上，采用防治方法预防顶板突水水害，已取得了很多成功的案例，形成了大型地表水体下采煤防治水等关键技术。在底板水害防治技术方面，已经形成了带压开采、疏水降压、底板改造等多项关键技术。

矿山灾害救援钻探技术最新进展主要包括地面快速垂直孔钻进技术、救援钻孔定向钻进技术、救援钻孔护壁技术、救援孔准确定位技术，能够在地下含水层、破碎地层、矿山采空区、松散地层及流沙层、坚硬砂砾岩层等各种复杂地质条件下快速、准确、安全钻进及成孔。救援钻孔分为小口径地面探测孔，主要是实现地面快速观测、信息传递及营养液的输送；大孔径救援孔则是实现井下被困人员快速提升。中国煤炭地质总局特勘中心在我国多起矿难中运用该技术成功实现了救援。

1.5 煤矿区环境治理与生态修复技术

近年来我国在采矿对地表生态环境影响的预测与诊断技术取得突破，提出了矿区沉陷变形、GPS/InSAR/数字近景摄影/三维激光扫描等监测关键技术[12]，提出了一套实时、自动、精准提取矿区植被退化、土地覆被变化、水资源变化等生态环境灾害信息的技术方法，建立了矿区生态环境灾害预报预警、生态保护与恢复决策支持系统[13]。

针对西部高强度开采产生的植被退化、土地资源破坏、水土流失加剧等生态破坏问题，研究植被品种筛选与快速繁育、矿区植被快速恢复、生物多样性的稳定等技术；针对东部矿区潜水位较高、大面积塌陷积水区的湿地生态恢复问题，研究防止洪涝侵袭，控制沉陷水位，塌陷积水区规划与疏浚、水污染控制工程、水生生态群落选育与构建工艺、生态与旅游开发模式等立体化修复技术[14-15]。这些技术的研发成果将为矿山环境修复治理提供保障。

2 新时代煤炭地质工作面临的形势与任务

2.1 新时代煤炭地质工作面临的形势

在习近平新时代中国特色社会主义思想的指引下，党和国家各项事业开启了新征程。生态文明建设纳入了“五位一体”的总体布局，“四个全面”的战略布局正在稳步推进，创新、协调、绿色、开放、共享五大发展理念正在深入贯彻，绿水青山就是金山银山的理念已经全面融入建设美丽中国的进程。

国家开展矿业权出让制度改革试点，实行矿业权竞争性出让、开展矿产资源权益金制度改革、正式取消地质勘查资质等举措，为地勘市场发展提供了前所未有的机遇。煤炭地质单位作为煤炭行业的技术服务商和工程承包商，一直处于整个行业的上游，煤炭行业的去产能和供给侧结构调整更是冲击传统煤炭地质单位，这对我国的煤炭地质勘查工作无疑是一个巨大的挑战，也倒逼传统煤炭地质单位依靠科技创新实现转型升级。

2.2 新时代煤炭地质工作的主要任务

(1)保障国家能源安全，实现“两个一百年”奋斗目标

煤炭是国家的主体能源，能源有效供给是实现“两个一百年”奋斗目标的物质保障。煤炭地质工作需紧紧围绕“两个一百年” 的奋斗目标，依据2035年和21世纪中叶两个时间节点国家对低碳绿色能源的要求，将保障能源的供给安全、经济安全、生态环境安全和科技安全作为首要任务。

(2)推进绿色煤炭资源勘查评价，构建清洁低碳、安全高效的现代能源勘查与评价体系

煤炭是清洁的资源，完全能够实现绿色开发与利用。丰富绿色煤炭资源的内涵，推进绿色煤炭资源开发与科学利用，改变社会上一些对煤炭“污染严重”的认识。因此，新时代煤炭资源勘查工作重心主要面向建立绿色煤炭资源勘查、开发、利用、修复的技术理论体系和寻找新的绿色煤炭资源基地两个方面。勘查工作要以提升绿色资源勘探比重，绿色资源储量梯级进补，扩大绿色资源总量为重点，支撑绿色煤炭资源开发、生态文明建设与新型能源体系的建立。

