趙 平

(中國煤炭地質(zhì)總局，北京 100039)

習(xí)近平總書記在十九大報告中指出：“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”，“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境，統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理，實行最嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護(hù)制度，形成綠色發(fā)展方式和生活方式，堅定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，建設(shè)美麗中國，為人民創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境，為全球生態(tài)安全作出貢獻(xiàn)”，這是新時代煤炭地質(zhì)勘查技術(shù)研究遵循的指導(dǎo)思想。

我國是一個“富煤、少氣、貧油”的國家，全國2 000 m以淺煤炭資源總量5.82萬億t，保有資源儲量1.94萬億t[1]。煤炭作為我國主體能源的地位不可撼動[2]，2017年我國煤炭消費量占能源消費總量的60.4%[3]。我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)不會發(fā)生根本性變革，預(yù)計到2020年煤炭消費比重仍將維持在58%左右[4]。

煤炭地質(zhì)工作經(jīng)過65a的勘查基本查清了我國煤炭資源的家底，支撐了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和大型煤炭基地建設(shè)，保障了國家能源安全。21世紀(jì)以來，煤炭地質(zhì)工作由單一找礦發(fā)展為煤炭開發(fā)提供全產(chǎn)業(yè)鏈地質(zhì)保障服務(wù)，取得了一系列創(chuàng)新成果[5]。形成了適應(yīng)中國煤炭地質(zhì)特點和煤炭工業(yè)要求的煤炭地質(zhì)綜合勘查理論與技術(shù)新體系[6]。

1 煤炭地質(zhì)勘查技術(shù)的新進(jìn)展

1.1 煤炭地質(zhì)綜合勘查理論

以煤為主、綜合勘查、綜合評價是新時代煤炭地質(zhì)勘查的新特征。在新形勢下，煤炭地質(zhì)科技工作者提出了 “探煤為主、同步探氣、協(xié)同勘查、綜合評價”的多能源協(xié)同勘查理論[7]，研究建立了含煤盆地多能源疊合成藏模式。在地質(zhì)勘查工作中，將煤系作為一個系統(tǒng)進(jìn)行整體研究、立體勘查、綜合評價。做好煤和煤系氣及其它共伴生礦產(chǎn)資源等的協(xié)同勘查，不僅可以節(jié)約勘探時間，提高開發(fā)效率和效益，更重要的是改變了單純勘查煤炭資源的傳統(tǒng)模式，實現(xiàn)了煤系多目標(biāo)多能源礦產(chǎn)綜合勘查。這一理論有效指導(dǎo)了我國煤與煤系多能源資源潛力評價與協(xié)同勘查，在西北地區(qū)取得了很好的找礦效果。

1.2 煤炭地質(zhì)綜合勘查技術(shù)新體系

煤炭地質(zhì)勘查已經(jīng)形成了針對不同地域、不同地質(zhì)和地球物理條件，空天地一體的勘查技術(shù)和方法，建立了具有中國特色的“中國煤炭地質(zhì)綜合勘查技術(shù)新體系”[6]。該體系涵蓋了煤炭資源勘查、礦井建設(shè)、煤礦開發(fā)、采后治理等多個方面，主要包括煤炭資源遙感地質(zhì)填圖、高精度地球物理勘查技術(shù)、快速精準(zhǔn)地質(zhì)鉆探技術(shù)、煤炭資源勘查信息化技術(shù)、煤礦區(qū)環(huán)境遙感監(jiān)測與治理技術(shù)、煤層氣勘查開發(fā)技術(shù)、煤炭測試與化驗技術(shù)等，有力推動了我國煤炭資源勘查技術(shù)的跨越式發(fā)展，為新時代中國煤炭地質(zhì)勘查事業(yè)綠色、持續(xù)、高效發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.3 綠色煤炭資源評價技術(shù)

我國現(xiàn)有能源體系存在著發(fā)展不平衡、不協(xié)調(diào)、綜合效率不高的問題。針對國家推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系的要求，國內(nèi)一些學(xué)者提出了“綠色煤炭資源”評價的理念[1，8-9]。綠色煤炭資源是指在當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)條件下，資源稟賦條件適宜，能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效開采、生態(tài)環(huán)境友好，適宜清潔高效利用，具有經(jīng)濟(jì)競爭力的煤炭資源。目前初步建立了綠色煤炭資源評價指標(biāo)體系[8]，開展了綠色煤炭資源評價。綠色煤炭資源評價技術(shù)及指標(biāo)體系既考慮了資源本身的賦存條件、稟賦特征，更考慮了資源的開發(fā)條件和利用難度，以及環(huán)境影響等相關(guān)問題，對綠色煤炭資源開發(fā)與利用具有重要指導(dǎo)作用。

