如何将课程思政融入课堂

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。

现代高精度勘查技术是在以往勘查工作的基础上，经过进一步创新、发展和集成的新技术。它考虑了我国目前乃至今后需要开展煤炭地质勘查工作的煤炭资源赋存情况、地质条件的复杂性和自然、地理条件的差异性，针对煤炭资源勘查、矿井建设、安全生产、环境保护等不同阶段的地质任务，形成了一系列的综合勘查技术手段和不同的组合。

新中国成立以来，我国煤炭地质勘查工作伴随着共和国的脚步走过由小到大、由弱到强的发展历程，探明煤炭资源储量累计超过1.4万多亿吨，为我国煤炭工业快速、稳定发展做出了重大贡献。在长期的实践中，广大煤炭地质工作者针对我国煤田地质条件特点和煤炭工业建设的要求，积极探索，实施了多种勘查技术与方法，建立了若干勘查规范、规程与文件，推动着我国煤炭资源勘查理论和技术不断发展。特别是世纪之交以来，全国煤炭单位在市场经济体制引导下，通过实施大型煤炭基地、整装勘查项目和煤矿安全生产保障项目、国土资源煤炭资源大调查项目、矿产资源补偿费地质勘查项目和中央财政补助地质勘查项目，开展了一系列煤炭地质高精度煤炭地质勘查技术研究课题，煤炭勘查工作新机制得到有效建立和不断完善，国家经济的高速发展推动国际国内煤炭需求快速增长，促进了煤炭地质勘查工作和国际的快速接轨，为煤炭地质勘查工作注入了新的活力。

半个世纪以来，我国煤炭地质勘查工作者爬山涉水，披荆斩棘踏遍大江南北，深入崇山峻岭、戈壁沙漠和雪域高原，基本查清了中国东部1000m以浅的煤炭资源。除西藏外，在我国西部新疆和云、贵、川等自然条件复杂地区，也达到了较高的勘探程度，使我国煤炭地质勘查关键技术总体处于国际先进水平。但我们还要看到，煤炭在我国能源中所处的位置到21世纪中叶不会改变多大，资源保障的任务仍然很重，而且随着大型煤炭基地建设发展，矿山安全生产和精细开采对地质勘查工作的要求愈来愈高。与世界各主要产煤国相比，我国煤炭资源赋存规律、开采地质条件相对复杂。目前东部地区的勘查重点基本转向巨厚新生界覆盖区、推覆体下、老矿区深部等非常规区块，勘查深度达到1500m，勘查难度进一步加大；西部地区也基本为黄土高原、戈壁沙漠、高寒冻土等自然环境恶劣或生态环境脆弱地区，常规勘查手段的使用受到很大的限制。这些就是我国煤炭地质勘查的现状，当然，也是要解决的重点难题。我们还要清晰地看到今后一段时间，随着煤炭资源勘探的深度、难度的不断加大，煤炭工业现代化程度的进一步提高，采矿业由单一普采向高档现代化综采设备技术发展，对地质构造和煤层赋存情况查明程度的要求愈来愈高，煤炭地质工作的任务更加艰巨。要着重研究煤炭资源遥感技术、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技术等核心技术以及煤炭资源测试化验技术。另外，还坚持“以煤为主、综合勘查、综合评价”的原则，做好与煤共伴生的其他矿产的勘查评价工作，尤其是煤层气和地下水（热水）资源勘查评价及高原终年冻土地带天然气水合物的勘查。

总之，国内经济持续高速发展对煤炭地质勘查工作提出更高的要求，煤炭地质理论的进展为煤炭资源勘查注入新的活力，以三维地震和3S技术为代表的新技术手段推动煤炭地质勘查向深度和广度两方面突飞猛进地发展。为适应中国煤炭地质条件的复杂性和自然、地理条件的差异性，使用单一勘查技术手段难以解决复杂地质条件下的勘查目标，近年来煤炭地质单位进行了大量专题科研和勘查工程实践，系统总结形成了适应中国煤田地质特点和煤炭工业要求的煤炭地质综合勘查创新思路与理论体系，为煤矿建设提供了理论与技术保障，对提高我国煤炭资源保障能力、促进煤炭工业可持续发展具有重要意义。