(3)确立煤炭不仅是燃料，更是原料的理念

煤炭是我国重要的一次能源，也是煤化工的基础原料。煤炭作为能源燃料要改变分散式、粗放式的燃煤方式，最大限度的减少颗粒物及二氧化碳等污染物的排放，实现绿色、洁净利用。另一方面，煤炭是主要的化工原料，国内已经形成具有自主知识产权的煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇等新型煤化工产业竞相发展的格局。以实现煤炭资源利用、转化效益和附加值最大化。因此，开展煤质精细研究与煤的综合利用研究是保障煤炭既作为能源燃料又作为煤化工原料被充分利用的基础。

(4)树立大地质观，构建“地质+”，助力国家生态文明建设

国家经济建设、社会进步与地质工作息息相关，新时代生态文明建设作为“五位一体”发展战略的重要一环，生态建设和环境治理必将成为地质工作的重点。煤炭地质工作应积极研究服务于“大地质”事业的关键技术，积极适应国家强化对矿产、森林、草原、湿地、农田、湖泊等自然资源的管理形势，加快地质工作由单一找矿向“山水林田湖草海”自然资源一体化调查转变，打破传统的地质调查和评估工作，构建地质工作与“山水林田湖草海”资源调查相适应的工作体系，搭建“地质+” 平台，提供用武“大空间”。

3 煤炭地质勘查技术发展方向

3.1 绿色煤炭资源勘查评价与绿色安全开采的地质保障技术体系

新时代煤炭地质勘查一方面要进一步开展煤、煤系、煤盆地共伴生矿产资源的协同勘查，另一方面要紧随煤炭开发技术革命，把矿山地质保障工作作为煤炭地质工作的重要发展领域，建立绿色煤炭资源勘查评价与绿色安全开采的地质保障体系，勘查与煤炭精细利用的技术标准体系[16]。煤炭地质工作要发挥自身优势，既打好资源勘查的运动战，又要打好矿井地质保障的阵地战，积极为煤矿提高“科学产能[2]”做好保障，由资源保障为主向资源保障和安全生产保障并重转变，由以煤为主向煤、水、气、工、环并重转变；由地面地质向地面地质和井下地质并重转变。在勘查技术方面加大空天遥感数据、高精度多维地球物理勘探数据、精细钻探数据以及样品测试化验[17]数据的高度融合，实现复杂地质体透明和可视化解译。

3.2 服务于煤和煤系气等共伴生矿产资源协同勘查与开发的地质保障技术

煤与煤系气(煤层气、煤系页岩气、煤系致密砂岩气等)同源共生[18]，煤系气赋存于煤层及附近岩层中，我国潜在资源量初步预计在90万亿m3以上。煤炭开发会破坏煤系气资源，造成资源的浪费、破坏环境、影响煤矿安全生产。此外，煤中还发育镓、锗、锂等“三稀”金属矿产，煤系中还发育有铀矿、黏土矿、铝土矿等其他矿产，资源潜力也很大。

目前煤系多能源矿产与共伴生矿产勘探开发由不同单位完成，一方面是多单位多次进场勘查，另一方由于任务和目标不同造成资料相互保密，无法实现矿区、井田内多矿产综合勘查、综合评价，最终造成无法综合规划、综合开发利用的局面。新时代煤炭地质单位要充分发挥自身长期研究煤和煤盆地地质的优势，按照国家建设节约型社会的要求，进一步加大创新，建立煤系多能源矿产与其它共伴生矿产探采一体化地质保障技术体系，实现煤、煤系、煤盆地多种矿产综合勘查、协同开发，由资源勘查向开发地质延伸，打通上下游，延长产业链。

