发展过程

如题所述

(一)1949年以前

国人从事煤矿地质调查者众多。据《中国煤田地质勘探史》的记载,1949年前煤矿物探只有顾功叙、张宏吉于1942年在云南昭通褐炭田开展了电法探测,无其他国人进行物探工作的记载。

日本人在侵华期间曾在辽宁、河北、山东、安徽等省的贾汪、开滦、淮南、新泰等煤田进行过地震勘探,在淮南煤田的大通至洞山根据地震结果还打到了煤层。

(二)1949~1957年创建和初显效果

1949年10月,成立了燃料工业部,煤矿的地质勘探工作陆续开展。这一时期主要在老矿区进行工作,三年的国民经济恢复时期主要任务是为老矿井的扩建和部分新建矿井而进行勘探,煤的生产能力达到7131万t。这一期间没有进行物探工作。

自1953年起,开始第一个五年计划,国家对煤炭的需要急速增加。新成立的地质部和燃料工业部共同开展煤矿普、详查。燃料工业部重点在扩大老矿区,寻找新矿区;地质部重点地区是在拟新建铜铁基地附近。国家要求五年内能获得上百亿吨煤炭储量。

1954年初,地质部组织了首批煤田物探队在渭北、桌子山、平顶山开展工作,所采用的方法是重力、电法。燃料工业部在1954年开始组建电法队,1955年8月前往淮北、淮南煤矿工作。1955年9月,煤炭工业部(1955年7月撤销燃料工业部,设立煤炭工业部)的煤田地震队开始工作。

在学习原苏联经验的基础上,地质部和燃料工业部地质勘探局分别于1953年开始了煤矿测井的筹备工作。1954年5月,地质部的煤矿测井队在河南平顶山首次完成了煤矿测井试验,取得了好的效果,相继在各地开展了测井工作,并成为煤田勘查工作的必要环节。燃料工业部派人去玉门油田和平顶山学习测井;1954年9月,该部在河北峰峰煤矿成立了测井试验站。

在此期间,地质部在华北平原(河北、山东、江苏、安徽等省平原区)开展石油物探的同时,提出了若干含煤盆地(主要是复背斜中的向斜区),为在覆盖区找隐伏煤田提供了构造背景,例如淮北、豫东、唐山、蓟玉、沧县等地区的可能含煤盆地。地质部的有关队还在淮北几个煤区专门开展了电法圈煤盆地的工作。地质部在辽宁、河北、山西、河南、安徽、江西、湖南、四川、贵州、云南、内蒙古、陕西、甘肃、新疆、广东等老矿区开展勘探时,除少量地面物探工作外,进行了大量测井工作,主要是在山西两渡—义棠、重庆中梁山—华蓥山、内蒙古桌子山、江西丰城—乐平、新疆阜康、甘肃阿干镇及景泰、宁夏平罗、湖南湘中、贵州水城的大河边和小河边、云南曲靖羊场及永仁宝鼎等地,在判定煤层、确定深度及厚度,测量钻孔倾斜和方位等方面发挥了重要作用。

在这一阶段,煤矿物探工作有许多发现和结果当时就得到验证,发现或扩大了煤田。例如,煤炭部的物探人员在辽宁铁法、河北蓟玉、内蒙古伊敏、山东济宁、江苏九里山、安徽淮北、临焕、涡阳煤田和煤矿,地质部的物探人员在淮北的闸河、蒋河进行工作后发现和扩大了这些煤田。有的是这一时期开始了工作,而后才验证发现和扩大了煤田。

此期间所用的重力和电法仪器,多为原苏联和瑞典制造的;地震仪有民主德国的Askania-24型和原苏联CC-51型。测井仪是原苏联半自动测井仪和石油仪器厂、地质仪器厂的测井仪,主要是三条曲线的电测井,而后又发展了电流测井、激发极化测井。

这一时期煤矿物探处于边学习边工作阶段,在发现和扩大隐伏、半隐伏煤田及测井划分煤层方面已显示出其优越性[1~5]

(三)1958~1965年大发展和调整扩大应用效果

随着煤田地质勘探工作转向平原掩盖区找隐伏煤田,煤炭工业部与地质部大力进行发现新煤田的普查。在这一阶段地质勘查队伍下放到省,物探队伍有了很大发展。以煤炭部门为例,地震队由1957年的3个队增加到1959年的9个队,1961~1962年还达到13个队;电法队在1958年达34个,1960年达56个;测井在各勘探队均有分队或组。