站在当今全球地质勘查技术发展的高度看，我们原有的许多勘查理论和技术已落后，与时俱进是永恒的主题，煤炭工业在国民经济中的地位决定了今后煤炭地质勘查工作仍将长期贯穿于煤炭工业和国民经济社会发展全过程，既要担负提供新的资源保障的重任，又担负为煤炭开发、利用、安全和环境保护提供地质服务的责任，还要考虑资源节约。勘查的难度大了，责任重了，精度要求也更高了，本书既是对前人地质勘查技术成果的进一步总结，也是对新技术的研究展望。

针对煤炭地质勘查研究存在的问题，可以看出，我国煤炭地质勘查虽然研究成果较多，但是由于手段多样化、技术的差异性、区域地质条件不均性以及实际操作的差别造成了以上存在的几个问题，综合分析来看，我国煤炭地质勘查技术与方法仍需加强以下几个研究方向：

1.煤炭地质勘查阶段划分研究需要重新厘定

我国现行的勘查阶段划分仍然沿袭前苏联的四分法。但是，从目前情况看，勘探阶段对矿井地质条件的查明程度与安全高效矿井建设的需求依然有很大差距，难以满足市场经济条件下煤炭工业建设规划需要。实际上，煤炭地质勘查是为矿井建设和生产服务的，勘查技术主要进展、矿井开采地质条件综合勘探效果更多的体现在矿井生产实践验证中。因此，包括建井和生产阶段的补充勘探是勘查工作的继续，无疑属于煤炭地质勘查范畴。建议将煤炭地质勘查工作划分为5个阶段，制定补充勘探阶段的工作程度、技术标准，并将其纳入重新修订的煤炭地质勘查规范中去。

《煤、泥炭地质勘查规范》中，要求煤炭地质勘查遵循以煤为主、综合勘查、综合评价的原则。但是，在煤炭资源地质勘查手段、工程量布置和控制程度等方面上，均是以钻探手段为主要依据，按照几类（针对构造复杂程度）几型（指煤层稳定程度）确定勘探类型，对最终阶段即勘探（精查）阶段的要求也仅是“详细查明先期开采地段内落差等于和大于30m的断层、详细查明初期采区内落差等于和大于20m（地层倾角平缓、构造简单、地震地质条件好的地区为15～10m）的断层”。

深部煤炭资源的赋存条件，一般情况下要比浅部复杂；新建矿井多为高产、高效矿井，综合机械化生产对煤矿地质工作提出了更高要求，包括查明断距3～5m的断层、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空区的空间分布等。因此，现行规范对于深部煤炭资源地质勘查的手段比较单一、勘查精度要求整体偏低。

如何提高勘查精度，从规范上提高精度要求，成为当代煤炭勘查工作解决的前沿问题。

2.加快煤炭空白区勘查，满足优质煤炭基地建设和矿井生产接替需要

我国西部煤炭地质勘查空白区相对于东部较多，其勘查程度低，开发工作滞后，经济可采储量严重不足，具有重要的勘查潜力。因此，煤炭地质勘查要以新的成矿理论为指导，采用先进的勘查技术手段和设备，对该类型地区进行研究，及时准确地发现新的煤炭资源，为国家经济安全发展提供新型能源基地。

3.加大深部煤矿床精细勘探技术研究

由于勘查程度低，对深部煤炭资源赋存状况和地质条件掌握程度差。从已进入深部生产的矿井看，随着采煤深度增加，高水压、高地温、高地压、高瓦斯问题日趋严重，地质构造愈来愈复杂。未来深部矿井均是高产高效矿井，为开发利用深部煤炭资源，将开发风险降低到最低限度，必须掌握煤矿区、矿井、尤其是采区、工作面的地质条件。为此，以物探方法为先导，配合基础地质勘查手段，结合其他勘探手段，提高深部煤岩层精细构造和灾害源探测能力与精度。

4.加快资源勘查、矿井建设、煤气安全开采一体化和环境保护四位一体化研究步伐

煤炭地质勘查是煤气共采的基础。煤田勘查坚持统筹规划、协调开发的原则，从普查阶段开始就将煤层气勘查评价与煤勘查有机结合起来，统一部署、同时设计、同时组织施工，进行一体化勘探、综合评价。对煤层气有利区块开展试井和小井网勘探。煤炭科学研究总院西安研究院研发的地面钻孔煤层绳索取心装备和煤层气含量快速测定技术，大大降低了逸散气的体积，通过实验室适当加温和连续解吸，以提高煤层气解吸速率，在几小时至几天内可以获得煤层气含量。与自然解吸法相比，其结果准确率超过90％。同时，煤炭科学研究总院西安研究院根据我国煤田地质条件和储层物性特征，对从美国引进的煤层气注入/降压试井设备进行改进，配合无污染钻井液，减少了试井工程对储层的伤害，提高了煤层原位瓦斯含量、成分、储层压力、渗透率和原地应力的测试精度。借助自主研发的开放式煤层气试井软件，实现了煤层气工程设计、数据处理、结果分析、报告生成的自动化。

