资源勘查工程技术论文参考文献

王明章

（贵州省地质调查院，贵阳 550004）

摘要：寒武系中上统白云岩分布区发育了众多的山间盆地和谷地，盆地和谷地中地下水富集且岩层含水性较均匀。但受地质构造等因素控制，在含水相对均匀的总体特征下不同地带地下水的富集仍存在较大的差异。查清盆地（谷地）中地质构造、寻找地下水集中径流带并合理布置开采井群，是有效开发利用岩溶地下水的关键所在。本文以贵州省玉屏县朱家场地区地下水开发为例，对该类型系统地下水的勘查和开发利用经验进行总结，旨在为同类岩溶水系统的开发利用提供参考。

关键词：寒武系白云岩；山间盆地；地下水开发利用

1 寒武系白云岩山间盆地水文地质特征

我国西南地区的黔北、黔东北、渝东南、湘西、鄂西地区大面积分布寒武系中上统白云岩，由于地层时代老，在地史时期经历了多次的构造运动，岩体中裂隙和节理极为发育，岩石破碎，并且岩石矿物成分和结构决定了岩石中岩溶发育的方式为弥散性的溶蚀，其结果在岩体中形成众多的小型溶蚀孔洞和溶蚀裂隙。各种成因的空间在岩体中交错发育，相互联通，在岩体中构成了分布相对均匀的近似网络状孔洞裂隙系统，成为地下水运移和储存的空间。上述含水介质组合及分布特点，使得地下水在含水岩组中分布相对均匀，运动呈“分散”、“渗流”特征，径流速度缓慢，并多以小泉及散流状分散排泄，构成了分散排泄型地下水系统。

寒武系中上统白云岩分布区发育了众多的山间盆地或谷地，周边为峰丛洼地、缓丘波地为主的山地。盆地及谷地多为山区地下水汇集地带，在没有遭受地质构造破坏及地形强烈切割的条件下，盆地（谷地）中地下水分布较为均匀且丰富，一般都能成为具有开发价值的地下水源地。井群开采是该类系统中开发岩溶地下水的主要手段。

但由于该类地层经历的地质构造运动多，分布区断裂构造通常较为发育，受地质构造和岩溶发育控制，在总体含水相对均匀的特征下，不同地带地下水的富集仍存在较大的差异。因此，查清盆地（谷地）中地质构造并寻找地下水集中径流带，是提高机井涌水量、有效开发利用该类地下水的关键所在。

本文以贵州省玉屏县朱家场地区地下水勘查与开发工程为例，对地下水的勘查与开发经验进行总结，为同类岩溶水系统的勘查与开发利用提供参考。

2 社会环境及工程来源

2.1 朱家场地区社会环境概况

贵州省玉屏县朱家场地区位于贵州省东部湘黔两省交界地带，地理位置为东经108°47′27″～109°9′30″，北纬27°12′00″～27°32′00″（图1）。

图1 兴隆—朱农场交通位置图

1—县界；2—开采区界线

由于该区处在车坝河和舞阳河的河间地块上，耕地及村寨高于地表河床400余m，地表无河溪分布，人畜饮水和农田灌溉缺水极为严重。1998年区内城镇及农村人口2.80万人，稻田面积约917hm2，实际可灌溉面积仅约445hm2。城镇需水量21.9万m3/a，实际供水量2.63万m3/a，缺水量19.27万m3/a；农田灌溉需水量546万m3/a，实际供水量430.95万m3/a，缺水量115.05万m3/a。全区总缺水量134.32万m3/a。1998年以前，粮食平均产量仅4500kg/hm2，干旱年份严重歉收。缺水是导致该地区生产力低下、人民贫困的主要因素。因此，寻找并开发地下水资源，是改善当地生态环境、促使社会与经济发展的重要途径之一。

2.2 地下水勘查开发工程来源

1998～2000年，联合国粮食计划署在黔东地区实施代号为“5181”的农业综合开发工程。同期，原地质矿产部“岩溶缺水区找水工程”也在该区展开。寻找和开发水资源，解决该地区的人畜饮水和农田灌溉成为两个项目共同的目标。经过工程可行性对比研究，从车坝河和舞阳河提取地表水扬程分别为450m和487m，扬程高、输水距离远、供水分散，成本高且难于管理，而区内地下水丰富、埋藏浅，具有可就近分散供水，成本低，易管理，见效快的优势。“5181工程”选择了地下水开发利用方案，并委托原贵州省地质矿产局承担该区地下水勘查、设计和开采施工。

