煤炭地質(zhì)學(xué)“十三五”主要進展及展望

賈建稱，鞏澤文，靳德武，李泉新，吳 艷

煤炭地質(zhì)學(xué)“十三五”主要進展及展望

賈建稱1,2，鞏澤文1,2，靳德武1,2，李泉新1,2，吳 艷2

(1. 煤炭科學(xué)研究總院，北京 100013；2. 中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

在簡要分析煤炭地質(zhì)學(xué)演變的基礎(chǔ)上，重點回顧了“十三五”期間學(xué)科在基礎(chǔ)理論研究、地質(zhì)保障技術(shù)、煤巖檢測技術(shù)方面的主要進展，同時指出面臨的主要問題和未來一段時期的學(xué)科發(fā)展方向。認(rèn)為“十四五”乃至更長一段時間內(nèi)，煤炭地質(zhì)學(xué)應(yīng)圍繞“提供充足綠色煤炭”和“減輕煤礦地質(zhì)災(zāi)害”的煤炭工業(yè)發(fā)展目標(biāo)，以攻克煤炭綠色勘查、精準(zhǔn)智能開采和清潔高效利用中的關(guān)鍵地質(zhì)理論和技術(shù)瓶頸為突破口，聚焦以下方面開展研究：①煤系礦產(chǎn)資源共伴生規(guī)律、協(xié)同勘探技術(shù)與開發(fā)地質(zhì)條件精準(zhǔn)評價方法；②智能物探儀器和鉆探裝備研制；③煤層中斷層屬性的疊前地震反演技術(shù)，槽波地震聯(lián)合勘探技術(shù)、槽波雷達(dá)探測技術(shù)、高密度電法勘探技術(shù)的創(chuàng)新試驗；④孔中、孔間、孔–巷、巷–巷等多方式立體探測與精細(xì)解釋技術(shù)；⑤工作面煤/巖界面識別的多參數(shù)綜合成像技術(shù)；⑥采動應(yīng)力耦合疊加效應(yīng)下煤礦動力地質(zhì)災(zāi)害演化機理與微震監(jiān)測和視電阻率法動態(tài)預(yù)警技術(shù)；⑦多源異構(gòu)地質(zhì)地理信息的深度融合與動態(tài)地質(zhì)建模技術(shù)。

煤炭地質(zhì)學(xué)；主要進展；煤系礦產(chǎn)資源；立體探測；精細(xì)解釋；動態(tài)地質(zhì)建模；智能開采；復(fù)合型人才

能源是人類生存和社會發(fā)展不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源的可持續(xù)發(fā)展對于世界和平和社會穩(wěn)定至關(guān)重要[1]。中國是世界上最大的能源消費國，“富煤、貧油、缺氣”的資源稟賦狀況，決定了今后相當(dāng)長一個時期內(nèi)煤炭依然是國家能源生產(chǎn)與消費的主體[2-3]。煤炭地質(zhì)學(xué)源于煤地質(zhì)學(xué)、煤田地質(zhì)學(xué)，是在人類認(rèn)識、尋找和開發(fā)利用煤系礦產(chǎn)資源的工程實踐中誕生，并在與地球科學(xué)和能源開發(fā)工程學(xué)的不斷交流與滲透中豐富和發(fā)展起來的一門應(yīng)用地質(zhì)學(xué)科，帶有顯著的與時俱進色彩。2020年是“兩個一百年戰(zhàn)略目標(biāo)”的承接年，也是全面推動煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵年。此時，明晰煤炭地質(zhì)學(xué)科定位、目標(biāo)任務(wù)、發(fā)展現(xiàn)狀、需求導(dǎo)向、關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，對于科學(xué)制定學(xué)科戰(zhàn)略布局和保障措施、推動煤系礦產(chǎn)資源安全綠色開發(fā)與高效清潔利用具有重要的現(xiàn)實意義。

1 “煤炭地質(zhì)學(xué)”簡要回顧

第一次工業(yè)革命之前，國外科考工作者將煤視為一種自然地理現(xiàn)象加以記述。現(xiàn)代蒸汽機的廣泛使用，尤其是第二次工業(yè)革命期間，電力、冶金和煉鋼等工業(yè)快速發(fā)展，歐洲一些發(fā)達(dá)國家對煤炭資源需求旺盛，在大規(guī)模開展煤炭地質(zhì)調(diào)查實踐中涌現(xiàn)出許多關(guān)于煤巖學(xué)、煤成因?qū)W、煤田構(gòu)造等方面的系統(tǒng)性研究成果，標(biāo)志著煤地質(zhì)學(xué)從地質(zhì)學(xué)中脫穎而出，成為一門相對獨立的基礎(chǔ)分支學(xué)科[4]。20世紀(jì)60年代末，板塊構(gòu)造學(xué)興起并迅速滲透到能源領(lǐng)域，國外煤盆地的聚煤規(guī)律、煤巖學(xué)、煤化學(xué)，以及煤中微量元素賦存狀態(tài)、遷移富集機制、資源潛力研究得到了較全面、系統(tǒng)的發(fā)展。受地球系統(tǒng)科學(xué)思維的啟迪，21世紀(jì)初期，國外學(xué)者[5-6]將煤的形成、煤質(zhì)及其環(huán)境效應(yīng)，以及煤作為烴源巖的儲集性能等煤地質(zhì)學(xué)各分支學(xué)科置于煤盆地動力學(xué)演化的統(tǒng)一研究框架之中，從成煤系統(tǒng)角度分析與探索煤及共伴生礦物質(zhì)和微量/有害元素的形成與賦存狀態(tài)、富集規(guī)律，為煤系礦產(chǎn)資源精細(xì)勘查、評價和安全綠色開發(fā)提供新思路和新方法。煤層氣成因、富集機理、資源評價和高產(chǎn)區(qū)預(yù)測及開發(fā)技術(shù)研究進展顯著，煤炭液化、氣化、煤燃燒過程中有害微量元素遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律及其環(huán)境效應(yīng)約束成為煤化學(xué)和煤工藝學(xué)研究的重點[7-9]。2011年以來，煤層氣生成與賦存、煤儲層物性特征、煤層氣運移與開發(fā)地質(zhì)條件動態(tài)評價研究，為多元化開發(fā)技術(shù)的形成提供了支持。煤系富有機質(zhì)泥頁巖的礦物學(xué)、巖石學(xué)、有機地球化學(xué)、生氣(油)潛力及其與沉積環(huán)境關(guān)系、煤燃燒與地球環(huán)境關(guān)系研究成為新的研究熱點[10]。因此，西方學(xué)者[11-12]使用的煤炭地質(zhì)學(xué)(coal geology)由最初的煤巖學(xué)、煤成因?qū)W、煤化學(xué)向煤與油氣地質(zhì)和資源高效開采利用及環(huán)境保護等方面轉(zhuǎn)變?！秶H煤炭地質(zhì)學(xué)》雜志[13]將其登載范圍和目標(biāo)表述為：刊登煤炭、石油/天然氣烴源巖和頁巖氣資源的地質(zhì)學(xué)和巖石學(xué)的基礎(chǔ)和應(yīng)用方面成果，目標(biāo)是促進這些資源的勘探、開發(fā)和利用，提高環(huán)保意識以及資源有效管理技術(shù)。這在一定程度上反映了國際學(xué)術(shù)界對煤地質(zhì)學(xué)的理解。

