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中国煤炭电法勘探技术发展五十年

2005/2/28 10:48:20       
电法勘探技术是寻找金属、非金属、煤炭、油气等矿产和地下水资源的重要而有效的地球物理方法,近年来其应用领域又扩展到地质工程、工程勘查、环境监测等领域,与国民经济建设、人民社会生活有密切关系,是勘探地球物理学中的重要分支。
    新中国的电法勘探工作起始于50年代初,主要是引进前苏联的方法技术,以直流电法为主;随后又逐渐引进、发展了电化学方法,如激发极化法;到60年代,我国科研人员开始研究以绝对测量为特点的电磁感应类方法;至70年代,则以相对测量为主,并在80年代有较大的进展。到90年代,数字化、图形图象化等技术的引进,使得电法勘探技术有了飞跃的发展,逐步形成了集设计、采集、处理解译、成果提交一体化工作模式。
    我国煤炭电法勘探技术经过近50年的发展壮大,特别是经过"七五"、"八五"、"九五"和"十五"期间的发展,现已形成资料采集与处理、综合解释与分析、方法理论研究与软件开发、仪器设计与开发制造等有一定水平和规模的专业队伍。在普查找煤、水文地质、工程地质、矿山矿井地质、灾害地质、城市地质、环境地质等方面发挥着重要作用。
1 创业与发展
    1953年,原燃料工业部从中国能源工业长远战略出发,为寻找新煤田,特别是隐伏在老矿区外围的新煤田,根据苏联专家建议,决定在煤炭工业中应用地球物理勘探技术。由此,燃料工业部煤矿管理总局地质勘探于1954年8月由北京地质学院物探系专修科分配到煤炭部门的17名技术人员中抽调5名同志在北京组建煤炭系统第一个电法队(当时取名为:地面电测队),同年第四季度又从淮南煤矿专科学校分来2名中专机电专业毕业生充实到地面电测队,1955年6月16日又从燃料工业部煤矿管理总局天津地质干校接受毕业生6名,7月13日接受大同煤矿学校机电专业毕业生5人,形成了总人数达22人的煤炭系统第一个电法队。其主要人员有;
    队行政及技术负责人:洪仁恕。
    室内组组长:黄治平;成员:陈光第、蒲砚池。
    野外组组长:张在新;副组长:张道纲;成员:陈嘉林、李庆芳、陈心太、姚多银、梅伟华、魏少康、李克诚、闰凌志、王文珍、王殿英等;
    管理员:羊治和。
    同时,于1954年离京去开滦矿区林西至唐家庄一带进行野外试验。试验的主要目的是熟悉电测深的成套工作方法,培训人员,研究解决地质任务的可行性。试验使用的主要装备有仿苏式ЭΠ-1M型电位计和仿苏式ΠCM胶皮探矿线、军用被复线和铜、铁电极等。试验使用的方法为对称四极垂向电测深法(采用;固定测量电极距,供电电极距7.0~6000米,非连续放线方式)。为了求取岩石电阻率参数,用钻孔的岩心进行了岩石标本电阻率的室内测定。通过这次野外试验,使全队人员较熟练地掌握了电测深的全套工作方法,培养了第一批电法技术骨干。
    1955年 8月下旬,地面电测队派人赴华东煤田地质勘探局及所属一二O勘探队及淮南矿务局收集资料,作出了淮南杨部子地区电法工作设计,9月中旬开赴淮南矿区工作。在此期间,根据原煤炭工业部地质勘探总局在淮河以北广大隐伏地区找煤的决定,抽调部分技术骨干赴淮北矿区蒙城梁涂山、涡阳石山子完成了3条电测深勘探线(测点间距2公里,AB/2=3.5~3000米,非连续放线)。同过系统分析、研究野外观测的电法成果,结合地质资料,在蒙城东北板桥~李楼电法测线的电测深点上布置了01和07钻孔。07钻孔于1956年2月1日在孔深338.51米穿过新地层见二叠纪煤系,在350.05米见第一层煤,厚度几36米,这是淮北平原数千平方公里隐蔽区内的第一个见煤钻孔。其后在该测线上施工的钻孔均见到可采煤层,从而揭开了淮北平原沉睡多年的丰富的煤炭资源,为煤炭系统在隐蔽地区应用地质、物探、钻探综合手段找煤提供了第一个成功的实例。
    在淮南施工的电法组结束杨部子地区的电测深工作后,又在上窑地区试验用电剖面法进行地质填图。于1956年3月5日,提交了煤炭系统的第一个电法报告--《安徽蒙、涡、杨地区地面电测报告》。报告认为杨部子地区普遍为较厚红层覆盖,无找煤希望。解释了蒙城、涡阳三条测线上的煤系分布范围,并用平均电阻率法和培拉耶夫量板法解释了大部分电测深点的石灰岩埋藏深度,为找煤钻孔的布置提供了重要依据。1957年7月提交了《 安徽省蒙城宿县地区电法勘探工作报告》(主编黄治平)。该报告由煤炭工业部地质勘探总局聘请地质部物探局桂燮泰工程师评审后,由地质勘探总局正式行文批准。这是煤炭系统第一件正式批准的地面物探报告。该成果全面揭示了淮北4500平方公里隐蔽地区的主要地质构造;探明了煤系基底起伏形态;圈出了石炭二叠纪的煤系分布范围和埋藏较浅的含煤区,并利用可以

