新时代生态地质勘查工作的基本内涵与架构思考

随着人类环保意识的增强,生态地质勘查勘探工作变得越来越重要,生态地质勘查在新时期的基本内涵和思路构建,不仅是地质工程中的技术思考,也是新时代大生态背景下的地质延伸。在全球化与信息化时代,地球资源的有限性与环境的脆弱性日益凸现,要求人们对地质勘查工作的内涵与方法进行重新思考。

煤炭生态地质勘查基本构架与科学问题

基于煤盆地矿产资源与生态环境地质特征,以实现煤盆地多资源协同勘查开发与资源开发中生态环境和谐为目标,提出了煤炭生态地质勘查的理念与基本构架。煤炭生态地质勘查是指以煤炭地质基础理论和生态学理论为指导,针对煤盆地呈固、液、气、元素“四态”赋存的矿产资源、地表及地下空间关键层位、生态环境与其他自然资源,采用空、天、地一体化的多种勘查技术,涵盖资源勘查、开发地质保障、资源开发与环境保护、资源综合利用、生态修复与生态系统重构并贯穿于煤炭资源勘查开发到矿山闭坑全过程的相关地质与生态勘查工作。煤炭生态地质勘查是今后煤炭地质勘查工作的重要发展方向,核心理念是生态保护优先。基于煤炭生态地质勘查理念,以煤系矿产资源和水资源、地质关键层以及生态环境保护、监测、修复相关的主要地理要素、地质信息为对象,建立了煤炭生态地质勘查基本架构,分析了煤炭地质勘查工作向资源保障和环境保护与生态建设相结合的生态地质勘查方向转变的紧迫性。研究认为:煤炭生态地质勘查要统筹好资源保障与生态环境的关系,超前规划布局,优选遥感、快速精准钻探、高精度地球物理勘探等绿色勘查技术“空天地一体化”协同应用。根据煤盆地资源赋存特征选用煤与多种矿产资源的双目标、三目标、四目标、多目标协同勘查模式,同时在资源勘查、资源开采、采后修复全过程中注重地质关键层和生态环境信息的变化,实施环境保护与生态修复措施,并通过地质大数据分析技术,集成多维数据展示勘查成果,实现对煤系多种矿产资源、生态环境地质信息、开发地质条件的透明化、数字化。

遥感技术在西北生态脆弱区生态地质勘查中的应用研究

生态地质勘查正在成为煤炭地质勘查工作的主要发展方向。遥感技术作为“非接触式”勘查技术,在生态地质勘查中应有一席之地。通过阐述遥感技术在煤炭、天然气水合物、油页岩等资源勘查中的工作程序及勘查实例,认为在西北生态脆弱区资源勘查领域遥感技术具有独特的优势:通过不同比例尺的遥感煤田地质填图,可快速高效圈定含煤远景区;利用遥感图像的热红外波段数据可以快速获取与水合物相关的温度异常信息,圈定热异常分布区,为天然气水合物进一步勘探指明方向;通过对遥感图像的处理可直接提取与油页岩相关的成矿异常信息,圈定找矿远景区。在西北生态脆弱区应用遥感技术进行资源勘查具有好的经济效益和生态效益。

新时代煤炭生态地质勘查产业链基本架构研究

进入新时代,生态文明建设作为中华民族永续发展的根本大计,对生态保护和国家能源保障提出了更高要求,重构煤炭地质勘查产业结构迫在眉睫。通过对煤炭地质勘查产业发展脉络的梳理,搭建了涵盖资源勘查、矿山建设、煤炭开采、矿山关闭等全生命周期的煤炭地质勘查产业链基本架构,包括煤系矿产资源勘查、矿山生产地质、地理信息与数字矿山、矿山修复与治理等四大板块。并对新的架构体系下不同阶段的煤炭地质勘查工作如何服务于矿山全生命周期、支撑煤炭资源绿色勘查和智能化开采对环境"近零损害"、保障国家能源安全和服务生态文明建设进行了研究和探讨。