中國煤炭地質(zhì)學(xué)的自主實踐與理論研究已有百余年歷史，工作內(nèi)容由1949年前的含煤巖系、煤層與煤田構(gòu)造等基本特征描述[4]、煤巖學(xué)與成煤古植物學(xué)研究[14]，拓展到20世紀(jì)60—80年代的煤成因、控煤構(gòu)造、煤系沉積地質(zhì)學(xué)、聚煤規(guī)律與聚煤模式、煤炭資源預(yù)測與潛力評價[15]。20世紀(jì)80年代以后，為了適應(yīng)綜合機械化采煤工藝的需求，煤炭地質(zhì)學(xué)除研究煤及其共伴生礦產(chǎn)成因、賦存狀態(tài)、煤炭資源數(shù)量、質(zhì)量和分布以外，煤礦開采地質(zhì)條件預(yù)測與綜合評價技術(shù)、煤炭清潔高效利用技術(shù)受到重視[16-17]。曹代勇等[18-19]認(rèn)為煤炭地質(zhì)學(xué)屬于經(jīng)濟地質(zhì)學(xué)范疇，研究內(nèi)容不僅包括煤的形成、聚集規(guī)律、賦存狀態(tài)等基礎(chǔ)理論，還超脫到煤炭資源(煤、煤層氣及其他共伴生礦產(chǎn))評價和勘查、開發(fā)地質(zhì)、煤加工利用及其環(huán)境保護等工程技術(shù)問題，給出了“煤炭地質(zhì)學(xué)”定義、研究內(nèi)容與工作框架。

2 “十三五”主要進展

“十三五”期間，煤炭地質(zhì)學(xué)科積極順應(yīng)中國經(jīng)濟新常態(tài)下新的發(fā)展理念，深度融合現(xiàn)代地球科學(xué)理論、方法與新一代信息技術(shù)，圍繞建設(shè)“集約、安全、高效、綠色”的現(xiàn)代煤炭工業(yè)體系愿景，聚焦為煤系礦產(chǎn)資源安全綠色智能化開發(fā)和清潔高效集約化利用提供理論和方法的目標(biāo)，進行資源一體化勘查與綜合評價、開發(fā)地質(zhì)條件精細(xì)探測、隱蔽致災(zāi)因素超前探查與治理的基礎(chǔ)理論與技術(shù)創(chuàng)新，涌現(xiàn)出一批具有國際影響力的高水平研究成果。

2.1 應(yīng)用基礎(chǔ)研究

2.1.1 陸相斷陷盆地聚煤作用的層序地層控制模式

陸相盆地活動性強，尤其是斷陷盆地基底穩(wěn)定性差，沉積中心遷移頻繁，造成沉積相帶窄、變化快、組合關(guān)系復(fù)雜，聚煤作用強度和煤層分布受盆地類型、覆水狀況和沉積體系域控制。王東東等[20]、史鳴劍等[21]、郭彪等[22]認(rèn)為，斷陷盆地湖泊擴張體系域早期和晚期的聚煤環(huán)境優(yōu)越，尤其是最大湖泛面到高水位體系域穩(wěn)定加積期聚集的泥炭分布廣、厚度最大、連續(xù)性好，并且具有穿時性；低水位體系域和高位體系域末端的聚煤環(huán)境較差；基底多幕式構(gòu)造運動是造成斷陷盆地泥炭堆積模式與K. Bohacs等[23]模型有較大差異的根本原因。這為陸相斷陷盆地煤炭資源預(yù)測和煤系礦產(chǎn)勘探提供了理論依據(jù)。

2.1.2 煤系頁巖氣儲層評價方法

我國埋深3 000 m以淺的煤系頁巖氣資源量(除東北地區(qū))為32萬億m3，占頁巖氣地質(zhì)資源量的30%[24]，主要集中在鄂爾多斯、塔里木、四川和南華北盆地[25-26]。與海相頁巖相比，煤系泥頁巖具有單層厚度小、總厚度大；總有機碳含量高(0.5%~30.0%)，吸附能力強；有機質(zhì)成熟度低(介于0.5%~3.5%，平均1.75%)，以腐殖型干酪根為主；黏土礦物以伊利石、伊–蒙混層為主，含量較高；石英、長石等脆性礦物含量較低(40%以下)；孔隙率較高，納米級孔隙發(fā)育，微孔和介孔對孔容和比表面積的貢獻(xiàn)突出[25,27-29]等特點，因此，煤系頁巖氣儲層評價的內(nèi)容和方法與海相頁巖氣的應(yīng)不同。傅雪海等[30]以生烴條件(總有機碳含量、有機質(zhì)成熟度)和儲層條件(厚度、埋深、氣含量及脆性礦物含量)為評價指標(biāo)，將山西省石炭–二疊紀(jì)煤系泥頁巖劃分為組合有利儲層、組合較有利儲層和組合不利儲層。Peng Yanxia等[31]給出了煤系頁巖氣有利區(qū)和目標(biāo)區(qū)評價的有機質(zhì)熱成熟度、生油門限、1+2單位氣態(tài)烴產(chǎn)量、總有機碳含量的下限值。