5.与煤伴生的微量元素勘查研究

20世纪50～70年代，煤地质工作者对与煤伴生的U、Ge、Ga等有用元素进行过调查。80年代以来，随着人们对资源开发中环境保护问题的日益重视，查明煤中有害元素种类、含量及分布特点，研究它们的地球化学特性等成为煤炭地质勘查的重要任务之一。赵峰华根据环境质量标准确定了22种与环境密切相关的、需要特别关注的元素，并通过燃煤产物淋滤实验研究了它们的赋存机制。煤炭科学研究总院煤化工研究院对我国不同时代、不同地区的441个煤矿1018个煤样进行了31种微量元素抽样调查，全面地展示了大中型煤矿高硫煤中微量元素分布的基本特征。窦廷焕等研究了东胜－神府煤田16个精查矿井中有害微量元素时空分布，并评价了其环境意义。中国煤田地质总局、原地矿部等一些单位相继完成了全国主要煤矿区煤的物质组成、元素组成、微量元素时空分布规律、赋存状态、富集因素和成因类型调研工作。2000～2003年，中国煤田地质总局与中国矿业大学合作，将煤岩学、煤化学和微量元素地球化学理论与洁净煤技术有机结合起来，开展了中国洁净煤地质研究。通过煤矿开采和煤加工、洗选、燃烧试验，筛分出煤中11种潜在有毒有害元素作为环境评价指标，得出了它们在煤中的危险丰度；研究了潜在有害元素，特别是As和Hg在煤炭资源开发利用全过程中的迁移、富集、转化、再分配，及其对环境与人类健康的影响，为优化洁净煤技术，改善环境质量提供了科学依据。同时，与煤伴生的有益元素成因与成矿机理研究取得较大进展。代世峰等总结了华北和黔西若干煤中微量元素地球化学特征，研究了铂族元素丰度、配分模式及来源。代世峰还研究了内蒙古乌干达煤矿9＃煤层黄铁矿杆状菌落，指出菌藻类等低等生物对Cu、Ni、Zn元素富集有重要贡献。李宏涛等采用多种分析方法，发现东胜煤田砂岩型铀矿床中磁铁矿－黄铁矿－方解石间具有成因联系，认为球状次生磁铁矿是烃类和微生物共同作用的结果，对本区铀矿和油气勘探具有重要的启发作用。樊爱萍等将煤盆地演化与成矿作用结合起来，指出东胜煤田砂岩物性受成岩过程和成岩环境控制，氧化－还原、酸性－碱性过渡带有利于铀元素在直罗组砂岩中富集成矿，这与周巧生等、杨殿忠等对吐哈盆地与侏罗纪煤有关的砂岩型铀矿床成矿作用的研究结论相似。

6.物探手段探测能力和精度急待提高

高产高效矿井建设是以丰富的资源优势、可靠的开采地质条件和先进的采煤设备为前提。随着煤矿生产机械化、集中化水平的提高，生产能力与规模的不断扩大，矿井生产对地质条件的查明程度提出了更新更高的要求。因此，无论是深部资源勘查还是浅部生产矿井补充勘探，精细查明影响矿井生产的主要地质因素是解决采掘方式与地质条件之间彼此适应的问题。据不完全统计，浅部勘探即使地震地质条件适合，三维地震勘探解释H（落差）>10m脆性断层的验证准确率达90％以上，H＝5～10m脆性断层的验证准确率为75％～80％，H＝3～5m断层的验证准确率仅30％～40％。对于地震条件复杂的地区，探采对比准确率更低。层滑断层和H≤3m的脆性断层基本上属于三维地震勘探的盲区。因此，三维地震技术对构造的探测精度和可靠性不能完全满足现代化矿井生产的要求。

目前国内煤炭测井仪器全部为数字测井仪，测井数据在野外采集时便录入计算机。煤炭测井处理解释技术主要包括测井资料数字预处理、岩性识别与分层、断层与破碎带解释、含水层解释；通过测井曲线进行煤岩层对比；进行岩性分析、煤质分析和岩石力学性质计算；在进行煤层气评价时，可应用数理统计相关技术、BP神经网络技术估算目的煤层煤层气含量。