1.4 礦井水害勘查防治與礦山災(zāi)害救援鉆探技術(shù)

我國已經(jīng)形成了系統(tǒng)的礦區(qū)地下水勘查和礦井水害類型劃分的理論和技術(shù)體系[10-11]，實現(xiàn)了礦井水隱蔽致災(zāi)精細(xì)探測和災(zāi)害異常區(qū)塊的主動改造，運用多分支水平井注漿加固煤層頂?shù)装寮夹g(shù)，實現(xiàn)了水害防治。煤礦頂板突水的預(yù)防方法目前主要以限厚開采及預(yù)疏降為主，在研究導(dǎo)水裂縫帶高度及含水層富水性的基礎(chǔ)上，采用防治方法預(yù)防頂板突水水害，已取得了很多成功的案例，形成了大型地表水體下采煤防治水等關(guān)鍵技術(shù)。在底板水害防治技術(shù)方面，已經(jīng)形成了帶壓開采、疏水降壓、底板改造等多項關(guān)鍵技術(shù)。

礦山災(zāi)害救援鉆探技術(shù)最新進(jìn)展主要包括地面快速垂直孔鉆進(jìn)技術(shù)、救援鉆孔定向鉆進(jìn)技術(shù)、救援鉆孔護(hù)壁技術(shù)、救援孔準(zhǔn)確定位技術(shù)，能夠在地下含水層、破碎地層、礦山采空區(qū)、松散地層及流沙層、堅硬砂礫巖層等各種復(fù)雜地質(zhì)條件下快速、準(zhǔn)確、安全鉆進(jìn)及成孔。救援鉆孔分為小口徑地面探測孔，主要是實現(xiàn)地面快速觀測、信息傳遞及營養(yǎng)液的輸送；大孔徑救援孔則是實現(xiàn)井下被困人員快速提升。中國煤炭地質(zhì)總局特勘中心在我國多起礦難中運用該技術(shù)成功實現(xiàn)了救援。

1.5 煤礦區(qū)環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)

近年來我國在采礦對地表生態(tài)環(huán)境影響的預(yù)測與診斷技術(shù)取得突破，提出了礦區(qū)沉陷變形、GPS/InSAR/數(shù)字近景攝影/三維激光掃描等監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)[12]，提出了一套實時、自動、精準(zhǔn)提取礦區(qū)植被退化、土地覆被變化、水資源變化等生態(tài)環(huán)境災(zāi)害信息的技術(shù)方法，建立了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境災(zāi)害預(yù)報預(yù)警、生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)決策支持系統(tǒng)[13]。

針對西部高強度開采產(chǎn)生的植被退化、土地資源破壞、水土流失加劇等生態(tài)破壞問題，研究植被品種篩選與快速繁育、礦區(qū)植被快速恢復(fù)、生物多樣性的穩(wěn)定等技術(shù)；針對東部礦區(qū)潛水位較高、大面積塌陷積水區(qū)的濕地生態(tài)恢復(fù)問題，研究防止洪澇侵襲，控制沉陷水位，塌陷積水區(qū)規(guī)劃與疏浚、水污染控制工程、水生生態(tài)群落選育與構(gòu)建工藝、生態(tài)與旅游開發(fā)模式等立體化修復(fù)技術(shù)[14-15]。這些技術(shù)的研發(fā)成果將為礦山環(huán)境修復(fù)治理提供保障。

2 新時代煤炭地質(zhì)工作面臨的形勢與任務(wù)

2.1 新時代煤炭地質(zhì)工作面臨的形勢

在習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想的指引下，黨和國家各項事業(yè)開啟了新征程。生態(tài)文明建設(shè)納入了“五位一體”的總體布局，“四個全面”的戰(zhàn)略布局正在穩(wěn)步推進(jìn)，創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享五大發(fā)展理念正在深入貫徹，綠水青山就是金山銀山的理念已經(jīng)全面融入建設(shè)美麗中國的進(jìn)程。