2.1.3 煤系氣及共伴生礦產(chǎn)資源協(xié)同勘查和一體化開發(fā)理論

煤系是多種礦產(chǎn)資源的載體，除與煤在成因上共生的煤層氣，鍺、鎵、鋰、鋁、鐵礦等金屬礦床，高嶺土、伊利石、隱晶質(zhì)石墨等非金屬礦床外，還伴生有煤系頁巖氣、致密砂巖氣、油頁巖、耐火黏土、硅藻土、膨潤土，以及砂巖型鈾礦、油氣、化工礦產(chǎn)等。在特定情況下，煤系中共伴生礦產(chǎn)的實際價值甚至超過煤炭本身。繼曹代勇等[32]提出煤系礦產(chǎn)資源分類后，李增學(xué)等[33]根據(jù)煤系礦產(chǎn)資源的“四位(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和分散元素)一體(煤系載體)”賦存特征，提出煤系多形態(tài)礦產(chǎn)資源雙協(xié)同勘查的基本思路、原則和理論體系，構(gòu)建了煤系礦產(chǎn)資源協(xié)同勘查系統(tǒng)、勘查模式及實施方案。易同生等[34]將南方晚二疊世煤系氣藏劃分為源儲一體型、源儲緊鄰型、下生上儲型，指出不同組合類型氣藏的最有利勘探層位和勘探區(qū)塊。寧樹正等[35]建立了煤系礦產(chǎn)資源一體化勘查與綜合評價技術(shù)體系。

另外，一些學(xué)者開展了煤系氣合采可行性和前沿技術(shù)探索。秦勇等[36]分析了滇東–黔西地區(qū)煤層群賦存條件下合采地質(zhì)條件特點，提出了合采兼容性的跨度閾值及合采產(chǎn)層組分層均衡壓裂改造的設(shè)計思路。張晧等[37]比較研究了疊置型煤系氣田中不同壓力體系下的合采地質(zhì)條件及不同儲層的產(chǎn)氣特征，將煤系氣合采工藝分為同壓力體系合采、分壓力體系合采及負(fù)壓體系合采，認(rèn)為同壓力體系合采受壓力系統(tǒng)影響而限制較大，分壓力體系合采在合理構(gòu)建井下空間前提下可滿足任意情況下的煤系氣合采作業(yè)，負(fù)壓合采只適用于高產(chǎn)氣低產(chǎn)水的條件。張芬娜等[38]建立了上部為煤層、下部為高壓產(chǎn)氣層條件下高效抽采煤系氣的雙管柱尺寸選取模型。秦勇等[39]將煤系氣合層開采工藝歸納為分排、先分后合和合排三類基本模式，分析不同模式的適用性和局限性，為山西、川南、滇東等地煤系氣資源合采提供了理論支持。

2.1.4 煤炭清潔高效利用機理研究

低碳經(jīng)濟和嚴(yán)格的環(huán)保政策推動煤的清潔利用研究，煤炭液化、氣化、焦化成為煤化工工藝學(xué)和煤化學(xué)研究的熱點和重點。吳浩等[40]揭示了低階煤粒度、低溫?zé)峤鉁囟?、升溫速率、保溫時間對半焦燃燒特性的影響規(guī)律與熱解反應(yīng)動力學(xué)機理，認(rèn)為500℃時半焦的燃燒性能最好，為蒙陜地區(qū)低階煤用作高爐噴吹煤提供了理論支撐。Chen Jingwei等[41]認(rèn)為煤炭地下超臨界水氣化的能耗和能效要比聯(lián)合循環(huán)氣化系統(tǒng)的高，污染物排放少，工業(yè)化前景廣闊。2016年啟動的國家重點研發(fā)計劃“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)”重點專項，從分子水平揭示了煤經(jīng)合成氣直接制低碳烯烴等高值化學(xué)品的催化機理與定向調(diào)控方法[42-43]，燃煤過程中砷、硒、鉛等重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化和遷移釋放機理[44]，煤層底板灰分中堿性金屬在生物氣化中的復(fù)合催化作用機理[45-46]，燃煤有機污染物的生成機理及排放特性[47]等，形成了煤制油氣用煤資源地質(zhì)調(diào)查、采樣測試與煤巖煤質(zhì)相結(jié)合的工作方法，厘定并建立了液化、氣化用煤的煤質(zhì)指標(biāo)與評價新方法，編制了全國煤制油氣用煤資源分布圖。煤和污泥等摻混后的燃料性能、結(jié)焦和結(jié)渣特性的試驗研究[48]，為電廠和城市污泥環(huán)保處理提供了新途徑。

2.1.5 煤層氣儲層評價與有利區(qū)預(yù)測

經(jīng)過近30年的地面勘探與開發(fā)試驗，我國煤層氣資源家底已經(jīng)清楚，但越來越多的開發(fā)工程表明，煤層氣富集區(qū)并不一定是高產(chǎn)區(qū)，因此，煤層氣開發(fā)工程與地質(zhì)條件的適應(yīng)性研究備受重視。王鏡惠等[49]統(tǒng)計分析了沁水盆地南部煤層氣井日產(chǎn)氣量與儲層含氣性指數(shù)、煤層甲烷解吸效率指數(shù)、氣水產(chǎn)出效率指數(shù)的關(guān)系，給出了高階煤煤層氣區(qū)單井產(chǎn)量800 m3/d和1 500 m3/d的煤儲層產(chǎn)氣能力指數(shù)閾值。部分學(xué)者[36,50]認(rèn)識到壓裂滲透率與煤層原始滲透率之間沒有必然聯(lián)系，強調(diào)煤體結(jié)構(gòu)在儲層壓裂改造效果中的重要性。胡秋嘉等[51]、賈慧敏等[52]用流壓回升傷害指數(shù)來表征井底流壓回升對儲層的傷害程度，認(rèn)為凡爾漏失和氣鎖導(dǎo)致的抽油機系統(tǒng)排水效率降低是流壓回升的主要原因，提出液壓沖洗清除煤粉來防治固定凡爾漏失、機械振動清除煤粉來防治游動凡爾漏失、恒沉沒工藝與氣井間間斷抽水工藝防氣鎖的方法。

作為一種邊際資源，煤層氣開發(fā)受市場經(jīng)濟條件約束。劉鍵燁等[53]以凈現(xiàn)值為評價指標(biāo)，建立了低油價背景下以盈利能力為導(dǎo)向的煤層氣區(qū)塊優(yōu)選方法。