1958~1960年,煤炭工业部所属队伍,因地制宜地运用电法、地震、测井等方法配合钻探取心,发现并探明了一批隐伏煤田,如辽宁沈北、康平三台子、沈南红阳,黑龙江集贤、宝清梨树沟,山东肥城、济宁、汶上、曲阜、运西,安徽宿县、潘集一谢集,江苏丰沛,河北邢台、蓟玉,内蒙古霍林河,吉林梅河,甘肃红水等。

1959年,地质部召开了缺煤省、区煤田地质工作会议,确定大力加强缺煤省区的煤田普查。

1958~1965年期间,地质部的物探队伍配合地质工作在全国各地开始了大量的物探工作。一类工作是以电法、重力法为主,个别曾采用地震方法,圈定可能含煤盆地及其中的含煤层位,除东北外几乎涉及全国各省区,特别在南方缺煤省份开展了大量工作。在河北蔚县煤田、河南永城煤田等地所进行的地面物探工作,为圈煤盆地起到重要作用。另一类工作是有效地在各煤田地质工作区的钻孔中进行了测井,为发现煤层、探明储量作出了重要贡献。自1960年以后,钻探工作量大减,测井工作也随之减少。

1964年,为三线建设需要煤炭部在贵州六盘水、宁夏贺兰山、豫西等地区,地质部在云南永仁宝鼎、四川渡口、贵州水城、四川芙蓉山和华蓥山、青海格尔木等地区的煤田勘探会战中,测井工作配合钻探发挥了重要作用,在了解构造、追踪煤系地层和解决水文地质问题方面提供了重要依据。

1965年,国务院曾通知地质部不再担负煤田勘探工作;但南方缺煤省的地质工作及相应的测井工作均未停止,如福建闽西、云南富源县老厂、四川兴文县先锋等矿取得好效果。

这一阶段的方法和仪器与前一阶段基本相同,国产仪器比重增加。地震从以折射法为主转变为以反射波法为主。电法的应用除解决构造问题外,还开展了探老窑采空区、岩溶、古河床,用自电法探无烟煤层,用激电法探浅覆盖下的煤层露头位置,自电和磁法探煤层火烧区。测井方法由常规电测井法外,增加了核测井法(自然伽马、散射伽马)、井温测井等方法的综合测井,使用全自动光点4笔记录仪[1~6]

(四)1966~1977年 困境中三线会战 在勘探中发挥作用

由于“文化大革命”的开展,以及机构的多变,管理薄弱,地质勘查工作受到严重影响。为了贯彻“准备打仗”、“三线建设”及“扭转北煤南运”、“集中力量打歼灭战”的一系列方针,煤矿物探人员克服了种种困难,还是取得了一批找矿成果,特别是在一系列煤矿勘探会战中地面物探和测井发挥了重要作用。主要工作是在河北邯邢煤田,内蒙古霍林河、伊敏煤田、元宝山煤田,江苏徐淮煤田以及后期的河南永夏(永城-夏邑)煤田等。湘赣煤田会战虽然调动了很多力量,历时三年,因成煤地质条件不利致使收效不大。其余会战主要是为了尽快取得工业储量,多属勘探工作;物探的作用是减少了钻孔,提高了所打钻孔地质柱状图的质量。

在这一阶段,煤炭部门地震队达到20多个,并开始了模拟磁带地震仪的研制。将多次叠加技术用于煤矿是在1976年;电法队为24~31个,并研制成电磁频率测深和相应的仪器,还开展了钻孔和坑道无线电波法和仪器的研制。测井方法增加了侧向测井法、声波速度测井法,开始使用静电显影记录仪[1~6]

(五)1977~1990年 改革开放 技术进步 科学找煤 精细勘探

在改革开放方针指引下,煤炭工业步入健康发展阶段。在地质勘探工作方面的部署更注重科学性,调整了布局,强调采用经济技术合理的勘探方法,重点开展一些地区的勘探会战;注意了煤田地质研究和聚煤规律的总结,开展了第二次煤田预测。

1977年,国家地质总局部署了为江南9省、区地方用煤的煤矿勘查工作,但仅在福建有较好的成果。

1979年起,煤炭部门调减了湘、粤、鄂、陕、苏的力量,加强了两淮、兖州、开滦、山西、豫西地区工作。在预测基础上用物探、遥感加钻探验证方法发现了内蒙古陈巴尔虎旗、乌尼特,云南昭通等一批隐伏煤田。