3 区域地质条件及岩溶水系统特征

3.1 区域地质条件及岩溶发育特征

朱家场地区在大地构造位置上位于扬子准地台与华南褶皱带的过渡地带，走向北东、近东西向和近南北向的断裂构造极为发育，并以走向北东断裂为主干构造，平面分布成棋盘格式（图2）。

图2 兴隆—朱家场水文地质图

1—钻孔，左：编号，右：分子为涌水量（m2/d）、分母为降深（m）；2—下降泉，左：编号，右：流量（L/s）；3—上升泉群；4—一侧冲水、一侧阻水断裂

区内出露地层均为寒武系中上统，岩性以中—厚层状白云岩为主，夹薄层泥质白云岩，总厚度732m。地貌上形成缓丘谷地地貌，地表多被第四系粘土覆盖，为覆盖型岩溶区。受岩性和结构控制，白云岩岩体中岩溶形态以小型的溶蚀孔洞为主，在岩体中分布相对较均匀，未见较大规模的溶蚀洞穴。

3.2 岩溶水系统特征

地下水主要接受大气降水的补给，在重力作用下从山区地带向谷地中汇集并总体上北西向南东运移，在径流途中受断裂等阻水以及在地势低洼地带以泉排出地表，使区内形成独立的分散排泄型岩溶地下水系统，并成为一个覆盖型岩溶山间盆地型储水构造。谷地中地下水埋藏深度多小于10m。水动力特征以潜水为主，在局部地带受构造控制或由于岩性不均匀而呈现承压状态。

虽然区内岩层含水性相对较为均匀，但由于受地质构造和岩溶发育控制，不同地带地下水的径流和富集差异性较大。1986年中国人民解放军建字00932部队在该区开展农田供水水文地质勘查，施工勘探钻孔15个，单孔涌水量多在50～800m3/d，其中50%以上钻孔涌水量小于500m3/d，显示了含水层富水性具有较强的不均匀性。

4 地下水勘查方法及主要成果

分析原勘探钻孔涌水量小且差异较大的原因，在于受到地质构造的影响，孔位未能布置在地下水富集地带上。因而确定了勘查工作的重点为详细查清谷地中的断裂构造的空间分布、水文地质特征及谷地中地下水的集中径流带。

根据在贵州省内多年的水文地质勘探工作经验，在岩溶区找水工作中，合理的组合使用传统的电法物探手段均能取得具有较好的效果。因此，勘探手段采用地质调查与电法物探相结合。

对地层岩性参数测试结果，区内白云岩ρs＞1000Ω·m，泥质白云岩ρs多在500～800Ω·m，含水白云岩ρs＜600Ω·m，粘土层ρs＜50Ω·m。为查明断裂带的空间位置、产状及含水性，勘探线垂直于构造线方向布置，勘探方法采用式电阻率联合剖面或式电阻率对称四级剖面法、激电测深法。勘探成果对断裂的反应明显，如杨柳冲断裂（F1），联合剖面曲线反应，断裂带呈高阻显示，北西盘（上盘）呈低阻显示（图3），反映了断裂带本身具阻水性能、而北西盘含水性则较好。通过实地调查，该断裂带岩石胶结紧密，断裂带北西盘（上盘）岩石破碎，沿该断裂带上盘，泉点呈串珠状分布。

图3 芩巩水尾镇白岩塘供水物探工作成果图

1—对称四级ρs曲线；2—测深点及编号；3—泉水充电点；4—推测断层

以查明谷地中地下水集中径流带的物探工作采用充电电位和梯度测量、视电阻率联合剖面（或式电阻率对称四级剖面）、激电测深等手段组合勘探。

（1）选择地表出露地下水井（泉）为充电点并布置勘探剖面，根据各剖面“零值点”连线初步确定地下水流向。

（2）垂直地下水流向布设联合剖面（或对称四级剖面）。根据勘探成果ρs平面图分析，从平面上圈出地下水主径流带。

（3）垂直地下水主径流带布设激电测深剖面，查明布井区垂向上岩体的电性特征，推断岩体含水性空间分布情况，为机井设计提供依据。

地下水主径流带勘探工作及成果以河塘地区为代表（图4～6），图4反映了该地段物探解译地下水主径流带平面分布，图5反映了垂直地下水主径流带的垂向断面岩体含水性特征，图6反映出布井点垂向岩层含水性特点。