1.测井资料数字预处理

测井资料数字预处理是应用计算机和测井处理软件检查测井数据质量，对测井曲线进行深度取齐、数据纠错、曲线滤波，对测井数据作影响因素的校正、刻度等，求得准确的测井物理参数。

2.岩性识别与分层

应用计算机自动识别岩性和分层主要有概率统计法和岩性判别树法，因符合率低，目前很少采用，现在人们习惯用人机交互法分层识别岩性。

根据不同煤岩层在各种测井方法曲线上的物性特征反映，按照一定的解释原则，可以准确的划分钻孔地质剖面，确定煤层深度、厚度及结构，这一测井解释技术已相当成熟。

煤层解释一般是依据煤层在密度、自然伽马、视电阻率和声波时差曲线上的异常反映特征，即在密度曲线上为全孔最低异常反映，特征十分明显，在自然伽马曲线上为低异常反映，在视电阻率和声波时差曲线上均为高异常反映，便可准确地识别煤层。当有孔壁垮塌扩径影响时，可能会形成似煤异常反映，则应结合钻探、地质等资料综合分析、慎重解释。

确定目的煤层界面常以密度曲线为主，异常半幅值点为解释点；自然伽马曲线异常半幅值点为解释点；视电阻率曲线异常根部突变点为解释点。煤层深度、厚度最终解释成果由各种参数各自解释结果的平均值确定。

薄煤层解释点相应向异常顶部移动。

划分砂泥岩层的岩性主要依据它们在视电阻率、自然伽马曲线上的异常反映特征来分层定性，同时结合其他测井曲线、钻探、地质等资料综合解释。

砂泥岩层的分层点，在视电阻率曲线上为相对异常幅值的拐点，在自然伽马曲线上为相对异常幅值的半幅点。

3.断层与破碎带解释

破碎带在一些测井曲线上通常也有较明显的特征，但具有多解性，必须结合钻探、地质资料综合分析判断。而要确定断层还必须进行煤岩层测井曲线对比，有的破碎带并不一定是断层，只有部分地层缺失或重复才能判定为断层。

4.含水层解释

含水层解释一般是在岩性解释的基础上进行的，在砂泥质地层砂岩（砂层）是可能的含水层，在碳酸盐地层只有岩溶裂隙发育且无泥质充填，才有可能是含水层，同时需要进行扩散测井或流量测井确定真正的含水层。

5.地层对比

用测井曲线进行地层对比的数学方法很多，如应用适应性较好的相关对比法、功率谱分析法、序列剪接法和有序熵法等。目前常用的还是测井曲线形态对比，首先是寻找曲线特征标志确定标志层，利用标志地层在测井曲线上的主要物性特征及各层段的物性组合规律，与邻近正常钻孔进行标志层的追踪对比，达到掌握煤岩层变化规律和摸清地质构造的目的。

煤岩层对比可以确定煤层层位、地层年代、断层、地质标志层层位，研究煤、岩层区域变化规律。

6.岩性分析

目前测井解释中主要使用体积模型来进行岩性分析，相对比较成熟，就是把岩石体积分成岩石骨架、泥质、孔隙（饱和含水）3部分，作为对测井响应的贡献之和，建立相关的测井响应方程，则可求得岩石的砂泥水体积百分含量。

现代煤炭地质勘查技术

式中：ρ、I分别为岩石的密度、自然伽马测井值；ρma、ρsh、ρw分别为岩石骨架、泥质、孔隙中水对密度测井的响应值；Ima、Ish、Iw分别为岩石骨架、泥质、孔隙中水对自然伽马测井的响应值；Vma、Vsh、φ分别为岩石骨架、泥质、孔隙的相对体积。

7.煤质分析

煤的组分是十分复杂的，很难用准确而简单的模型来描述。目前进行煤质分析主要是建立煤层体积模型，即把煤层体积分成纯煤（包括固定碳和挥发分）、灰分、水分（孔隙中充满水）三部分组成，作为对测井响应的贡献之和，并建立相关的测井响应方程，进而求得煤层的体积分数。

现代煤炭地质勘查技术

式中：ρ、I分别为煤层的密度、自然伽马测井值；ρc、ρa、ρw分别为纯煤、灰分、水分对密度测井的响应值；Ic、Ia、Iw分别为纯煤、灰分、水分对自然伽马测井的响应值；Vc、Va、Vw分别为纯煤、灰分、水分的相对体积质量。