3.3 关闭矿井和采煤沉陷区综合治理与利用技术体系

关闭矿井与煤矿采空沉陷区治理是城市发展和生态文明建设的新方向，也为煤炭地质工作提供了新的领域。以往由于对关闭矿井与采煤沉陷区的综合治理与空间利用重视不够，加之煤炭去产能，又有一大批煤矿被关闭[19]。煤炭地质队伍要重点开展对典型关闭矿井与重点采煤沉陷区的研究调查，建立对不同资源禀赋、不同地质条件、不同开采方式、不同自然环境、不同投资方式、各种环境地质问题的多元化治理模式，形成基于多因素条件的关闭矿井和采煤沉陷区综合治理、环境再造与资源利用的技术体系。

3.4 构建“地质+”平台服务生态文明建设的地质保障体系

地质与人们的日常生活、行为联系紧密，要研究地质学与人们改造自然活动的关系，扩大地质工作的服务领域。构建“地质+”平台，打破行业壁垒，重塑煤炭地质产业结构关系，拓展产品和技术边界，服务生态文明建设。应着力从以下四个方面进一步重视和加强“地质+”：一是加强为煤炭绿色开发和精细利用以及灾害评估、调查、监测、治理、预警等方面相结合的地质基础工作；二是拓展服务于“山水林田湖草海”资源管理与调查的地质工作；三是全面支撑城市、城镇建设的地质基础工作，建立城市地质工作体系，主动服务城市开发建设；四是服务西部生态脆弱区、缺水地区的生态保护和资源开发利用。

3.5 适应“一带一路”地区的能源与矿产地质保障体系

“一带一路”倡议是国家行为，矿业开发是重头戏，既对所在国当地经济发展具有重要推动作用，也对国内矿产资源开发结构调整和稀缺资源的补充具有重要意义，其基础建设和矿业开发将带动测绘、勘查等许多基础性研究与建设项目。深入研究“一带一路”沿线国家和地区地质特征，助力我国地质勘查技术走出去，发挥国内煤炭地质队伍的特色和优势，形成适应“一带一路”地区的能源与矿产地质保障体系，服务沿线国家经济建设，共同构建人类命运共同体。

3.6 落实“互联网+”行动，培育发展新动能

在大数据和共享经济的背景下，互联网产业已经成为创新和发展的高地。建立煤炭地质云平台，实现资料共享、远程控制，勘查工程施工远程指挥是新时代煤炭地质工作谋求发展的新动能。借助“互联网+”实现煤炭地质勘查关键技术特别是关键核心技术和产品升级换代，应从三个方面开展工作：一是建立煤炭地质云平台，完成煤炭资源各项成果数字化、立体化、可视化，建立集展示、交易、交流、合作、共享于一体的科技平台；二是面向政府，面向社会，面向矿山企业提供基于大数据的、精准的、个性化的全方位地质工程技术解决方案，全方位迎合市场、客户要求；三是地质勘查工程向智能化、高端化、服务化、绿色化迈进，借助人工智能实现远程指挥、快速反应、场景模拟、果断决策，形成设备与人员，现场与中心，数据与平台的互联、互动、互补的操控体系。

4 结论

我国的能源禀赋特征注定在相当长的时间内能源仍以煤炭为主。新时代煤炭地质工作大有可为。关键是找准定位，把握方向，重点在创新驱动上做文章，树立“大地质”的理念，着力打造绿色煤炭资源勘查评价与绿色安全开采的地质保障技术体系、煤和煤系气等共伴生矿产资源协同勘查与开发的地质保障技术、“地质+”服务生态文明建设的地质保障技术体系、关闭矿井和采煤沉陷区综合治理与利用技术体系、“一带一路”地区的能源与矿产地质保障技术体系，全面推进“互联网+”行动，培育发展新动能，实现煤炭地质勘查关键技术和核心产品升级换代。

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