國家開展礦業(yè)權(quán)出讓制度改革試點，實行礦業(yè)權(quán)競爭性出讓、開展礦產(chǎn)資源權(quán)益金制度改革、正式取消地質(zhì)勘查資質(zhì)等舉措，為地勘市場發(fā)展提供了前所未有的機遇。煤炭地質(zhì)單位作為煤炭行業(yè)的技術(shù)服務(wù)商和工程承包商，一直處于整個行業(yè)的上游，煤炭行業(yè)的去產(chǎn)能和供給側(cè)結(jié)構(gòu)調(diào)整更是沖擊傳統(tǒng)煤炭地質(zhì)單位，這對我國的煤炭地質(zhì)勘查工作無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)，也倒逼傳統(tǒng)煤炭地質(zhì)單位依靠科技創(chuàng)新實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。

2.2 新時代煤炭地質(zhì)工作的主要任務(wù)

(1)保障國家能源安全，實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標(biāo)

煤炭是國家的主體能源，能源有效供給是實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標(biāo)的物質(zhì)保障。煤炭地質(zhì)工作需緊緊圍繞“兩個一百年” 的奮斗目標(biāo)，依據(jù)2035年和21世紀(jì)中葉兩個時間節(jié)點國家對低碳綠色能源的要求，將保障能源的供給安全、經(jīng)濟(jì)安全、生態(tài)環(huán)境安全和科技安全作為首要任務(wù)。

(2)推進(jìn)綠色煤炭資源勘查評價，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源勘查與評價體系

煤炭是清潔的資源，完全能夠?qū)崿F(xiàn)綠色開發(fā)與利用。豐富綠色煤炭資源的內(nèi)涵，推進(jìn)綠色煤炭資源開發(fā)與科學(xué)利用，改變社會上一些對煤炭“污染嚴(yán)重”的認(rèn)識。因此，新時代煤炭資源勘查工作重心主要面向建立綠色煤炭資源勘查、開發(fā)、利用、修復(fù)的技術(shù)理論體系和尋找新的綠色煤炭資源基地兩個方面?？辈楣ぷ饕蕴嵘G色資源勘探比重，綠色資源儲量梯級進(jìn)補，擴(kuò)大綠色資源總量為重點，支撐綠色煤炭資源開發(fā)、生態(tài)文明建設(shè)與新型能源體系的建立。

(3)確立煤炭不僅是燃料，更是原料的理念

煤炭是我國重要的一次能源，也是煤化工的基礎(chǔ)原料。煤炭作為能源燃料要改變分散式、粗放式的燃煤方式，最大限度的減少顆粒物及二氧化碳等污染物的排放，實現(xiàn)綠色、潔凈利用。另一方面，煤炭是主要的化工原料，國內(nèi)已經(jīng)形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣、煤制乙二醇等新型煤化工產(chǎn)業(yè)競相發(fā)展的格局。以實現(xiàn)煤炭資源利用、轉(zhuǎn)化效益和附加值最大化。因此，開展煤質(zhì)精細(xì)研究與煤的綜合利用研究是保障煤炭既作為能源燃料又作為煤化工原料被充分利用的基礎(chǔ)。

(4)樹立大地質(zhì)觀，構(gòu)建“地質(zhì)+”，助力國家生態(tài)文明建設(shè)

國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會進(jìn)步與地質(zhì)工作息息相關(guān)，新時代生態(tài)文明建設(shè)作為“五位一體”發(fā)展戰(zhàn)略的重要一環(huán)，生態(tài)建設(shè)和環(huán)境治理必將成為地質(zhì)工作的重點。煤炭地質(zhì)工作應(yīng)積極研究服務(wù)于“大地質(zhì)”事業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，積極適應(yīng)國家強化對礦產(chǎn)、森林、草原、濕地、農(nóng)田、湖泊等自然資源的管理形勢，加快地質(zhì)工作由單一找礦向“山水林田湖草海”自然資源一體化調(diào)查轉(zhuǎn)變，打破傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查和評估工作，構(gòu)建地質(zhì)工作與“山水林田湖草?！辟Y源調(diào)查相適應(yīng)的工作體系，搭建“地質(zhì)+” 平臺，提供用武“大空間”。