2.1.6 煤礦水害類型及煤層頂板復(fù)合含水層水患機理

隨著煤炭開發(fā)重心向西部深埋礦區(qū)和東部老礦區(qū)深部延伸，水患成為威脅煤礦安全生產(chǎn)的主要類型。“一礦一策、一面一策”體現(xiàn)了我國煤礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，“源頭預(yù)防、區(qū)域治理、井上下聯(lián)合治理”顯示水患精準(zhǔn)治理理念的重大轉(zhuǎn)變。呂廣羅等[54]研究大埋深巨厚煤層綜放工作面頂板離層水涌突特征與機理，形成以地面直通式導(dǎo)流泄水孔與井下探放水孔相結(jié)合的疏放手段，以控制采高、推進速度、強化疏排為主的離層水綜合防治技術(shù)體系，建立以監(jiān)測孔水位+覆巖破斷距+工作面來壓+支架異常狀態(tài)+圍巖異常+瓦斯釋放速率突增為核心指標(biāo)的離層水涌突聯(lián)合預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)。陳紅影[55]將全國礦井水害事故劃分為7大類22亞類48細(xì)類，提出了不同類型水害危險性評價的關(guān)鍵因素。楊飛[56]將山西省較大以上采空突水事故劃分為4亞類8細(xì)類，模擬研究了不同類型采空突水事故的發(fā)展規(guī)律和致災(zāi)機理，建立了老空水害成災(zāi)模式。

沉積控水理論持續(xù)深化，汪洋等[57]在剖析深埋侏羅紀(jì)煤層上覆含(隔)水層時空結(jié)構(gòu)與富水性分區(qū)的基礎(chǔ)上，采用沉積環(huán)境影響指數(shù)、砂巖厚度、導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度等6個評價指標(biāo)，建立礦井涌(突)水風(fēng)險評價方法，提出“上行開采低位截流”“工作面單側(cè)截流” “工作面雙側(cè)截流”與“工作面方向調(diào)整截流”的頂板水源頭治理模式。

2.2 礦井地質(zhì)保障技術(shù)

煤礦6種災(zāi)害都與開采地質(zhì)條件密切相關(guān)。煤礦現(xiàn)代化水平越高，礦井生產(chǎn)建設(shè)對地質(zhì)條件的依賴程度就越強，煤炭精準(zhǔn)智能開采對礦井地質(zhì)條件的查明程度提出了新的更高要求。自20世紀(jì)90年代初國內(nèi)學(xué)者提出煤礦安全高效生產(chǎn)地質(zhì)保障系統(tǒng)概念以來，地質(zhì)保障技術(shù)和手段日益先進，可靠程度愈來愈高。

2.2.1 定向鉆進技術(shù)

鉆探既是煤炭資源勘查的主要方法，也是查證煤礦隱蔽致災(zāi)因素、防治各類地質(zhì)災(zāi)害的主要手段。地面大直徑鉆探技術(shù)、繩索取心定向鉆進技術(shù)發(fā)展迅速，空氣洗井技術(shù)、增阻堵漏技術(shù)、無機膠凝注漿固化技術(shù)、套管隔離技術(shù)等廣泛應(yīng)用于不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)鉆進情況下的洗井和防漏中，普通回轉(zhuǎn)鉆機離線式隨鉆同步抗磁測斜系統(tǒng)為瓦斯抽采鉆孔、探放水鉆孔的施工提供了技術(shù)支持，多矢量傳感器組合校正方法為測量單元所有線性時不變誤差的精準(zhǔn)校正提供了保障，孔底單彎螺桿鉆具力學(xué)模型和三維鉆速方程為水平定向鉆孔軌跡自動跟蹤設(shè)計軌跡提供了理論依據(jù)[58-59]。中煤科工集團西安研究院有限公司研發(fā)的孔底螺桿馬達(dá)定子旋轉(zhuǎn)穩(wěn)斜導(dǎo)向系統(tǒng)、小型化防爆型泥漿脈沖無線隨鉆測量系統(tǒng)、電磁波無線隨鉆測量系統(tǒng)和隨鉆測量地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)，以及PDC定向鉆進鉆頭與擴孔鉆頭等配套鉆具、套銑打撈技術(shù)等，為復(fù)合定向鉆進中鉆孔軌跡精準(zhǔn)控制提供了支撐，高韌性高強度外平鉆桿、單彎螺桿馬達(dá)滿足了遠(yuǎn)距離定向鉆進動力傳遞及泥漿脈沖信號穩(wěn)定傳輸與排渣需求，ZDY12000LD、ZDY15000LD等大功率定向鉆機扭矩和給進起拔力大、鉆進及處理孔內(nèi)事故能力強、工藝適應(yīng)性廣[60-62]。由此形成的煤礦井下近水平復(fù)合定向鉆進成套技術(shù)與裝備在神東煤炭集團有限公司保德煤礦先后創(chuàng)造了順中硬(堅固性系數(shù)>1.5)低透氣性煤層定向鉆進主孔深度2 311、2 570、3 353 m，總進尺3 094、3 164、4 428 m的瓦斯抽采鉆孔的孔深紀(jì)錄。

高位大直徑長距離定向鉆進是軟煤(0.8＜≤1.5)礦井采空區(qū)和工作面上隅角瓦斯抽采的有效技術(shù)?；剞D(zhuǎn)鉆進二次成孔技術(shù)、滑動定向鉆進技術(shù)(上升段)、旋轉(zhuǎn)保直定向鉆進技術(shù)(水平段)、扭轉(zhuǎn)沖擊鉆進技術(shù)，以及大轉(zhuǎn)矩高起拔力定向鉆機配套的沖擊螺桿馬達(dá)、大扭矩螺桿馬達(dá)、高壓潛孔錘和高強度鉆桿等，應(yīng)用于黔西北、淮南、平頂山、焦作、晉城、高平、潞安、陽泉、雞西、鐵法等礦區(qū)，以及澳大利亞等一些高突礦井瓦斯抽采中，解決了沿采動裂隙帶鉆進難、成孔難、軌跡控制難、瓦斯抽采能力不足等難題，最大成孔深度1 026 m[63-66]。將“定向先導(dǎo)孔+正向分級擴孔+大孔開分支”工藝應(yīng)用于山西高平礦區(qū)趙莊礦井1309工作面瓦斯抽采中，單孔最高抽采量達(dá)3.3萬m3/d、單個鉆場最高抽采量5萬m3/d[67]。這與高抽巷瓦斯抽采能力相當(dāng)，證明以孔代巷高效抽采瓦斯具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益。

