深覆蓋區(qū)找煤實踐和方法研究：以商柘煤田為例

王山東

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第十一地質(zhì)隊，河南 商丘 476000)

我國廣大的東部平原區(qū)被巨厚的第三、四系沉積物所覆蓋。隨著東部地區(qū)國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對煤炭的需求量也就越來越大，煤炭開發(fā)與資源供應能力之間的矛盾日益突出。經(jīng)過數(shù)十年的勘查開發(fā)，東部地區(qū)露天和淺部煤炭資源基本上均已動用，地下開采深度越來越大。2006年，華北東部地區(qū)煤礦平均開采深度達到647m，且正以每年10～20m的速度增加。預計在未來20年，我國很多煤礦將進入到1000m到1500m的開采深度。煤炭資源勘查作為煤炭開發(fā)的先導性工作，在東部地區(qū)的工作重點也由暴露型煤田和淺部煤田轉向巨厚新生界覆蓋區(qū)、推覆體下、老礦區(qū)深部等區(qū)塊。第三次全國煤田預測結果顯示：截至2002年底，我國2000m以上淺煤炭資源總量5.57萬億t，其中，已發(fā)現(xiàn)、預測資源量4.55萬億t，其中<1000m的1.84萬億t，占煤炭總資源量的40%；1000～2000m 的2.7萬億t，占煤炭總資源量的60%。因此，深覆蓋區(qū)下賦存的大部分煤炭資源量，將是我國未來勘查開發(fā)的重點。

1 深覆蓋區(qū)找煤方法

深覆蓋區(qū)的特殊地質(zhì)背景，決定了其找煤的特殊性。在深覆蓋區(qū)找煤，首先要從區(qū)域地質(zhì)背景入手，充分利用區(qū)域地質(zhì)、物探資料、尤其是石油部門的物探資料和深鉆井資料中有關煤層和煤系的地質(zhì)資料信息， 加強多元信息綜合分析，詳細研究聚煤規(guī)律和賦煤構造格局，然后優(yōu)選出有利的找煤靶區(qū)。技術手段選擇，應采用物探與鉆探結合的綜合找煤方法。工作程序應為物探先行，地震或電法圈定煤層賦存范圍和有利區(qū)塊，再施工少量鉆探工程進行驗證，由點到面、由淺入深、由疏到密，逐步展開。

1.1 成礦規(guī)律研究和多元信息綜合分析研究

首先，收集整理各種有關區(qū)域地質(zhì)資料和煤田預測資料，多方收集石油、地震部門等地震、磁法、重力方面的資料和鉆孔資料。商柘地區(qū)自20世紀50年代，就開始進行了區(qū)域性的重力、磁法、地震勘查等工作，并提交了區(qū)域性的地質(zhì)工作和專項工作小結。1988年，河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局第十一地質(zhì)隊提交了《豫東地區(qū)構造特征及控煤作用研究報告》；1984年12月，原地礦部華北局第五普查大隊4010井隊在柘城縣東南2km處施工了南7井，完井深度為2305.00m，穿見石炭、二疊系煤層25層，其中可采煤層5層，井深2095.50m處的山西組二2煤層厚2.50m，并提交了該井地質(zhì)柱狀圖。1986年，在該區(qū)附近施工了8601、8602、8603孔。1989年6月，原河南省地礦局地質(zhì)科研所提交了《河南省煤炭資源遠景調(diào)查報告》，對本區(qū)煤系地層的分布和埋深情況進行了預測。以上各地質(zhì)資料，為在該區(qū)開展找煤提供了比較可靠的資料依據(jù)。然后，根據(jù)上述因素進行綜合分析，得出該區(qū)具有煤炭賦存的條件、具有成煤條件并具有進一步工作的價值。

1.2 編制煤層底板等高線預測圖

煤層底板等高線預測圖是煤田地質(zhì)工作最基本的圖件，其編制方法是根據(jù)區(qū)域成礦規(guī)律分析，以區(qū)域構造圖為基礎，把各成礦要素相疊加勾繪而成。商柘地區(qū)通過構造分析認為：該區(qū)在大地構造位置上，位于華北坳陷之次級構造單元通許隆起東部(河南構造分區(qū)“嵩萁構造區(qū)”的東部)。該區(qū)區(qū)域上整體為一背斜構造，背斜軸位于寧陵、睢陽區(qū)一帶，至睢陽區(qū)杜集一帶向南轉折。該區(qū)東與永城斷褶帶相鄰，北部為開封坳陷，南部為周口坳陷，形成東西走向的“兩拗夾一隆”的構造格局。由于后期構造運動的影響，在區(qū)域的北部保留了寒武奧陶系地層，中南部保留了石炭、二疊系煤系地層。預測該區(qū)北部出露煤層露頭，向南煤層埋深逐漸增加，煤層埋深800～1500m。通過編繪1∶100000煤層底板等高線圖，劃分成礦遠景區(qū)區(qū)塊，為進一步工作指明了方向。