3 煤炭地質(zhì)勘查技術(shù)發(fā)展方向

3.1 綠色煤炭資源勘查評價與綠色安全開采的地質(zhì)保障技術(shù)體系

新時代煤炭地質(zhì)勘查一方面要進(jìn)一步開展煤、煤系、煤盆地共伴生礦產(chǎn)資源的協(xié)同勘查，另一方面要緊隨煤炭開發(fā)技術(shù)革命，把礦山地質(zhì)保障工作作為煤炭地質(zhì)工作的重要發(fā)展領(lǐng)域，建立綠色煤炭資源勘查評價與綠色安全開采的地質(zhì)保障體系，勘查與煤炭精細(xì)利用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系[16]。煤炭地質(zhì)工作要發(fā)揮自身優(yōu)勢，既打好資源勘查的運動戰(zhàn)，又要打好礦井地質(zhì)保障的陣地戰(zhàn)，積極為煤礦提高“科學(xué)產(chǎn)能[2]”做好保障，由資源保障為主向資源保障和安全生產(chǎn)保障并重轉(zhuǎn)變，由以煤為主向煤、水、氣、工、環(huán)并重轉(zhuǎn)變；由地面地質(zhì)向地面地質(zhì)和井下地質(zhì)并重轉(zhuǎn)變。在勘查技術(shù)方面加大空天遙感數(shù)據(jù)、高精度多維地球物理勘探數(shù)據(jù)、精細(xì)鉆探數(shù)據(jù)以及樣品測試化驗[17]數(shù)據(jù)的高度融合，實現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)體透明和可視化解譯。

3.2 服務(wù)于煤和煤系氣等共伴生礦產(chǎn)資源協(xié)同勘查與開發(fā)的地質(zhì)保障技術(shù)

煤與煤系氣(煤層氣、煤系頁巖氣、煤系致密砂巖氣等)同源共生[18]，煤系氣賦存于煤層及附近巖層中，我國潛在資源量初步預(yù)計在90萬億m3以上。煤炭開發(fā)會破壞煤系氣資源，造成資源的浪費、破壞環(huán)境、影響煤礦安全生產(chǎn)。此外，煤中還發(fā)育鎵、鍺、鋰等“三稀”金屬礦產(chǎn)，煤系中還發(fā)育有鈾礦、黏土礦、鋁土礦等其他礦產(chǎn)，資源潛力也很大。

目前煤系多能源礦產(chǎn)與共伴生礦產(chǎn)勘探開發(fā)由不同單位完成，一方面是多單位多次進(jìn)場勘查，另一方由于任務(wù)和目標(biāo)不同造成資料相互保密，無法實現(xiàn)礦區(qū)、井田內(nèi)多礦產(chǎn)綜合勘查、綜合評價，最終造成無法綜合規(guī)劃、綜合開發(fā)利用的局面。新時代煤炭地質(zhì)單位要充分發(fā)揮自身長期研究煤和煤盆地地質(zhì)的優(yōu)勢，按照國家建設(shè)節(jié)約型社會的要求，進(jìn)一步加大創(chuàng)新，建立煤系多能源礦產(chǎn)與其它共伴生礦產(chǎn)探采一體化地質(zhì)保障技術(shù)體系，實現(xiàn)煤、煤系、煤盆地多種礦產(chǎn)綜合勘查、協(xié)同開發(fā)，由資源勘查向開發(fā)地質(zhì)延伸，打通上下游，延長產(chǎn)業(yè)鏈。

3.3 關(guān)閉礦井和采煤沉陷區(qū)綜合治理與利用技術(shù)體系

關(guān)閉礦井與煤礦采空沉陷區(qū)治理是城市發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的新方向，也為煤炭地質(zhì)工作提供了新的領(lǐng)域。以往由于對關(guān)閉礦井與采煤沉陷區(qū)的綜合治理與空間利用重視不夠，加之煤炭去產(chǎn)能，又有一大批煤礦被關(guān)閉[19]。煤炭地質(zhì)隊伍要重點開展對典型關(guān)閉礦井與重點采煤沉陷區(qū)的研究調(diào)查，建立對不同資源稟賦、不同地質(zhì)條件、不同開采方式、不同自然環(huán)境、不同投資方式、各種環(huán)境地質(zhì)問題的多元化治理模式，形成基于多因素條件的關(guān)閉礦井和采煤沉陷區(qū)綜合治理、環(huán)境再造與資源利用的技術(shù)體系。

3.4 構(gòu)建“地質(zhì)+”平臺服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)的地質(zhì)保障體系