为了与实验室的工业分析相比较，一般将体积分数转换成质量分数：

现代煤炭地质勘查技术

式中：Qw、Qa、Qc分别为水分、灰分、纯煤的相对重量百分比。

8.岩石力学性质计算

岩石力学性质主要是指岩石承受各种压力的性质，也就是岩石强度特性。根据弹性力学知识可知，由介质密度、介质中声波传播的纵波速度和横波速度，可确定介质的各项弹性参数：

现代煤炭地质勘查技术

式中：E、K、μ、δ分别为介质的杨氏模量、体积模量、切变模量、泊松比；ρ为介质密度；VP、VS分别为介质中声波传播的纵波速度和横波速度。

目前通过密度测井和声波测井一般可直接得到岩石的密度和纵波速度，而横波速度则由经验公式估算：

现代煤炭地质勘查技术

因此，由测井资料可求得岩石力学性质，而估算出的岩石强度因其成本低、速度快而被广泛应用和重视。另外，在测井解释中又定义了一个新参数———强度指数S来描述岩石的强度性质。

现代煤炭地质勘查技术

9.估算煤层含气量

煤层中甲烷气体是吸附在煤基质的微孔隙的内表面上，并只有有机质才吸附气体，而矿物质和水是不吸附气体的。在一小勘探区的同一煤层上，由于储层压力和温度等影响因素是近似相等的。若忽略煤层含气饱和度的影响，则煤层含气量与非煤物质含量（灰份加水分）呈线性关系。也就是说，用测井资料求得的煤层灰分产率与实验室测得的煤层含气量建立线性相关关系，就可连续地估算煤层含气量。同时，应用BP神经网络在一定条件下也能直接估算煤层含气量。

孟凡彬，现任中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院矿井物探事业部经理、党支部书记，兼任物探院科技部副主任，参加工作十五年来，他始终践行“三光荣”“四特别”地质精神，奋战在煤矿及油气地震地质勘探工作一线，不怕苦、不怕累，为煤矿安全生产工作付出着艰苦的努力，取得了组织及业内专家认可和称道的业绩。

（一）遥感找煤理论基础

1.煤田地层、构造的主要特征

含煤岩系主要以灰色、灰绿色及黑色的沉积岩组成，岩石类型有砂岩、粉砂岩、泥质岩、碳质泥岩、煤、粘土岩、石灰岩等，有的还含有油页岩、硅质岩、火山碎屑岩等，这些岩石一般交互出现；岩性变化较大、不同地区具有明显的差异。

含煤盆地、煤田构造等主要煤田地质体不仅具有较大的展布范围，而且含煤地层由特定的岩性组合而成，比较稳定。地表出露有一定的厚度和长度，所以具有一定的影像特征。表现为含煤盆地大多具有盆地的地貌形态特征，边缘高内部低，边缘地层老、内部地层新；盆地的纹理图案与盆地外明显不同，解译标志明显。对于后期构造改造强烈而残缺不全的盆地也可以根据含煤地层的性质所表现的影像特征予以判定。

2.煤系地层的遥感影像特征

1）主要以灰色、灰绿色及黑色的沉积岩组成，通常呈相对暗色调。

2）含煤岩系沉积韵律明显、旋回发育，在遥感影像上形成特殊的条带状纹理。

3）含煤岩系易风化，整体较松软，在地貌上往往构成负地形。

4）煤系，尤其是煤层通常被表土覆盖，植被发育，在遥感影像上构成特定的间接解译标志，易于与非煤系基岩区别。

5）煤田地质构造特别是断裂构造发育，有助于了解煤系和煤层的赋存状况。

3.煤炭资源调查评价的遥感解译标志

根据遥感影像的光谱信息和空间信息，可以一般性地划分为8个基本解译要素，即：色调或颜色、阴影、大小、形状、纹理、图案、位置、组合。

解译标志可分为直接解译标志和间接解译标志两种。直接解译标志可以直接反映地质要素的影像标志，如不同岩性的岩层、煤层、褶皱构造和断层构造等。间接解译标志指与赋煤环境相关的衍生标志，如色调、水系、植被、人文活动痕迹等。

（二）1∶10万～1∶50万遥感找煤工作方法

遥感找煤属于煤炭资源地质勘查全过程的早期阶段，是对煤炭资源存在的可能性和可靠程度做出评价，指出找煤方向，为后续勘查提供依据。特点是研究范围广、前期工作程度低，遥感技术在此阶段具有明显的优势。我国煤田地质工作者在长期实践中，总结出“遥感扫面、物探先行、钻探验证”的综合找煤模式，在中西部地区取得了良好效果。