青海地区煤盆地生态地质勘查分区分析研究

在国家新时代生态文明建设新布局和新要求下,生态环境和地质环境更加紧密的成为地质勘查工作的前提和基础。综合考虑青海省生态环境、地质背景和赋煤特征,按照自然地理、气候条件、生态功能、土壤类型、水系分布、冻土分布、生态自修复能力、生态地质环境敏感性(问题)、地质勘查和矿山生产活动强度等因素的明显差异划分出5大生态地质勘查区及相应的13个含煤盆地生态地质勘查分区。通过生态地质勘查分区的划分和其生态地质环境特点的总结认识,进而为今后地质勘查工作的生态文明开展提供支撑。

探讨煤炭生态地质勘查基本构架与科学问题

煤炭生态地质勘查对我国煤盆地矿产资源开发工作质量具有直接影响。因此为加强煤矿开发质量,减少开发工作对环境产生的影响,本文围绕煤炭生态地质勘查基本构架及科学问题展开探讨,以期可以为相关人员开展工作提供可靠依据。

论中国煤炭地质勘查工作在新条件下的定位与重大研究问题

煤炭是我国的主体能源和重要的煤化工原料,新中国成立70多年来煤炭地质勘查工作紧密结合国家战略需求,为国家探明了急需的煤炭资源,保障了国家煤炭能源供应。通过系统总结近年来我国煤炭地质工作取得的主要成果,分析了当前新条件下煤炭地质工作发展面临的重大研究问题,明确了煤炭地质勘查工作定位,提出“1个理论、10个主要技术”的重点攻关研究思路,拓展了煤炭地质勘查工作的研究范围,对保障煤炭资源在我国经济和社会发展中发挥好“稳定器”和“压舱石”作用具有重要研究意义。研究认为:(1)新条件下煤炭地质勘查工作已由以保障煤炭能源资源安全为主发展为既要保障煤炭能源资源安全供应,还要为绿色矿山建设、矿山智能化开采与生态安全服务的煤炭生态地质勘查新阶段。(2)提出了煤炭地质勘查工作今后的重点是资源勘查与利用、地质条件评价与动态地质事件预警、矿山环境治理修复与生态地质层功能作用复原、地质条件改性等方面的10大重点攻关问题。(3)针对煤、煤系及煤盆地多能源多矿产资源赋存特点,需研究建立煤与煤系共伴生矿产协同勘查模式,在关注“煤”的同时,加大对煤系、煤盆地全域性的多矿产聚集规律和各类资源研究,推动煤、煤系及煤盆地多能源多矿产资源协同勘查与开发利用。(4)针对煤炭智能化开采面临的地质保障问题,加强多手段协同技术开展开采扰动条件下地下水渗流介质及流场演化规律研究,瓦斯(煤层气)逸散和突出机理等隐蔽致灾因素研究,为矿井水、气灾害防治等隐蔽致灾地质因素勘查和资源化利用提出精准分析与预测预报。(5)针对新条件下,煤炭地质勘查工作提升至煤炭生态地质勘查工作的发展需求,提出采用地质手段开展生态环境治理修复新思路,核心是通过人工干预和修复被扰动或破坏的生态地质层,形成与周边地质和生态条件等功能相协调的人造地质体。

生态地质层理论及其在矿山环境治理修复中的应用

矿山开采活动不仅对地表植被、土壤层和地形地貌产生破坏,还会对所能影响到的地下岩层等地质体产生扰动和破坏,引起区域地表和地下生态环境系统的变化。因此,有必要从地质学角度开展矿山生态环境治理修复的理论与技术研究。基于对煤炭矿山开采造成的主要生态环境问题研究,提出了如何从地质角度开展矿山生态环境治理的思路,分析了煤炭开采对生态环境的影响机理,论述了生态地质层理论。采用“将今复古”的治理原则,通过对破坏地层层序结构的研究和模拟再造,形成了生态地质层的构建原理和修复关键技术,并列举了青海木里矿区“急、难、险”生态治理修复工程推广应用的实例。研究认为:①矿山开采造成生态环境破坏的根本原因是开采对原始地层系统产生扰动和破坏,引起地层位移、变形、破裂、垮落,导致应力重新分布,引发地下水、气系统变化、运移和重新聚集,造成地表上部或浅层的岩石发生变化,影响到地表土壤、生态环境的改变,乃至水圈、大气圈的变化。②生态地质层是指对区域生态环境具有控制属性作用的地层或地层组合层段,矿山勘查开采对生态环境破坏的实质是生态地质层的破坏。③矿山生态环境治理的关键是构建和修复生态地质层,通过研究区域原始地层剖面和产状、岩石结构构造,采用人工干预和相似材料物理模拟的方式,构建出具有与原始地层相似属性作用的类岩性层段。根据治理修复对象的不同,生态地质层可划分为土壤层、地形重塑层、煤层顶板岩层、含水层等,高原高寒地区还包括冻土层。④生态地质层构建材料的选用是生态修复的关键。提出无土地区可利用矿山开采形成的废弃渣土,变固废为生态地质层构建修复的主要材料的技术与方法。在青海木里矿区生态治理修复中解决了高原高寒地区大范围生态治理修复时客土无法实现、渣土占地与环境不相融合和污染等问题。生态地质层理论的提出与构建原理解决了因地层变形、破裂、沉陷、地表水断流、土壤层、地形地貌及冻土层等地质环境扰动与破坏引发的矿山生态环境治理与修复难题,为在复杂条件下矿山生态环境治理探索出了一条地质学治理的新路径。