針對沿極軟(≤0.8)低滲煤層鉆進容易發(fā)生噴孔、塌孔、卡鉆、掉鉆、埋鉆等事故，成孔率和事故處理成功率低、軌跡控制難而遺留瓦斯抽采盲區(qū)和空白帶的難題，研發(fā)了空氣復(fù)合定向鉆進技術(shù)、主孔探頂和側(cè)鉆開分支孔技術(shù)、中風(fēng)壓空氣/氮氣復(fù)合沖孔強排渣鉆進技術(shù)，配套礦用有線地質(zhì)導(dǎo)向隨鉆測量裝置、空氣螺桿馬達(dá)、異形定向鉆具、礦用空壓機、孔口除塵器、空氣流量與壓力監(jiān)控系統(tǒng)等，在貴州黔西青龍煤礦突出煤層(=0.37)中，施工完成253個順煤層壓風(fēng)定向鉆孔，95%鉆孔達(dá)到設(shè)計孔深，單孔最大成孔深度385 m，累計進尺超過3萬m，單孔瓦斯抽采純量是普通回轉(zhuǎn)鉆孔的10倍以上[68]，實現(xiàn)了極軟煤層定向鉆進成孔深度和瓦斯抽采效果的重大突破。

同時，將定向鉆進技術(shù)應(yīng)用到碎軟煤層頂板水平井、煤層頂/底板小曲率梳狀鉆孔瓦斯抽采工程中，采用泥漿護壁、清水鉆進、螺旋鉆桿+泥漿脈沖無線隨鉆測量復(fù)合定向鉆進等技術(shù)，實施“沿頂/底板主孔鉆進、分支孔導(dǎo)通煤層”工藝，在陽泉、韓城、黔西、高平等礦區(qū)和淮南顧橋礦的長距離定向鉆進抽采瓦斯(煤層氣)工程中，成孔率、鉆孔速度、瓦斯抽采效率、經(jīng)濟效益比順煤層的有大幅度提高，為高突礦井瓦斯治理提供了方案[69-72]。

另外，定向鉆進技術(shù)廣泛應(yīng)用于超前弱化堅硬煤層和預(yù)裂復(fù)雜堅硬頂板中，卸壓效果良好[73-75]。防治水方面，黃河北煤田邱集煤礦采用定向鉆進注漿技術(shù)和井上下水文觀測孔水壓實時監(jiān)控技術(shù)，在11煤層頂板施工梅花式和穿層式鉆孔，6個主孔和25個分支孔總進尺12 011 m，累計注漿104 880 t，實現(xiàn)了對含水層裂隙及隱蔽導(dǎo)水通道的精準(zhǔn)封堵，解放了6 000萬t煤炭資源[76]。劉林[77]將定向鉆進注漿加固煤層底板、構(gòu)筑關(guān)鍵隔水層防斷層活化、封閉不良鉆孔再注漿封孔等技術(shù)應(yīng)用于永夏礦區(qū)新橋煤礦隱蔽水害防治中，保證了南一采區(qū)安全回采。

2.2.2 地面三維地震勘探技術(shù)

三維地震勘探從儀器、設(shè)備到數(shù)據(jù)采集、處理與解釋技術(shù)實現(xiàn)了全數(shù)字化和可視化。高密度全數(shù)字三維地震勘探不僅能夠較精準(zhǔn)地控制小型斷層、褶皺、裂隙、煤層賦存狀態(tài)、地層分界面、巷道位置，還通過增加空間采樣率、減小面元尺度、拓寬方位角、增加覆蓋次數(shù)，應(yīng)用“人工智能螞蟻追蹤方法”降噪和疊前時間偏移技術(shù)，獲得“高分辨率、高信噪比、高保真度”的三維數(shù)據(jù)體，再融合地質(zhì)知識和地震屬性自動提取技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化處理技術(shù)及人工網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)對煤層厚度、采空區(qū)、下組煤、陷落柱、活斷層的精準(zhǔn)探測[78-80]。利用多源異構(gòu)信息融合與反演技術(shù)，建立煤層含氣量與波阻抗、聲波時差之間的相關(guān)性，進而預(yù)測煤層氣富集區(qū)，拓展了地震勘探成果的應(yīng)用范圍[81]。

2.2.3 礦井物探技術(shù)

槽波地震勘探主要進展體現(xiàn)在對煤層斷層、煤層厚度、夾矸分布形態(tài)的探測上。Guo Changfang等[82]提出的遺傳算法(GA)–同步迭代重構(gòu)算法(SIRT)，廉潔等[83]提出的透射波速與煤層厚度關(guān)系式，將槽波勘探對煤層厚度預(yù)測的準(zhǔn)確率提高到86%以上。蔣錦朋[84]將三維彈性波全波形反演方法引入槽波模型構(gòu)建中，較精確地刻畫了煤層中斷層、夾矸、陷落柱等地質(zhì)異常體。王增玉等[85]根據(jù)含夾矸煤層Love型槽波頻散曲線特性和煤層PP波與PS波反射系數(shù)關(guān)系定量預(yù)測煤層夾矸厚度及位置。目前，反射槽波在探測采空區(qū)、煤層沖刷帶及斷層等地質(zhì)異常的距離為煤層厚度的100倍，精度達(dá)90%以上；透射波法探測煤層厚度變化、斷層與夾矸、陷落柱、廢棄巷道等距離為煤層厚度的300倍。槽波與鉆探、巷探及與其他物探技術(shù)結(jié)合，為超長工作面內(nèi)地質(zhì)異常體精準(zhǔn)探查提供了技術(shù)支持。

將智能化芯片、人工智能算法等應(yīng)用于瞬變電磁勘探中，使得礦井富水區(qū)預(yù)測、陷落柱采空積水區(qū)位置和范圍的精準(zhǔn)探測更加準(zhǔn)確。邱長凱[86]使用非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格刻畫任意復(fù)雜的地電模型、矢量有限元求解主動源4種偶極子場源頻率域或時間域后認(rèn)為，基于總場的有限元離散算法準(zhǔn)確度高、可靠性和通用性好，開發(fā)的代數(shù)多重網(wǎng)格預(yù)條件迭代求解器為電磁法勘探中大規(guī)模三維頻率域電磁正反演模擬提供了處理工具。

第二代曲波變換技術(shù)廣泛應(yīng)用于露天煤礦邊坡和地質(zhì)災(zāi)害勘察中，提高了原始地質(zhì)雷達(dá)信號中有效波的識別能力，為地質(zhì)異常精細(xì)解釋提供了方法[87-88]。礦井音頻電透視技術(shù)與高密度電測深法組合，實現(xiàn)了對工作面內(nèi)部隱伏陷落柱的綜合探測[89]。孔中物探、孔間物探、孔–巷物探、巷間物探成為地質(zhì)異常超前精細(xì)探測的主要方式，井上下結(jié)合、物探與鉆探、物探與巷探、多種物探方法的綜合探測為巷道安全掘進和工作面順利回采提供了可靠的地質(zhì)保障。