1.3 開展二維地震工作，根據(jù)地震成果修正底板等高線預測圖

二維地震工作是深覆蓋區(qū)找煤最有效的工作手段之一，也是“物探先行，鉆探跟進驗證”方法的最好的體現(xiàn)。2005年，該區(qū)施工完二維地震測線3條(主測線2條，聯(lián)絡測線1條)，長度35.27km，物理點1626個，按預查布設工作量，網(wǎng)度8000m×8000m；2006年度，胡襄2007年完成二維地震測線8條，長121.755km，物理點5863個，按預查續(xù)作布設工作量，網(wǎng)度加密至4000m×4000m。2008年，共施工地震測線14條,其中主測線10條，聯(lián)絡測線4條，測線長192.40km,總計物理點為8791個，按普查布設工作量，網(wǎng)度加密至2000m×2000m。三次二維地震工作，進一步加深了對本區(qū)的構造和煤層埋深的認識，煤找礦潛力更加明晰。

1.4 鉆探工作跟進驗證

為了驗證二維地震成果，要選擇一定的鉆探工作進行驗證，以檢驗地震工作的準確性，并根據(jù)鉆探成果對以前取得的成果進行修正。每一個工作階段，都需要一定數(shù)量的鉆孔進行跟進驗證，并根據(jù)工作程度布設鉆探工作工作量。商柘地區(qū)于2005年8月在煤層埋藏較淺的地區(qū)施工了1個驗證鉆孔，終孔深度1075.42m，并于孔深1051.90m穿見了二2煤層，厚度4.00m，驗證了二維地震工作和綜合整理資料的正確性和準確性。預查續(xù)作二維地震工作結束后，于2007年又施工了2個驗證孔，總進尺2539.98m。并分別穿見二2煤層厚度分別為3.40m和4.15m，二1煤為1.40m和1.83m，埋深均在1300m以淺。預測區(qū)內(nèi)二2煤層底板標高在-1500m以淺的(334)？資源量達14億t。普查工作二維地震結束后，按普查工程2000m間距布設了鉆探工作，并于2008年9月至2010年1月，共施工普查鉆孔27個，進尺32097.39m。二2煤層普遍發(fā)育，厚2.72～4.48m，平均3.74m，屬全區(qū)可采煤層；二1煤層厚0.4～2.77m，平均1.83m，屬大部采煤層。

1.5 “三邊”工作及時整理

煤田地質(zhì)“三邊”工作，是煤田地質(zhì)工作室內(nèi)整理的最有效手段之一。商柘地區(qū)在最初的預查階段，根據(jù)二維地震工作成果選擇鉆孔上鉆位置，沒有盲目上鉆。而預查續(xù)作，根據(jù)預查階段成果布設預查續(xù)作階段的二維地震工作測線，再根據(jù)二維地震成果修正煤層底板等高線。根據(jù)最新修正的煤層底板等高線，選擇預查續(xù)作的鉆孔位置，根據(jù)鉆探工作成果再修正煤層底板等高線。根據(jù)煤層底板等高線成果，布設普查階段的二維地震工作，再根據(jù)普查階段的二維地震成果，再布設普查階段的鉆探工作。鉆探工作施工過程中，隨時根據(jù)鉆探成果修正煤層底板等高線，最后形成最終的勘查成果。商柘地區(qū)原設計鉆孔29個，工作量32300m。施工中后期，根據(jù)二維地震成果和鉆探工程控制，對剩余鉆探工作量進行了調(diào)整，經(jīng)批準，鉆孔調(diào)整為27個。

1.6 編制找煤成果

煤田地質(zhì)最重要的目的，就是編制勘查成果。根據(jù)取得的二維地震成果、鉆探成果、化驗測試成果等一系列資料，編制勘查報告，提交有關部門使用，作為下一步勘探和經(jīng)濟評價的依據(jù)。

2 深覆蓋區(qū)找煤應注意的問題

深覆蓋區(qū)找煤的特殊情況，決定了深覆蓋區(qū)找煤應注意以下問題。

1)正確分析以往地質(zhì)資料。對以往資料要去粗取精、去偽存真，切忌盲目照搬。由于以往資料因認識水平以及工作程度的差異，因此對以往資料要有一個清醒的認識，要分析其優(yōu)點和不足，同時在勘查工作中去修改和補充以往的成果。

