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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

煤与煤系战略性金属矿产协同勘查理论与技术体系框架探讨

2024-04-03


创新点
1)从煤系战略性金属元素的基本特征分析入手,论证了实施煤与煤系战略性金属矿产协同勘查的必要性。
2)通过对协同勘查概念演变历史的梳理,阐明了煤炭综合勘查与协同勘查的关系。
3)提出了煤与煤系战略性金属矿产协同勘查理论与技术方法体系框架。
4)阐述了煤与煤系战略性金属矿产协同勘查值得关注并深入研究的核心问题。

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煤与煤系战略性金属矿产协同勘查理论与技术体系框架探讨

作者曹代勇1, 2 , 魏迎春1, 2 , 李 新, 张 昀, 徐来鑫, 位金昊, 董 博1
单位:1. 中国矿业大学 (北京) 地球科学与测绘工程学院2. 中国矿业大学 (北京) 煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室
研究背景
 RESEARCH  BACKGROUND 
含煤岩系的主要特点是沉积物源丰富岩性类型多样有机质含量高从而为各类成矿作用奠定了良好物质基础构成多种矿产赋存的有利载体。含煤岩系中除煤之外还赋存或共伴生了不同相态的多种矿产资源包括煤层气铀等战略性矿产。这些有机和无机金属与非金属矿产或同源共生或同盆共存构成一个类型多样资源丰富相对独立又具有不同程度成因联系与耦合关系的成矿环境和矿产赋存单元。
以有机质为主要物质组成的特征决定了煤的构成具有吸附性和还原性能在特定地质和地球化学条件下可富集多种战略性金属元素例如锂、 稀土等三稀(稀散、 稀有稀土元素形成煤系金属矿产或煤型金属矿产。煤系战略性金属矿产属于煤系矿产的重要组 成部分由于历史原因过去完成的煤炭地质勘查多以煤为单一工作对象对煤系其他矿产重视不够。当前新一轮找矿突破战略行动把三稀矿产作为主要工作目标之一从而也对煤炭地质勘查提出新要求、 带来新的发展机遇。近年来煤系战略性金属元素的成因和赋存等基础理论研究方面取得了显著的进展, 但缺乏地质勘查工程实践从而构成实现煤系金属元素向金属矿产转变的重要制约因素。笔者从煤系战略性金属矿产的基本特点分析入手论证实施煤与煤系战略性金属矿产协同勘查的必要性探讨煤与煤系战略性金属矿产协同勘查的内涵和核心问题初步提出煤与煤系战略性金属矿产协同勘查理论与技术方法体系框架作为建立煤与煤系战略性金属矿产协同勘查模型的基础。
摘要
 ABSTRACT
煤与煤系战略性金属矿产协同勘查模型的建立,是实现煤系战略性金属元素向金属矿产转变的前提条件,煤与煤系战略性金属矿产协同勘查基础理论与关键技术研究,则是建立协同勘查模型的核心任务。从煤系战略性金属元素的基本特点分析入手,论证了实施煤与煤系战略性金属矿产协同勘查的必要性;通过对协同勘查概念演变历史的梳理,阐明了煤炭综合勘查与协同勘查的关系,认为协同勘查是综合勘查的继承和发展,强调 种或多种矿产综合勘查过程中的协调有序和科学组织,其核心是协同组织勘查工程、协同实施关键技术。在论述煤与煤系战略性金属矿产协同勘查原则的基础上,初步提出煤与煤系战略性金属矿产协同勘查理论与技术方法体系框架, 作为建立煤与煤系战略性金属矿产协同勘查模型的基础。
煤与煤系战略性金属矿产协同勘查应以煤系战略性金属元素富集成矿机制、组合类型与赋存规律研究为前提条件,以煤地质学、矿床学、 地球化学、地球物理学、勘查工程学等多学科理论为基础,以精准钻探、精细物探和精细化探等关键技术构成的协同勘查技术体系为支撑,以固体矿产勘查规范等标准为工作依据,遵循固体矿 产资源勘查和综合勘查及单矿种勘查的一般性原则,以及研究先行、技术有效、精细勘查、动态调整、分区施策、协调同步等原则,协同组织勘查工程、协同实施关键技术,实现煤与煤系战略性金属矿产协同勘查的最佳技术效益和最佳经济效益的平衡,在完成煤炭地质勘查任务的基础上,查明共伴生战略性金属矿产的地质特征和开发地质条件,获得相应的资源量或元素分布特征,为煤系矿产资源综合开发利用提供地质依据。煤与煤系战略性金属矿产协同勘查值得关注并深入研究的核心问题包括:协同勘查对象的确定,勘查技术的选择和协同实施,勘查工程的协同部署, 资源量的科学估算。
部分图片