地質(zhì)與人們的日常生活、行為聯(lián)系緊密，要研究地質(zhì)學(xué)與人們改造自然活動的關(guān)系，擴(kuò)大地質(zhì)工作的服務(wù)領(lǐng)域。構(gòu)建“地質(zhì)+”平臺，打破行業(yè)壁壘，重塑煤炭地質(zhì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)關(guān)系，拓展產(chǎn)品和技術(shù)邊界，服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)。應(yīng)著力從以下四個方面進(jìn)一步重視和加強“地質(zhì)+”：一是加強為煤炭綠色開發(fā)和精細(xì)利用以及災(zāi)害評估、調(diào)查、監(jiān)測、治理、預(yù)警等方面相結(jié)合的地質(zhì)基礎(chǔ)工作；二是拓展服務(wù)于“山水林田湖草?！辟Y源管理與調(diào)查的地質(zhì)工作；三是全面支撐城市、城鎮(zhèn)建設(shè)的地質(zhì)基礎(chǔ)工作，建立城市地質(zhì)工作體系，主動服務(wù)城市開發(fā)建設(shè)；四是服務(wù)西部生態(tài)脆弱區(qū)、缺水地區(qū)的生態(tài)保護(hù)和資源開發(fā)利用。

3.5 適應(yīng)“一帶一路”地區(qū)的能源與礦產(chǎn)地質(zhì)保障體系

“一帶一路”倡議是國家行為，礦業(yè)開發(fā)是重頭戲，既對所在國當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要推動作用，也對國內(nèi)礦產(chǎn)資源開發(fā)結(jié)構(gòu)調(diào)整和稀缺資源的補充具有重要意義，其基礎(chǔ)建設(shè)和礦業(yè)開發(fā)將帶動測繪、勘查等許多基礎(chǔ)性研究與建設(shè)項目。深入研究“一帶一路”沿線國家和地區(qū)地質(zhì)特征，助力我國地質(zhì)勘查技術(shù)走出去，發(fā)揮國內(nèi)煤炭地質(zhì)隊伍的特色和優(yōu)勢，形成適應(yīng)“一帶一路”地區(qū)的能源與礦產(chǎn)地質(zhì)保障體系，服務(wù)沿線國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，共同構(gòu)建人類命運共同體。

3.6 落實“互聯(lián)網(wǎng)+”行動，培育發(fā)展新動能

在大數(shù)據(jù)和共享經(jīng)濟(jì)的背景下，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為創(chuàng)新和發(fā)展的高地。建立煤炭地質(zhì)云平臺，實現(xiàn)資料共享、遠(yuǎn)程控制，勘查工程施工遠(yuǎn)程指揮是新時代煤炭地質(zhì)工作謀求發(fā)展的新動能。借助“互聯(lián)網(wǎng)+”實現(xiàn)煤炭地質(zhì)勘查關(guān)鍵技術(shù)特別是關(guān)鍵核心技術(shù)和產(chǎn)品升級換代，應(yīng)從三個方面開展工作：一是建立煤炭地質(zhì)云平臺，完成煤炭資源各項成果數(shù)字化、立體化、可視化，建立集展示、交易、交流、合作、共享于一體的科技平臺；二是面向政府，面向社會，面向礦山企業(yè)提供基于大數(shù)據(jù)的、精準(zhǔn)的、個性化的全方位地質(zhì)工程技術(shù)解決方案，全方位迎合市場、客戶要求；三是地質(zhì)勘查工程向智能化、高端化、服務(wù)化、綠色化邁進(jìn)，借助人工智能實現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮、快速反應(yīng)、場景模擬、果斷決策，形成設(shè)備與人員，現(xiàn)場與中心，數(shù)據(jù)與平臺的互聯(lián)、互動、互補的操控體系。

4 結(jié)論

我國的能源稟賦特征注定在相當(dāng)長的時間內(nèi)能源仍以煤炭為主。新時代煤炭地質(zhì)工作大有可為。關(guān)鍵是找準(zhǔn)定位，把握方向，重點在創(chuàng)新驅(qū)動上做文章，樹立“大地質(zhì)”的理念，著力打造綠色煤炭資源勘查評價與綠色安全開采的地質(zhì)保障技術(shù)體系、煤和煤系氣等共伴生礦產(chǎn)資源協(xié)同勘查與開發(fā)的地質(zhì)保障技術(shù)、“地質(zhì)+”服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)的地質(zhì)保障技術(shù)體系、關(guān)閉礦井和采煤沉陷區(qū)綜合治理與利用技術(shù)體系、“一帶一路”地區(qū)的能源與礦產(chǎn)地質(zhì)保障技術(shù)體系，全面推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動，培育發(fā)展新動能，實現(xiàn)煤炭地質(zhì)勘查關(guān)鍵技術(shù)和核心產(chǎn)品升級換代。

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