作定量解释的47个电测深点解释了石炭系及其以下石灰岩的埋藏深度。根据定性、定量解释成果绘制了推断的地质剖面图,圈定了童亭、临涣、许町、百善等有希望的含煤区(见图1)。经其后的大量钻探证实,揭开了新生界掩盖下的淮北煤田。
    于此同时,原煤炭工业部地质勘探总局从电法队原有技术人员中抽调部分技术骨干组建中南煤田地质勘探局电法队、东北煤田第一地质勘探局电法队、河北开滦煤矿总管理处电法队,并将原总局直属的"地球物理探矿队"改为物探处,所属电法队划归华东煤田地质勘探局领导。形成了东北、华北、华东、中南合理分布的煤炭电法勘探布局。并通过各自的工作先后发现了华北车轴山的东欢坨、新军屯含煤区,蓟县~玉田区域的林南仓、下仓含煤向斜;东北铁法的大明~四家子含煤扩大区;中南焦作外围的含煤区;华东九里山含煤区。
    1957年,华东煤田地质勘探局物探大队拟订了煤炭系统第一个《电测深质量标准》,在所属两个电法队执行,同年,煤炭工业部地质勘探总局颁发了煤炭系统第一个《电法勘探设计、报告编制提纲》。并与1961年由煤炭工业部地质勘探司在总结几年来煤田电法工作经验的基础上,草拟了煤炭系统第一个《煤田电法勘探暂行规程》,在广泛征求意见后于 1962年正式颁发执行,1962年5月由煤炭工业出版社出版。使电法技术工作在正规化、科学化、标准化的道路上迈进了一大步。
    1958年9月在山东兖州一二三煤田地质勘探队召开的"地质-地球物理综合勘探现场会议",对电法勘探进行了总结。指出了创建时期为电法勘探积累了经验,特别是电法在隐蔽地区普查找煤方面取得的成果,推动了电法勘探在煤田普查中更加广泛的应用。会后,电法队伍急骤扩大,形成了煤田电法勘探历史上的第一次大发展的高潮(1958~1960年)。
2 提高与辉煌
    到60年代,各大区煤田地质勘探局物探大队均组建了电法分队,致使全煤炭系统的电法分队达56个。
    在此期间,电法勘探在继续完成隐伏地区找煤工作的基础上,开始探索应用电法技术探测老窑采空区、岩溶、古河床和精查阶段的断层等问题,并获得了成功。1964年,西北煤田地质勘探局甘肃煤田地质大队,首次在贺兰山煤田汝箕沟勘探区白芨芨沟井田,用自然电场法配合磁法进行探测煤层火烧区的工作取得了好效果。
    大量的试验和钻探验证表明,电法勘探技术在配合山区地质填图、隐伏地区普查找煤、勘探阶段探测断层、探测隐伏煤层露头、探测岩溶裂隙发育带及找水、第四系勘探等方面有着显著的优势,取得了丰硕的地质成果。
至80年代初,应用电法勘探技术先后发现了河北邢台、隆尧;辽宁沈北、沈南、红阳、康平三台子、建平马厂;吉林梅河、万宝;黑龙江东荣、东辉;江苏丰沛(丰县、沛县)及苏南锡、澄、虞地区等;山东济宁、巨野、金乡、黄河北;河南禹县、永城、新郑;广东官窑;湖南高亭司等含煤盆地。这些含煤盆地部分经过后续勘探工作已经建井开发,成为70年代后期和80年代的重要煤炭生产基地;部分仍有继续进行勘探工作的价值。
    在稳固推进支流电法勘探技术的基础上,与1970年首国内开展了电磁频率测深法的仪器和方法的研究,1972年研制出了中国第一台PC-1型电磁频率测深仪。该仪器由深层机和浅层机组成,分别配置有发射机和接收机,用发电机供电。深层机频率为1320~0.29赫,有23个频点,发射机重48公斤,接收机重32公斤;浅层机频率为132000~19赫,有24个频点,发射机重72公斤,接收机重27公斤。1972~1974年在陕西、江西、安徽、江苏不同类型煤田上进行了仪器和野外工作方法的试验,并获得成功。为在高阻层下普查找煤提供了一种有效的新方法。从而,中国煤炭电法勘探结束了单纯依赖直流电法的历史,步入了直流和交流电法同时应用的新阶段。
    1977年9月,湖南煤田物测队首先编制出了《电磁频率测深暂行规程》。同年11月,江西煤田物测队也编出了《电磁频率测深法野外工作技术要求》。这是煤炭系统在总结电磁频率测深法工作经验的基础上,最早编出的技术规定文件。
    1977年11月24日至12月2日,煤炭工业部地质局在江西南昌县向塘西江西煤田物测队召开了"全国煤田电法、重磁会议"。会议由煤炭工业部地质局勘探处负责人王殿发、李岚主持,各省(区、市)煤田地质勘探公司、物测队,有关勘探队及部分厂、所、院、校共25个单位的83名代表参加。会议着重讨论了《煤田电法勘探规程(修改稿)》,提出了修改和补充意见。电法方面着重交流了频率测深法方面的工作经验,并参观了江西煤田物测队举办的频率测深工作展览和野外施工。会议也交流了直流电法在普查找煤、找水、探老窑采空区和煤层燃烧区等方面的经验和成果。这次会议对推动频率测深法的推广应用和健康发展有重要作用。
    1978年,煤炭工业部地质局在原燃料化学工业部1972年组织起草的《煤田电法勘探规程(讨论稿)》的基础上,组织电法规程修订组进行修改,1979年煤炭工业部地质局在昆明召开的"煤田电法勘探技术座谈会"上进行了进一步讨论,会后最后修改定稿。1980年6月,煤炭工业部以(80)煤地字第484号文正式颁发执行,1983年1月由煤炭工业出版社出版发行。这是煤炭系统正式颁发的第二个《煤田电法勘探规程》。

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