2)重視物探資料的重要性。地球物理資料是煤田地質(zhì)研究的主要手段之一，尤其是在深覆蓋區(qū)，地球物理資料更顯示其重要性。找煤研究中所使用的地球物理資料包括：區(qū)域重力和航磁資料,可以識別區(qū)域性斷裂及深部構造形態(tài)，圈定煤盆地范圍并推斷其基底埋深、巖體分布；電法資料,可以解釋控煤盆地的大型斷裂、盆地范圍以及煤盆地基底深度；地震勘探資料,尤其是與煤系分布范圍相關的石油地震勘探資料，主要有覆蓋層厚度及其變化、構造格局、含煤地層的分布范圍和埋藏深度，確定找礦靶區(qū)并提供找煤鉆孔孔位。

3)深覆蓋區(qū)找煤要以現(xiàn)代成煤理論作指導，以地質(zhì)研究為基礎，采用各種先進的科學技術方法進行礦產(chǎn)調(diào)查工作，包括煤炭資源賦存規(guī)律的研究和多元信息的復合研究等多方面的核心內(nèi)容。其中，地層(含煤巖系)的研究是前提，沉積(聚煤規(guī)律)的研究是基礎，構造(控煤作用)的研究是關鍵，信息(多元綜合)的研究是手段。

4)經(jīng)過認真的研究和分析，普查評價工作不能急于施工鉆探工程。要以二維地震勘探為先導，先開展二維地震勘查工作，待取得一定的階段成果后，再做下一步的工作安排，以鉆探工程解剖深部構造和煤層。遵循由淺入深、由已知到未知、循序漸進的原則。經(jīng)過項目的實施，各種勘查工程布置更加合理。實踐證明，取得了較好的效果，充分體現(xiàn)了又好又快完成項目的宗旨。

3 結論

1)通過商柘地區(qū)找煤工作，深覆蓋區(qū)找煤若要實現(xiàn)重大突破，一定要認真廣泛搜集資料，對以往資料進行分析研究，加強成煤環(huán)境和聚煤規(guī)律的研究，加強控煤構造的研究。開展商柘地區(qū)煤勘查工作前期，收集了大量的地質(zhì)資料，通過對以往的研究資料進行認真的分析，普遍認為而且確信，商柘地區(qū)有較好的成煤遠景。

2)以往的研究成果是建立在當時的地質(zhì)勘查水平和資料的基礎上，對以往資料要有一個清醒的認識，不能盲目照搬，要分析其優(yōu)點和不足，同時在勘查工作中去修改和補充以往的成果。1958～1959年，煤炭部107隊在商丘隆起找煤，施工了商1～商8孔，總進尺4155.36m，工作區(qū)面積2290km2。其中，商5孔覆蓋層468.25m，商6孔覆蓋層464.39m，兩孔均見寒武系灰?guī)r；商7孔覆蓋層437.11m，見花崗斑巖，其余鉆孔均終孔于新生界。1986年，河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)十一隊參加河南省煤炭資源遠景調(diào)查，在該區(qū)施工8602孔和8603孔。其中，8602孔于909m見到了石炭系太原組地層，8603孔于930m見到了奧陶系地層。在宋集施工的8601孔，穿見三煤組煤層3層，其中三2煤層可采，厚度1.75m(深度為949.66m)。找煤前景不好，但我隊系統(tǒng)分析資料后并結合《豫東地區(qū)構造特征及控煤作用研究報告》，認為區(qū)內(nèi)存在埋深1000m以淺的煤系地層。該區(qū)煤系地層為一向南傾斜的單斜構造，-1200m以淺賦存的含煤地層呈近似東西向展布，最寬處約9km。

3)煤炭資源勘查工作，是一項復雜的系統(tǒng)工程，不但要利用以往的文字、表格、圖件資料，而且要用現(xiàn)代地質(zhì)理論、技術方法對以往資料進行重新的加工。特別是利用計算機技術，快速檢索以往資料，從中獲得新的找礦信息，為新一輪勘查工作服務，可獲得事半功倍的效果。項目執(zhí)行過程中，由于注重研究以往資料，加上計算機技

術的應用，及時為工程布置提供理論支持，大大加快了勘查工作的進度。

4)商柘地區(qū)地表全為新生界覆蓋層，是煤炭資源勘查的空白區(qū)，以往資料稀少，又加上對深部構造和煤層埋深認識不清，選擇合適的勘查方法，是勘查工作開始的首要任務。經(jīng)過認真的研究和分析，工作中不能急于施工鉆探工程，要以二維地震勘探為先導，先開展二維地震勘查工作，待取得一定的階段成果后，再做下一步的工作安排，以鉆探工程解剖深部構造和煤層。

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