2.2.4 碎軟煤層區(qū)煤層氣(瓦斯)水平井分段壓裂高效抽采核心技術(shù)

水平井分段壓裂是針對致密低滲油氣儲層提出的人工強化改造增產(chǎn)技術(shù)措施，2013年引入大寧–吉縣區(qū)塊本煤層地面煤層氣開發(fā)試驗中，在中硬煤層區(qū)取得單井產(chǎn)量12 000 m3/d的佳績[90]。碎軟低滲煤層是由煤體結(jié)構(gòu)與力學(xué)性質(zhì)不同的多個煤分層組成，碎軟或軟硬疊合，各向異性顯著，順煤層施工水平井和分段壓裂效果不佳。張群等[91]闡明了頂板巖層較脆性、碎軟煤層相對塑性條件下，沿煤層頂板施工水平井和垂直煤層分段射孔與水力壓裂時裂縫向煤層擴展機理，認(rèn)為這種模式產(chǎn)生的壓裂縫長度是碎軟煤層中直接壓裂的縫長的6.7倍。許耀波等[92]認(rèn)為在軟/硬煤復(fù)合煤層中，沿局部硬煤段不固井施工水平井分段射孔壓裂能夠形成復(fù)雜不規(guī)則的垂直裂縫，并擴展進入軟煤分層中；將水平井分段壓裂4個關(guān)鍵工藝應(yīng)用于趙莊井田硬煤分層的煤層氣開發(fā)中，單井產(chǎn)能達(dá)4 700 m3/d，是直井平均產(chǎn)能的15~20倍；將煤層頂板水平井分段壓裂技術(shù)應(yīng)用于趙莊井田碎軟煤層區(qū)地面煤層氣開發(fā)中，實現(xiàn)了單井產(chǎn)能6 400 m3/d、最高9 325 m3/d的佳績。同時將其應(yīng)用到黔北、黔西、陽泉、韓城等碎軟低滲煤礦區(qū)井下瓦斯預(yù)抽中，大幅度提高了瓦斯抽采率和百米鉆孔瓦斯抽采量[70-71,93]。

2.2.5 工作面三維地質(zhì)模型

煤礦安全、智能開采迫切需要實現(xiàn)工作面開采地質(zhì)條件和隱蔽致災(zāi)因素的透明化，以增強采掘設(shè)備全面自主地感知煤巖界面，提高智能分析與決策、自動精準(zhǔn)控制與高效采煤能力。為此，依托現(xiàn)代信息技術(shù)和時態(tài)地理信息系統(tǒng)，融合煤炭地質(zhì)勘查、地面三維地震勘探、井下鉆探、礦井物探、隨采地震勘探，利用采煤機截割信號、煤/巖電磁特性等多源異構(gòu)地質(zhì)信息，構(gòu)建工作面三維地質(zhì)模型，以實現(xiàn)工作面內(nèi)部煤層厚度、煤體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、煤/巖界面等開采地質(zhì)條件，以及富水區(qū)、瓦斯異常區(qū)等隱蔽致災(zāi)因素的精確定位與可視化和透明化。程建遠(yuǎn)等[94-96]、王峰[97]將工作面地質(zhì)透明化建設(shè)視為一個不斷逼近的動態(tài)過程，提出利用工作面“靜態(tài)地質(zhì)數(shù)據(jù)”和“動態(tài)地質(zhì)數(shù)據(jù)”梯級構(gòu)建三維地質(zhì)模型的思路和關(guān)鍵技術(shù)，為采煤機自動截割提供了地質(zhì)保障。

2.3 煤巖測試自動化

隨著光學(xué)顯微鏡、顯微數(shù)碼相機和圖像控制與處理技術(shù)的發(fā)展，鏡質(zhì)體反射率測試與煤巖顯微組分精準(zhǔn)識別進入圖像分析階段。王慧[98]采用曲波變換對煤巖顯微圖像中各惰質(zhì)組分組的形態(tài)學(xué)或幾何學(xué)參數(shù)進行紋理結(jié)構(gòu)差異分析，實現(xiàn)了基于壓縮感知的惰質(zhì)組分的自動分類。趙俊國[99]發(fā)明了通過攝像機自動聚焦識別粉煤光片圖像灰度值來判識煤巖組分的自動化檢測及控制技術(shù)。宋孝忠等[100-101]針對殼質(zhì)組與黏結(jié)劑間灰度重疊區(qū)的有效分割、顯微組分組圖像自動識別中的關(guān)鍵技術(shù)難題，以Leica DM 2500P型偏反光顯微鏡和具有數(shù)字圖像采集功能的工業(yè)相機為基礎(chǔ)，研發(fā)出具有自動掃描和聚焦驅(qū)動控制裝置的煤巖顯微圖像采集系統(tǒng)，開發(fā)出粉煤光片中煤巖顯微組分組圖像的去噪預(yù)處理和自動分割與識別技術(shù)，形成了GKMC煙煤顯微組分組圖像法自動測定技術(shù)及裝備系統(tǒng)，為煤巖顯微組分組精準(zhǔn)高效測定提供了技術(shù)與檢測平臺。

3 面臨的主要問題

煤炭地質(zhì)學(xué)是直接服務(wù)于煤系礦產(chǎn)資源綠色勘查、精準(zhǔn)開發(fā)、清潔利用的應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)?！笆濉逼陂g，學(xué)科發(fā)展成就與研究成果，為推進煤炭行業(yè)科技進步、煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但也面臨一些問題。

1) 高度集成的創(chuàng)新性成果偏少

我國從事煤炭地質(zhì)學(xué)研究的有生力量主要有煤炭地質(zhì)勘查單位、煤礦企業(yè)地測部門、科研院所、相關(guān)高校。由于不同單位和個人多關(guān)注某一地區(qū)或某一領(lǐng)域的煤地質(zhì)理論或(和)開發(fā)利用技術(shù)問題，研究視野較狹窄，且各行其是，與國內(nèi)外同學(xué)科不同專業(yè)的交流較少，與地質(zhì)學(xué)其他分支學(xué)科的深度融合不夠。因此，能夠一攬子解決某含煤區(qū)(礦區(qū))開發(fā)地質(zhì)條件與工程技術(shù)問題的多學(xué)科交叉與高度集成型研究成果較少。