自20世纪80年代以来,煤炭部门发现和勘探了陕西彬县、神木,河南登封,内蒙古东胜,黑龙江绥滨等一批重要煤田,特别是内蒙古东胜-陕北榆林、神木大煤田储量达上千亿吨。这些工作中物探工作,特别是其中测井工作为精细探测构造、煤系地层、划分煤层等方面起到了重要作用。

1982年,全国煤矿地质工作会议后,地矿部加强了富煤省份的测井工作,队伍又有扩大,技术水平也有提高,21个省区新增了综合测井站。

1982~1987年,地质部门分省开展了煤炭资源远景调查。工作中充分运用已有的物探资料圈定盆地,估计煤系地层的埋深及厚度,经过少量钻探验证和地质资料分析,发现和评价了新疆、内蒙古、陕西、山西和四川等地的煤盆地及煤田。

这一阶段,由于大量新技术的引进,物探技术有了很大提高。首先是通过引进和自制,煤炭部门和地质部门的地震、测井实现了数字化;我国煤炭部门研制的电磁频率测深技术得到推广应用,引进的其他电法设备投入使用;重磁的工作精度也有较大提高;高分辨率地震技术的应用,使解决地质问题的能力上了一个台阶,在煤田精查中逐步实现了“以震代钻”。1982年以来,地质部门在河南永城煤田用高分辨率数字地震技术较早开展了精查,探测埋深为1000m左右的煤层,并发现薄煤层及小断距断层[10]。1982年,中日合作在安徽淮南煤田刘庄井田用高分辨率地震查明了小断距断层及覆盖下的煤层露头,显示了物探在勘探精查中的突出作用。此后,在我国东部平原区煤炭勘查中普遍采用了这样的技术,从而放稀了钻探网,降低了成本,缩短了勘探周期。中子-中子测井、选择伽马-伽马测井、超声成像测井、流量测井、三侧向测井等一系列方法用于实际工作,测井记录完成数字化,研究和配置了测井仪器刻度。地矿部门用数字测井技术,曾在山西河曲沙坪煤矿的精查中取得了地层产状、中子-中子等新的测井信息,并开展了煤层对比、原煤灰分、沉积环境、煤岩强度以及煤田储量计算等方面的研究[1~6]

(六)1991~2000年服务井田建设在调整中进步

进入20世纪90年代,我国原煤产量突破10亿t,资源量处于世界前列。已探明的储量很大,但在20世纪90年代初可供建井的精查储量不足。物探围绕求精查储量而进行了地震和测井工作。为了满足机械化综合采煤建井需要,要求用高分辨率地震技术解决10m落差或更小的断层。1991年,原国家能源投资公司要求“凡列入计划建设的基本建设矿井项目,有条件的一律补做地震工作……在地震工作没有完成之前,不准进入采区施工……”。规定所需经费经过审定后纳入矿井的总预算。因此,煤矿物探进入了将高分辨率地震勘探用于煤田建设采区的新时期,把煤田地震勘探从资源勘探扩展到基建和生产矿井的采区勘探。1994年,国家开发银行进一步规定“今后凡需贷款建设的新矿井,有条件进行地震勘探工作的,必须安排采区地震勘探,提高对小构造的控制程度;有条件的矿井均要进行三维地震勘探,否则不予评审”。矿井物探的工作开始按市场机制运作。煤田地质总局大力推动采区地震勘探,1993年起引进了先进的多道数字地震技术,在1998年10月专门召开了“全国煤矿采区地震经验交流暨成果发布会”。经调查,101个矿164个实际采区的井巷开采对地震推断的结果所进行的验证表明,地震地质条件较好的地区的吻合率达80%以上;地震地质条件较差的地区的吻合率也在70%以上。三维地震对煤层底板误差、可探测到的断层落差均较二维地震更小[7,8]

这一阶段煤矿物探工作主要在配合勘探和井田建设,新发现较少。近3~5年由于煤炭开采量相对稳定,煤田地质工作的规模相对减小,煤矿物探工作也大为缩小。近2年来因管理机构和体制的变动,煤矿物探工作正处于调整时期。方法技术方面以高分辨和三维地震为代表的技术形成生产力,并达较先进水平。地下物探方法进一步得到应用,例如井间、巷道间无线电波法,巷道中开展槽波地震勘探。煤田测井逐步形成系列,主要是伽马测井、伽马-伽马测井、侧向测井、声波测井等方法,测井方法技术向多种测井方法的成像技术方向发展;还研制了中子俘获伽马能谱测井,这为测定某些元素迈出一大步[5,7,9]

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