1.目标与任务

以地质理论为指导，采用航天遥感技术，充分研究已有地质资料，通过解译和分析含煤岩系、含煤盆地、控煤构造等，研究遥感地质信息与煤系赋存特征的相关性，结合常规地质手段，寻找煤炭资源赋存规律。

2.工作步骤

遥感找煤模式大致可分为4个阶段（图7－1）。①广泛收集和分析地质资料，确定含煤远景区；②对主要含煤远景区开展1∶10万～1∶25万的遥感地质调查，初步了解地质背景和煤系发育特征，确定重点调查区；③对重点调查区开展1∶5万～1∶10万的遥感地质填图，调查了解含煤盆地和聚煤规律、含煤地层分布、构造演化与控煤构造，确定有利含煤区；④选取有利含煤区开展1∶5万煤田地质填图、布置一定量的电法和地震等物探工程，以及槽探等山地工程，调查了解煤系和煤层赋存特征，对资源潜力较大、赋存有利的区段布置适量的钻探工程验证；⑤综合分析各种技术手段所获取的资料，对煤炭资源潜力做出总体评价，确定有利的勘查区，为进入勘查阶段（预查或普查）提供依据。

图7－1 煤炭资源调查评价流程图

3.遥感地质调查工作程序划分

遥感技术作为煤炭地质综合勘查方法体系的一个组成部分，可以应用于煤炭地质勘查的各个阶段。通常，煤炭资源遥感地质调查划分为准备工作、图像数据处理、初步解译、野外踏勘、详细解译、野外调绘、综合分析等几个阶段。

（1）准备工作

收集和分析已有资料，为制定工作计划奠定基础。收集资料应尽可能齐全，主要包括：地质、地球物理、矿产、矿山地质、水文地质等资料，以及邻区地质和区域地质和地球物理资料，特别前人对工作区的综合研究成果和煤田地质研究成果。此外还要收集工作区最新地形图资料、自然地理、气候资料、经济发展资料、遥感图像、地物光谱资料等。

（2）图像处理和遥感影像图的制作

图像处理是制作影像图和提高解译效果的前提，图像处理一般包括几何校正、合成、增强、融合、镶嵌等步骤。图像增强处理是提取信息的关键，包括拉伸、主成分分析、坐标旋转变换、植被指数、穗帽变换、比值合成、数学运算等常规方法及其他们的各种组合方式。对煤系地层的识别方法有监督分类、光谱角填图、匹配滤波等方法比较常用，前提是掌握已知部分区段的煤系地层的光谱特征。

（3）概略解译

在综合分析以往资料的基础上，结合形（线、环、多边形等）、色（色调、色彩）、点（疏、密、亮、暗、大、小等）以及不同的图案纹形、地貌、水系等影像标志组合，进行地质解译，编制概略解译图。方法以目视解译为主，人机交互为辅。

解译内容：①主要岩石类型、地层单位的划分与圈定，重点是含煤地层、煤层（其他有益矿产）的解译；②与地质体、地质构造、成矿相关的线性和环状影像的解译（如：褶皱、断裂、剪切带、推覆体、走滑或伸展构造等）及相对时、空关系解译；③其他专题信息（如水文、环境及灾害地质等）的识别与解译；④矿井、老窑；⑤其他与工作程度要求相关的内容。

（4）野外验证、调绘与详细解译

遥感地质解译的成果，必须经过野外验证和详细解译才能保证其可靠性。野外验证和调绘的主要任务包括：①验证解译成果的可靠性和准确性；②修测和补充解译，完善解译图；实地调绘在图像上难以识别的地物。

（5）综合分析

综合分析是在野外验证、调绘和详细解译的基础上，运用类比分析法，研究含煤盆地成因类型与演化、沉积环境及聚煤规律、煤层及煤变质作用、煤田构造格局和控煤构造等特征，初步评价煤炭资源的赋存状况，圈定含煤区段，为下一步工作布置提供遥感地质依据。

综合分析成果包括遥感地质图和遥感地质报告。遥感地质调查成果图件通常包括：①遥感影像地图；②煤田遥感地质图；③含煤远景区预测图；④其他遥感地学专题图；⑤实际材料图。

遥感地质调查报告是在编图的基础上，对工作方法和工作量、工作区煤田地质特征、煤炭资源调查评价等进行系统论述。