2) 重技術(shù)研發(fā)、輕基礎(chǔ)理論創(chuàng)新

煤礦安全高效開采領(lǐng)域每次重大的技術(shù)進步都離不開煤炭地質(zhì)學(xué)相關(guān)理論創(chuàng)新的支撐。例如，煤巖塑性流變理論既深化了人們對韌性變形序列構(gòu)造煤的生氣能力、物理力學(xué)狀態(tài)與變形規(guī)律的認(rèn)識，為區(qū)域瓦斯治理、優(yōu)選工作面支護方式提供了依據(jù)，又促進地球物理探測技術(shù)的進步。又如，煤巖水力壓裂縫起裂機理與擴展規(guī)律認(rèn)識的深化，推動了煤層氣水平井分段壓裂技術(shù)的進步，使曾被認(rèn)為“煤層氣開發(fā)禁區(qū)”的淮北碎軟煤層區(qū)實現(xiàn)了單井最高產(chǎn)氣量1 0754.8 m3/d、平均日產(chǎn)量9 505 m3的歷史性突破[102-103]。然而，煤炭地質(zhì)理論研究主要由相關(guān)高校感興趣的科研團隊承擔(dān)，煤炭開發(fā)工作者仍堅持“容錯法”開展安全開采工程領(lǐng)域的試驗性探索。同時，大型相似材料模擬實驗條件缺少統(tǒng)一的設(shè)計與操作標(biāo)準(zhǔn)等。因此，煤炭基礎(chǔ)理論研究相對薄弱、分散，并與開發(fā)工程實踐聯(lián)系不緊密，產(chǎn)、學(xué)、研、用的深度融合不夠。

3) 煤系礦產(chǎn)資源共采關(guān)鍵技術(shù)尚未取得實質(zhì)性突破

我國煤系礦產(chǎn)資源協(xié)同勘查與儲層評價研究有一定進展，但資源評價沒有納入開采地質(zhì)條件，尤其是礦(儲)層物性特征，成果難以支撐共探共采實踐的需求。例如，近年來在鄂爾多斯盆地及其東緣、阜新盆地和滇東黔西地區(qū)開展的煤系“三氣”同探共采試驗中，多數(shù)氣共采井產(chǎn)量低于分層單采和單層分采量[26,104]。煤系氣共生機理、含氣層開采地質(zhì)條件評價、鉆井軌跡優(yōu)選、井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、裂縫擴展機理與壓裂工藝優(yōu)化、分層控壓與合層排采等技術(shù)還沒有系統(tǒng)研究，或無實質(zhì)性突破，煤系氣共采模式創(chuàng)新不夠。同時，與煤共伴生的金屬、非金屬礦產(chǎn)共采理論與技術(shù)仍然處于探索之中。

4) 地質(zhì)保障技術(shù)與裝備水平不能滿足煤炭智能化開采需求

煤礦智能化程度及井下作業(yè)人數(shù)體現(xiàn)了一個國家煤炭工業(yè)現(xiàn)代化水平和安全生產(chǎn)狀況。2007年以來，我國煤炭智能開采技術(shù)及裝備發(fā)展迅速，在一些煤層厚度穩(wěn)定、起伏平緩、中小型斷層稀少、煤層頂?shù)装迤秸?、無陷落柱和侵入巖干擾的低瓦斯礦井工作面初步實現(xiàn)了基于遠(yuǎn)程監(jiān)控和人工干預(yù)相結(jié)合、以記憶截割技術(shù)為標(biāo)志的智能化開采。然而，受煤巖自動識別技術(shù)尚未突破、采煤機滾筒自動調(diào)高能力有限的約束，智能化開采要求在采區(qū)設(shè)計和工作面回采之前能夠提供一份精準(zhǔn)再現(xiàn)采區(qū)或工作面內(nèi)部結(jié)構(gòu)與隱蔽地質(zhì)異常體的煤層立體地質(zhì)圖，但目前的地質(zhì)保障精度與裝備水平尚不能滿足復(fù)雜工作面的智能化開采。工作面透射槽波勘探可探測煤層厚度300倍長度范圍內(nèi)的煤層厚度(含夾矸)、直徑10 m以上的陷落柱、落差大于1/2煤厚的斷層等，但對異常類型和尺度的識別準(zhǔn)確率低；反射槽波勘探對隱蔽采空區(qū)、沖刷帶及斷層等的解釋平面誤差為3~5 m，但難以準(zhǔn)確判斷斷層落差及采空區(qū)規(guī)模[105]。因此，構(gòu)建的采區(qū)或工作面三維地質(zhì)模型精度低，多數(shù)情況下工作面開采仍然依賴人為經(jīng)驗判斷。

4 展望

一門學(xué)科的生命力取決于其適應(yīng)社會需要和科學(xué)技術(shù)發(fā)展要求的能力，而這些能力又取決于其繼承發(fā)展的潛力和創(chuàng)新能力?！笆奈濉蹦酥廖磥硪欢螘r期，煤炭地質(zhì)學(xué)應(yīng)圍繞“提供充足綠色煤炭”和“減輕煤礦地質(zhì)災(zāi)害”的煤炭工業(yè)持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，以攻克煤炭綠色勘查、精準(zhǔn)智能開采和清潔高效利用中的關(guān)鍵基礎(chǔ)理論和共性技術(shù)瓶頸為主要突破口，強化煤炭科技創(chuàng)新和高端人才培養(yǎng)，為促進煤炭科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化服務(wù)。

4.1 煤系礦產(chǎn)資源協(xié)同勘探與精準(zhǔn)評價

時至今日，中國陸域煤炭、煤系主要礦產(chǎn)的層系和地域分布、資源潛力已基本清楚，但勘查程度較低，開采地質(zhì)條件尚不清楚。應(yīng)加強煤系礦產(chǎn)資源共生機理、賦存與分布規(guī)律、多手段協(xié)同勘探技術(shù)、開發(fā)地質(zhì)條件精細(xì)探測技術(shù)和精準(zhǔn)評價方法研究，形成以遙感資源航測技術(shù)、高精度地球物理勘探技術(shù)、定向鉆進技術(shù)、一孔多用技術(shù)、地質(zhì)勘查信息化技術(shù)為支撐的綠色煤炭綜合勘查評價技術(shù)體系，提高煤系礦產(chǎn)資源評價的可靠性，為大型煤炭基地安全高效礦井建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供保障。

4.2 煤系礦產(chǎn)資源友好共采理論與技術(shù)