图4 河塘块段电探等ρs平面成果图

1—高阻区；2—低阻区；3—测点及编号；4—ρs等值线；5—山地分界线

图5 28线电探综合断面图

1—测点及编号；2—四级ρs曲线；3—测深点及编号；4—ρs等值线

综合全区勘探结果：

（1）北东向压扭性断裂带具较好的阻水性，其上盘地下水径流受阻形成富集带，下盘则由于补给有限，地下水贫乏。

（2）南北向张性断裂具较好导水性，在地表多形成谷地，沿断裂及破碎带多形成地下水集中径流的地带。

（3）北东向断裂与南北向断裂交汇地带常成为地下水富集的富水地带。

（4）含水层有效厚度一般在地表以下150m范围内。

图6 28线、206点测深曲线

5 勘探成果应用及效果

图7 兴隆—朱家场地下水开采工程布置图

1—开采井，左为编号，右为降深（m）；2—设计开采井，左为编号，右为降深（m）；3—计算节点，数字为降深（m）；4—上升泉及编号；5—阻水断裂及编号；6—等水位线数字为降深（m）；7—地下水流向；8—地表分水岭；9—县界

根据勘探成果，结合缺水分布及地表水利工程的布局，进行了机井井群开采方案设计。机井主要布设在北东向断裂的上盘，沿南北向断裂的地下水集中径流带以及北东向和南北向断裂的交汇地带（图7），机井设计井深120～150m。整个灌区共设计机井12口，设计总开采量137.59万m3/a。工程建设于1998年6月动工，1999年10月成井施工结束，各单井工程竣工后立即实施了地面配套管网、渠系，使当地立即受益。井群实际开采量16414m3/d（见下表）。

地下水开发利用工程基本状况表

6 地下水开发效益

根据玉屏县水电局提供的资料，工程实施后，保证了区内耕地灌溉，粮食稳产，加上科学种植，水稻产量从平均4500kg/hm2的基础上翻番，人畜饮水情况得到了根本好转，社会秩序得到了稳定，同时推进了区内多种经营的发展。目前，区内发展了经济果林、养殖业，并招商引资建成了水泥、电解铝等生产厂家。地下水的开发利用对区内社会和经济的发展起到了积极的作用。

由于该项工程取得了良好的社会和经济效益，1999年该阶段工程结束后，玉屏县继续实施了地下水开发工程，至2003年，全县从农田灌溉和“渴望工程”的角度已经施工机井23口，总供水能力2.04万m3/d，使1.1万人受益，可灌耕地面积达400hm2。

7 结语

西南岩溶石山寒武系白云岩分布区发育了众多的山间盆地和谷地，形成地下水富集的蓄水构造系统，适合于机井开采地下水。尽管由于地质构造和岩溶发育的不均匀性，不同盆地中水文地质条件存在一定的差异，但总体上地下水的赋存、富集的基本特征和开发方式具有普遍的相似性。玉屏县朱家场地区地下水勘查和开发的成功经验说明，地质和物探工作的紧密结合，勘探手段的合理使用，传统的电法物探在该类地区地下水勘查中仍可取得良好的效果。该项目地下水勘查和开发利用的方法，对白云岩山间盆地地下水勘查和开发有一定借鉴意义。

参考文献

贵州省地质矿产局第二工程勘察院.1997.贵州省玉屏县区域水文地质调查报告

中国人民解放军00932部队.1983.贵州省玉屏县朱家场农田供水水文地质报告

贵州省地矿局第二工程勘察院.1999.贵州省玉屏县兴隆—朱家场5181工程地下水勘查开发报告

张照志

一、资源概况

阿勒泰地区煤炭资源主要分布在富蕴县南部,吉木乃县中部和青河县中部。已发现大型矿床3处,中型2处,小型6处,矿(化)点35处。查明上表煤炭资源储量8581.9万吨。截至2009年底,已上表各煤矿区资源储量规模及可动用储量小,且适于工业用煤。

2010年以来,通过地质勘查工作,在富蕴县卡姆斯特一带探明大型煤矿3处,中型煤矿2处,探明资源储量158亿吨以上,这些资源储量尚未上表。

阿勒泰地区煤炭资源不足,属于煤炭资源短缺的地区,但煤炭资源潜力较大。煤炭资源分布不均,煤田地质勘查工作相对滞后,截至2008年底,全地区煤炭资源探明储量10.26亿吨,主要集中在吉木乃、富蕴和青河县。煤炭探明程度很低,仅占全疆预测资源总量的4.7%,资源分布大致以额尔齐斯河干流为界,以北地区不具备成煤条件,属无煤区,以南地区为含煤区。