 1    煤中微量元素的赋存状态分类



 2    广西万福矿区煤镓组合层位分布


 3    内蒙古乌兰图嘎褐煤锗矿 4—4'探线剖面


 4    煤炭地质综合勘查理论与技术体系


 5    以煤炭资源为主的多种矿产协同勘查体系


 6    煤与煤系战略性金属协同勘查的原则


 7    煤与煤系战略性金属矿产协同勘查理论与技术体系框架


 8    协同勘查对象分类


 9    协同勘查技术手段组合


 10    滇东等高场强战略性金属 (Nb-Zr) 矿层的自然伽马响应


 11    乌兰图嘎煤锗协同勘查项目勘探工程布置


第一作者简介


曹代勇,男,19558月出生,中国矿业大学(北京)教授、博士生导师,北京市教学名师、北京市优秀教学团队带头人、全国煤炭系统专业技术拔尖人才;曾担任中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院院长、煤炭资源与安全开采国家重点实验室副主任、煤炭资源教育部重点实验室主任。第五届和第六届(20042015)教育部科技委地学与资源环境学部委员、北京地质学会理事、中国地质学会构造地质学与地球动力学专业委员会委员、中国地质学会纳米地质专业委员会委员、中国地质学会煤炭绿色勘查开发专业委员会委员、中国地球物理学会构造物理化学专业委员会副主任,《煤炭学报》《煤田地质与勘探》《煤炭科学技术》《中国煤炭地质》编委。长期从事矿产地质和构造地质领域教学科研工作,先后主持承担国家科技重大专项专题、国家“973”课题、国家自然科学基金、中国地质调查工作项目等重点科研项目。研究成果获国家科技进步奖2项、省部级科技奖励16项,出版专著和教材12部,发表学术论文200余篇,SciEi收录80余篇。


研究方向

煤田构造与构造控煤、煤与非常规气地质、矿产资源勘查与评价


主要成果

1)对中国煤田构造发育规律开展了系统深入研究,提出赋煤构造单元和控煤构造样式划分方案,揭示了我国主要赋煤单元的构造特征和煤系赋存规律,发展和完善了与中国煤田地质条件复杂性相适应的煤田构造理论和方法体系。(2)在分析我国煤炭资源赋存条件和勘查形势的基础上,划分了煤矿床综合勘查类型并建立勘查模式,总结了各类煤矿床的构造控制因素;担任新一轮全国煤炭资源潜力评价的技术负责人,参与制定煤炭资源潜力评价的技术路线,组织开展全国层面的煤炭资源赋存规律研究,为煤炭资源潜力评价提供科学依据。(3)从煤与煤系共伴生矿产一体化角度厘定了煤系矿产资源的概念,提出煤系矿产类型划分和组合分类方案,建立煤系矿产耦合成矿模式,为煤系矿产地质研究和资源综合勘查开发奠定了理论基础。(4)从盆地构造-热演化控制作用入手,深入开展煤系非常规气成藏机制研究,建立了煤型气源天然气水合物成藏模式,揭示了煤层气井煤粉产出规律和主要控制因素。5)开展煤系石墨成矿机理及其控制因素研究,查明煤石墨化结构演化规律,提出煤系石墨分类分级和鉴别指标体系,划分煤系石墨成矿区带,建立煤系石墨成矿模式,主导编制煤系石墨鉴别和调查评价行业标准2项和地方标准1项。(6)重视煤地质学与构造地质学之间的联系,开展煤变质作用与构造-热事件耦合效应的研究,揭示了煤大分子结构演化的应力降解机制和应力缩聚机制;初步提出煤中战略性关键金属富集成矿的构造控制研究框架。


通讯作者简介


魏迎春,中国矿业大学(北京)教授,博士生导师,兼任中国地质学会煤炭绿色勘查开发专业委员会委员。主要从事煤系矿产(煤、煤系战略性金属矿产和煤系非常规气)地质勘查与评价领域的教学和科研工作主持和参与国家自然基金、国家973项目、国家科技重大专项、国家重点研发计划项目及企业科研项目30余项;出版学术专著6部,主编国家规划教材1部;在国内外期刊上发表学术论文100余篇,其中SCIEI收录50余篇;授权国家发明专利7项,实用新型专利1项。获省部级科技进步一等奖1项,二等奖5项,获北京市高等教育教学成果一等奖1项、二等奖2项。


研究方向

煤系矿产(煤、煤系战略性金属矿产和煤系非常规气)地质勘查与评价


主要成果

在煤系矿产资源综合评价研究方面,从煤系矿产形成的原生条件和后期构造-热演化及地下水控制的角度,揭示了鄂尔多斯盆地煤系矿产资源、准南煤层气资源、鹤壁煤中锂元素、清洁用煤资源的赋存规律与控制因素,评价了煤系矿产资源潜力,为煤系矿产勘查开发提供依据。在煤系矿产地质勘查研究方面,建立了不同地质条件下和不同煤系矿产组合的勘查模式,提出了煤与煤系战略性金属矿产协同勘查技术方法,为煤系矿产地质勘查提供理论指导。在煤层气开发中煤粉产出机理研究方面,从煤岩自身性质与工程扰动耦合效应分析入手,查明了不同类型构造煤储层中煤粉运移规律及其对储层导流能力的影响,揭示了煤层气井煤粉产出的机理及其主控因素,提出了适宜的煤粉管控措施,为实现煤层气高效稳定排采提供理论和技术指导。

  责任编辑:宫在芹
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