煤系礦產(chǎn)資源種類多、潛力大、開發(fā)利用價值高。應(yīng)加強不同疊置方式下煤系礦種的儲(礦)層物性與開采環(huán)境耦合機理研究，創(chuàng)新地質(zhì)環(huán)境約束下的資源協(xié)同開采模式；依托示范工程爭取在共采方式、井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、壓裂工藝、控壓工藝和排采制度、多礦種協(xié)同開采技術(shù)、保護性開采與區(qū)域地質(zhì)環(huán)境快速修復(fù)技術(shù)方面取得顛覆性突破。

4.3 煤炭智能化開采地質(zhì)保障技術(shù)

煤礦智能化開采是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心巨系統(tǒng)支撐，實時感知煤/巖界面是準(zhǔn)確控制割煤高度的前提。為了實現(xiàn)智能化建設(shè)各階段目標(biāo)，應(yīng)著力研發(fā)智能化物探儀器和智能鉆探裝備，開發(fā)煤系裂隙帶屬性疊前地震反演技術(shù)、全數(shù)字高密度三維三分量地震勘探技術(shù)，開展槽波地震聯(lián)合勘探、槽波雷達(dá)探測、高密度電法勘探試驗，創(chuàng)新孔中、孔間、孔–巷、巷–巷聯(lián)合探測技術(shù)，以及地面、井下、空中一體化多方位精細(xì)探測與綜合解釋技術(shù)，不斷提升對煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)、老孔、塌陷區(qū)、瓦斯富集區(qū)，導(dǎo)水裂隙帶探測的準(zhǔn)確性；深化煤巖界面識別的核、重、磁、聲、光、電、地震、熱力學(xué)等多物理參數(shù)綜合成像技術(shù)研發(fā)，開展采場應(yīng)力耦合疊加效應(yīng)下煤礦動力地質(zhì)災(zāi)害演化機理與微震監(jiān)測和視電阻率動態(tài)預(yù)警技術(shù)，為智能工作面設(shè)計和精準(zhǔn)開采提供可靠的地質(zhì)保障。

4.4 工作面三維地質(zhì)動態(tài)建模技術(shù)

工作面地質(zhì)條件透明化是煤炭精準(zhǔn)智能開采和清潔利用的基礎(chǔ)保障，三維地質(zhì)建模是實現(xiàn)透明工作面的關(guān)鍵技術(shù)。著力研發(fā)鉆探、地面物探、工作面巷道和切眼、礦井物探、隨采地震探測、激光掃描等多源異構(gòu)地質(zhì)地理信息的發(fā)掘技術(shù)，采動應(yīng)力疊加下多場參量與多災(zāi)害源信息的全程感知與監(jiān)測技術(shù)，聚焦多源異構(gòu)信息融合系統(tǒng)平臺的構(gòu)建、大數(shù)據(jù)儲集與插值化處理方法、三維地理地質(zhì)數(shù)據(jù)庫生成方法、多源異構(gòu)信息融合效果評價，以及地質(zhì)數(shù)據(jù)可視化重構(gòu)方法、三維動態(tài)地質(zhì)模型快速傳輸與透明顯示技術(shù)、實時數(shù)據(jù)解釋與共享技術(shù)等，精細(xì)建立工作面三維地質(zhì)動態(tài)模型，實現(xiàn)工作面煤層賦存狀態(tài)、煤巖界面與隱蔽致災(zāi)因素和致災(zāi)過程的精準(zhǔn)再現(xiàn)，為煤炭智能精準(zhǔn)開采提供“地質(zhì)導(dǎo)航”。

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The main progress in the 13thfive-year plan and the prospect of coal geology

JIA Jiancheng1,2, GONG Zewen1,2, JIN Dewu1,2, LI Quanxin1,2, WU Yan2

(1. China Coal Research Institute, Beijing 100013, China; 2. Xi’an Research Institute Co. Ltd., China Coal Technology and Engineering Group Corp., Xi’an 710077, China)

Based on the brief analysis the evolution of “coal geology”, the main progress of discipline in basic theoretical research, geological guarantee technology, coal and rock detection during the 13th five-year Plan period is reviewed emphatically, meanwhile the main problems faced and the development direction in the 14th five-year plan period and even a longer period of time are pointed out. It is considered that coal geology should around the development goals of coal industry of “providing sufficient green coal" and "reducing geological disasters in coal mine”, taking the key geological theories and technical bottlenecks in green coal exploration, precise intelligent mining and clean and efficient utilization as breakthroughs in the future, the research work should focus on: ①Symbiosis law, collaborative exploration technology and accurate evaluation method of development geological conditions of coal measures mineral resources; ② Development of intelligent geophysical prospecting instrument and intelligent drilling equipment; ③Innovative experiment to detect coal seam fault attributes by pre-stack seismic inversion technology, joint exploration technology of channel wave seismic, channel wave radar detection technology, high density electrical exploration technology; ④Multi-mode stereo detection and fine interpretation technology of in-borehole, between-borehole, roadway-borehole and between roadway; ⑤Multi-parameter synthetic imaging technology for coal/rock interface recognition in working face; ⑥Evolution mechanism of coal mine dynamic geological disaster under coupling superposition effect of mining stress, micro seismic monitoring and dynamic early warning by apparent resistivity method; ⑦Depth fusion and dynamic geological modeling of multi-source heterogeneous geological and geographic information.

coal geology; main progress; coal measures mineral resources; stereo detection; fine interpretation; dynamic geological modeling; intelligent mining; compound talents.

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語音講解

P618

A

1001-1986(2021)01-0032-13

2020-06-29；

2020-12-01

國家科技重大專項課題(2016ZX05045-002)，中煤科工集團西安研究院有限公司科技創(chuàng)新項目(2019XAYMS21)

賈建稱，1965年生，男，陜西丹鳳人，博士(后)，研究員，博士生導(dǎo)師，從事煤與煤層氣(瓦斯)地質(zhì)與高效開發(fā)技術(shù)研究. E-mail：jiajiancheng@cctegxian.com

賈建稱，鞏澤文，靳德武，等. 煤炭地質(zhì)學(xué)“十三五”主要進展及展望[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2021，49(1)：32–44. doi：10.3969/j.issn.1001-1986.2021.01.004

JIA Jiancheng，GONG Zewen，JIN Dewu，et al. The main progress in the 13thfive-year plan and the prospect of coal geology[J]. Coal Geology & Exploration，2021，49(1)：32–44. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.01.004

(責(zé)任編輯 范章群)