二、开发利用现状

图1 阿勒泰地区1958~2011年原煤产量变化

目前,共有煤矿4家,生产规模为3万~9万吨/年,均属小型矿山,分别是:吉木乃县哈尔交煤矿、富蕴县扎河坝煤矿、富蕴县三巴斯套煤矿和青河县第一煤矿。2008年,4家煤矿有从业人员379人,年产原煤3.78万吨,煤炭主要用于发电和民用等。2008年,四家矿山共有从业人员379人,年产矿石量3.78万吨,同比下降33.6%;工业总产值为641.14万元;销售收入为573.14万元。可见,我区煤炭资源开发利用规模很小。2009年煤炭产量3.34万吨,2011年达到10.92万吨(图1)。1958年~2011年原煤累计产量仅为337.57万吨,可见,阿勒泰地区煤炭资源开发利用规模较小。

三、煤炭资源的勘查现状

我区的煤炭资源分布不均,煤田地质勘查工作滞后,阿地区累计查明煤炭资源储量10.23亿吨,探明程度很低,仅占全疆预测资源总量的4.7%,资源分布大致以额尔齐斯河干流为界,以北地区不具备成煤条件,属无煤区,以南地区为含煤区。2004年以来国家和自治区加大了煤炭资源勘查的投入,山东鲁能、神华、徐矿、新汶等一些大型能源集团陆续来疆投入了勘查工作,改善了我区煤炭资源的勘察水平。目前,蒙古能源投资公司(香港)在富蕴地区获得“喀拉萨依西区煤田”和阿勒泰地区南部“卡姆斯特一带煤田”的探矿权后,进行了普查、详查、勘查工作,初步预计两煤田共获得煤炭资源量5.31亿吨。

2004年以来国家和自治区加大了煤炭资源勘查的投入,山东鲁能、神华、徐矿、新汶等一些大型能源集团陆续来疆投入了勘查工作,提升了我区煤炭资源的勘查水平。目前,蒙古能源投资公司(香港)在富蕴地区获得“喀拉萨依西区煤田”和阿勒黍地区南部“卡姆斯特一带煤田”的探矿权后,进行了普查、详查、勘查工作。

截至2008年底,共颁发煤炭探矿权142个,其中福海68宗,富蕴69宗,吉木乃4宗,青河1宗,总面积3809.86平方公里。在142个探矿权中,风险投资62个,国家投资8个,自筹69个;普查项目33个,预查项目108个。

在煤炭勘查方面,目前勘查队主要在富蕴、福海和吉木乃三个地区工作。其中富蕴-福海卡姆斯特一带的淮东煤田是新疆最好的成煤区之一,该区是新疆仅次于吐-哈成煤区的煤田富集区之一,在该区1000平方公里的范围内,外围探明储量达10亿吨,远景储量达20亿吨。目前,所有的探矿权除富蕴县协贝能科克北部煤矿预查和富蕴白板地煤矿普查项目没有到期外,其他探矿权均已到期。按照国家最新政策,2011年3月31日前全国暂停受理煤炭探矿权的申请。

四、存在问题

1.煤炭供需矛盾突出。我区属于煤炭缺乏地区,供给远远不能满足需求,每年需从外地大量购买。尽管近几年勘查工作不断加大,但是探明储量、开采条件等不能满足我区的工业发展需求。

由于我区特殊的地理位置和气候特点决定了我区的冬季供暖时间较长,每年供暖时间为180天,而供暖采用的燃料几乎全部用煤。

其次,我区电力供应中火电供应严重不足,在我区的27座电源中,火电仅有4座,总装机25.5兆瓦,占我区总装机量的17.5%,其他水电占81.8%,风力发电占0.7%。由于我区电力供应以径流式小水电为主,调节能力有限,而且枯水期长,造成水电供应不足,无法满足我区继续发展有色金属深加工及四大工业园区建设的用电需求,需要另外建设火电站来补充电力供给,这就更加大了我区的煤炭供给压力。

2.地区煤炭行业发展恰逢国家煤炭行业政策调整。近几年,我地区工业发展迅速,增加了用煤需求,正值我区煤炭行业快速发展时期,恰逢我国煤炭行业供过于求,行业政策调整。自从2006年下半年,国土资源部不断出台相关政策限制煤炭过量开采,用来保障我国煤炭工业的健康发展。首先,国土资源部于2007年2月下发《关于暂停受理煤炭探矿权申请的通知》([2007]20号文),决定从2007年2月2日起到2008年12月31日在全国范围内暂停受理新的煤炭探矿权申请,2009年3月国土资源部又下发通知,除国务院批准的重点煤炭开发项目和使用中央地质勘查基金(周转金)或省级地质专项资金开展煤炭普查和必要详查的可以设置煤炭探矿权外,全国暂停受理新的煤炭探矿权申请,暂停时间到2011年3月31日止;国家发改委于2007年11月制定并执行《煤炭产业政策》,该政策严格了产业准入,并且根据各地区煤炭资源的储量、消费量以及社会发展的需求,将不同地区新建、改扩建矿井年产规模分别定为120万吨、30万吨、15万吨和9万吨,低于该规模的矿山不予审批。我区煤炭矿山属于国家规定的年产规模不低于30万吨的范围。这些政策的出台,约束了我区煤炭行业的发展,按照国家规定不能在设置探矿权。