高原高寒煤矿区生态环境修复治理模式与关键技术

矿山的生态治理与环境修复是保证资源开采可持续发展的必要条件。高原高寒煤矿区生态修复涉及煤炭资源勘查开发与保护、冻土、水资源、草甸湿地、土壤、植被、生态环境等多方面的科学问题,难度较大。根据问题导向、科学精准、集中整治、分类施策的要求,遵循“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念,对青海木里矿区煤炭露天开采存在的生态环境问题研究发现,目前矿区存在的生态环境问题有地貌景观破坏、植被破坏、土地挖损和压占、冻土破坏、水系湿地破坏与采坑积水、地下水含水层破坏、土地沙化与水土流失、不稳定边坡8种类型。针对以往煤矿开发造成的八大生态环境问题,以煤炭生态地质勘查理论为指导,综合研究并形成了地形地貌重塑技术、土壤重构及植被恢复技术、水系自然连通技术、煤炭资源保护技术、边坡稳定性综合监测技术五大关键技术。综合运用以上技术,系统对采坑渣山治理、植被恢复、水环境和资源等进行统筹规划,对矿区生态环境进行综合整治,形成4种具有高原高寒特色的生态修复重点治理模式,分别为水系连通、引水代填、关键层再造以及依山就势。治理工程实践中按照“地质+生态”、“自然恢复+工程治理”的综合治理思路,通过与各井渣山边坡稳定程度、水系传输与采坑积水情况、资源赋存状态等相结合,最终形成“一坑一策”的7种治理方法:边坡阶梯整治+坑底部分复绿+引水代填形成高原湖泊(聚乎更三号井)、保留采坑积水形成的高原湖泊+边坡与渣山整治+覆土恢复植被+水文定期监测(聚乎更四号井)、采坑部分回填形成梯田+边坡与渣山整治+植被复绿+地表水系自然连通(聚乎更五号井)、资源保护+边坡与渣山整治+采坑形成高原湖泊+水系自然连通+植被复绿(聚乎更七号井)、边坡与渣山平整+植被复绿+保留高原湖泊+水系自然连通(聚乎更八号井)、资源保护+采坑回填+削坡整治美化+地貌恢复与周围环境相协调(聚乎更九号井)、采坑回填+边帮整形+坑底就势整平+景观协调(哆嗦贡玛区)。探索了露天煤矿区生态环境一体化修复治理路径,在木里矿区生态修复治理实践中得到有效的应用。

高原高寒地区复杂地层小口径岩心钻探冲洗液固控系统研究

随着生态地质勘查的深入,常规小口径岩心钻探冲洗液净化系统存在占地面积大、冲洗液材料浪费严重、废弃冲洗液无法环保处理等问题,尤其在生态环境脆弱的青藏高原高寒地带实施小口径地质岩心钻探工程项目,修复困难且周期长,不能满足生态地质勘查的技术要求。综合分析研究以往冲洗液固控净化方法及在高寒工作区的实践,优化设计了一套适应高原高寒地区小口径地质岩心钻探冲洗液固控系统,并在木里地区煤炭勘查钻孔进行了实践。现场应用表明,其提高了冲洗液护壁效果,冲洗液使用率,减少了废浆排放,降低了生产成本,提升了生态地质勘查技术水平。