3.地质勘查程度不够,家底不清。我区尽管是矿产资源十分丰富的地区,吸引了国内外众多的大型企业集团进行风险勘查,但是大多集中于金属矿床,而对煤炭资源的勘查程度则远远不足。另外我地区煤炭成矿区域广阔,煤炭成矿地质条件复杂,国家基础勘查投入不够,使得我区煤炭的地质勘查程度偏低,家底不清。同时,在目前我地区设立的142个探矿权中也存在着地勘单位承担的勘查项目过多,勘查面积很大,资金投入不足的现状,这直接导致了勘查工作质量不高,研究程度不够,影响了正常的我区煤炭勘查计划。

五、对策建议

1.加大勘查力度,进一步摸清家底。针对目前国家限制煤炭探矿权设置的现状,要根据我地区的特殊情况继续争取中央地质勘查基金(周转金)或省级地质专项资金加大对我地区煤炭资源的地质勘查程度,尽快摸清我地区煤炭资源的储量,摸清家底,然后根据煤炭储存条件制定综合利用开发方案和行业发展规划。

2.积极发挥我地区口岸优势,利用邻国资源。地区与周边3个国家接壤,拥有4个对外口岸,这一独特的地理位置优势有利于地区区发展对外贸易和利用邻国的资源。与我地区相邻的俄罗斯煤炭探明储量占世界探明储量的12%,居世界第三位,其中与我地区相邻的西伯利亚联邦区境内煤的储量占全俄的80%,阿尔泰共和国和阿尔泰边疆区煤炭总储量约8500万吨,预测资源量在13亿~17亿吨;哈萨克斯坦煤炭资源也十分丰富,据我国其境内吉木乃口岸只有60公里的东哈萨克斯坦州的斋桑县已发现储量达亿吨以上的露天煤矿,与我国相邻的卡拉干达州煤炭储量储量超过80亿吨,占哈萨克斯坦内总储量的30%;蒙古目前已发现和评价过的煤矿有200个之多,资源量约为500亿吨。与中国相邻的蒙古境内的戈壁阿尔泰省、乌布苏省也拥有丰富的煤炭资源,其中乌布苏省已发现的煤矿有5个,产煤地区11处。

周边国家的丰富煤炭资源加上我区的口岸优势,有利于填补我区煤炭资源不足的现状,有利于促进我区经济的发展。

3.争取国家政策支持,扶植煤炭企业发展。针对国家最近几年出台种种政策限制煤炭行业扩大产能的现状,我地区应该根据自身实际情况,向国家和自治区争取政策支持,扶持煤炭企业的发展,培养或引进技术先进、实力雄厚的煤炭企业集团。

4.加强安全生产监督,监管。煤炭是经济发展不可缺少的资源,同时要注意在煤炭生产过程中的安全生产监督和监管。在以后新建煤矿建设项目中,要监管煤矿严格按照国家规定的各项安全生产设计指标建设矿山,并要定期审查。对不具备安全生产条件的矿井要依法组织实施关闭。

5.整顿矿业秩序,培养大型矿业集团。针对目前国家在煤炭行业整顿矿业秩序的方针要求和我地区矿业权分散、矿山规模小的特点,政府应该鼓励矿山企业兼并重组,规范产业准人和开发秩序,组建大型煤炭企业,防止矿山在今后国家政策调整时被关闭的风险。

6.加强环境保护,防止生态环境破坏。我地区煤炭资源多集中在额尔齐斯河以南地区,该区域地形地貌复杂,有草原、戈壁滩,有些地区植被覆盖率较低、生态环境比较脆弱。而煤炭在开采、运输和燃烧的过程中会带来破坏地表、污染水源、排放烟尘等环境破坏。当地环保部门要依法履行职责,加强对煤矿建设和生产过程中的环境监督管理。充分考虑煤炭开采对生态环境带来的影响,采取积极的保护措施。同时矿山企业要严格根据《阿勒泰地区矿山地质环境治理恢复保证金制度》的要求,要按照“谁开发、谁保护,谁污染、谁治理,谁破坏、谁恢复,谁治理、谁受益”的原则,积极开展生态环境和水资源的保护,加强对废弃物和采煤沉陷区的治理,防止环境污染和生态破坏。

参考文献(略)