多源遥感技术在巴基斯坦Dalwal-Padhar地区煤炭资源调查中的应用.pdf

技术经验与应用多源遥感技术在巴基斯坦 地区煤炭资源调查中的应用仙麦龙（中国煤炭地质总局航测遥感局，陕西 西安 ）摘要：以卫星遥感技术为主要手段，采用 与 遥感卫星数据，通过多源遥感地质解译，结合野外调查验证，综合常规煤田地质资料的研究分析，对巴基斯坦旁遮普省 地区的煤炭资源赋存特征开展系统分析。重点开展了控煤构造、含煤地层及煤层分布和沉积变化特征、聚煤作用、后期构造对煤层的改造等综合分析，认为巴基斯坦 构造活动强烈，组含煤地层沉积环境稳定性差，且受后期多期次构造改造的作用明显，整体的含煤性较差，主要在南部 、地区一带较为稳定，适合小煤窑开采，对解决该区的缺煤现状有一定的实际意义。同时，在南亚低山丘陵浅覆盖地区成功应用遥感技术进行煤炭资源调查评价的实践表明，多源遥感技术可高效实现对控煤构造和含煤地层的控制，提高煤炭资源调查的效率，为今后在类似地区应用遥感技术进行煤炭资源调查工作提供了宝贵的技术参考。关键词：巴基斯坦；煤炭资源调查；煤层分布；多源遥感技术；遥感解译中图分类号：；文献标志码：文章编号：（）（，）：，：；第 期仙麦龙多源遥感技术在巴基斯坦 地区煤炭资源调查中的应用收稿日期：基金项目：国家自然科学基金“祁连山冻土区天然气水合物气源研究”（）；中国地质调查局特殊用煤资源潜力调查评价（）；南 方 缺 煤 省 份 煤 炭 资 源 调 查（）作者简介：仙麦龙（），男，陕西淳化人，高级工程师，现从事煤田地质、遥感地质工作。引言中巴经济走廊带是加强中国与巴基斯坦两国交流与合作的重要纽带，对于加强两国互联互通，促进两国共同发展具有重要意义，同时也是推动“一带一路”建设的重要旗舰项目，主要涉及港口、基建、能源等领域，其中能源是各类工程的保障。近年来，鉴于国际能源形势的变化，巴基斯坦政府意识到开发国内煤炭资源补充国内能源供给的重要性，加强了对国内煤炭资源的勘查开发力度。根据巴基斯坦地质勘测中心（，）的估算，巴基斯坦全国煤炭储量在 亿 左右，主要集中在南部的信德省，为 多亿 ，北中部煤炭资源贫乏，主要集中在旁遮普省，约 亿 。且煤炭地质工作程度低，严重影响了当地国民经济的发展，为满足经济发展的需要，对当地煤炭资源潜力进行系统调查评价具有重要的现实意义。巴基斯坦旁遮普省煤炭资源主要分布在交通不便的偏远地区，随着遥感技术的发展，遥感技术与煤田地质勘查技术相结合解决煤炭资源评价问题已渐趋成熟，遥感技术以数据源丰富、成本低、解译效率高、视域广且不受地貌条件的限制等优势 ，在边远地区找煤 、煤田地质填图 、煤田构造分析 等方面被普遍应用。鉴于巴基斯坦旁遮普省煤田地质工作程度低、构造活动强烈和交通不便的特点，非常适合运用遥感技术开展煤炭资源调查评价。研究区概况 地理位置 研究区隶属巴基斯坦旁遮普省（），位于首府拉合尔（）市 方向，直距约 ，距首都伊斯兰堡（）。研究区位于盐岭山地与印度河冲积平原的转换部位，海拔高度 ，属南亚次大陆低山、丘陵地貌，侵蚀、剥蚀作用强烈，山体延伸方向与地层走向平行。山脉展布于杰赫勒姆河与印度河之间，陡峭的灰岩山岭和峭壁多见，河流切割作用强烈。高原上覆盖的土壤层较薄，冲积平原上所覆盖的土壤层则相对较厚。水系受地质构造和岩性影响，多以南北向为主的树枝状水系为主。地质背景巴基斯坦 地区位于波特瓦尔高原南部，盐山逆冲断裂带北部，处于波特瓦尔 盐山褶皱冲断带的前缘，属巴基斯坦北部褶皱 逆冲断裂带 。盐山断层是活动的逆冲前缘断层，其南部正在形成新的构造前缘。研究区东部为左旋的杰赫勒姆断裂，西部为右旋的卡拉巴夫断裂，整体上构造形态比较复杂，褶皱和断裂构造均较发育。北波特瓦尔高原的特征是强烈的褶皱和逆冲断裂。整体属于科哈特 波特瓦尔（）地质分区，受板块构造活动的影响，缺失二叠系上统、白垩系、侏罗系及三叠系。区内含煤地层为古新统 群，由老到新进一步划分为 组、组以及上覆 组，其中 组为重点含煤地层。研究区岩石类型发育较齐全，不同岩性组合形成的地层间的遥感影纹特征差异显著，各种岩石类型和地质构造在遥感影像上所呈现的特征具有明显的差异，可以快速高效区分，同时因地层岩性差异和构造变化形成的地形地貌、水系和植被发育特征具有明显的规律性。大型的赋煤褶皱和控煤断裂形成的构造轮廓清晰。且浅部沿煤层露头生产小窑较多，为含煤地层及煤层的调查提供了便利。综合而言，研究区地形、地貌、地质构造等遥感影像特征明显，宜采用传统煤田地质调查与遥感技术相结合的方法，开展煤炭资源综合调查评价。遥感信息源选取及处理 图像不仅具有 个多光谱波段和 个全色波段，空间分辨率可达 ，而且还具有覆盖面积大、数据易获取等优点，广泛应用于不同类型的遥感地质调查工作中。具有 个波段和 的空间分辨率，波段组合丰富，蕴含的光谱信息对地层岩性分辨和构造识别具有良好的解译能力。在分析研究区地形地貌特征和地质构造的基础上，划分遥感地质可解译程度，选取 遥感影像数据作为主要信息源，遥感影像数据作为辅助信息源。根据研究内本次煤炭资源调查评价的工作精度要求，对收集的研究区遥感影像数据采用基础地形图控制点，应用 图像处理软件进行几何精校正和数字镶嵌处理。选取最能表现地貌特征、地层和控煤构造信息的 波段组合，并将 合成图像与 波段进行融合处理，利用遥感增强处理技术提取构造、地层（特别是含煤地层）等信息，叠加较高分辨率的 图像解译的高精度的地层构造信息，最后增加基础地理要素内容，最终形陕西煤炭 年针对研究区地形切割强烈，多期构造活动和煤层浅层发育的特征，适合选取不同空间分辨率的遥感数据按照由区域扫面到局部突破的思路开展遥感煤炭资源调查。成适合遥感煤炭资源调查的影像底图。遥感地质解译以遥感影像底图为参考，通过基础地质资料分析和野外路线踏勘，建立研究区内各种类型的地层和地质构造的遥感解译标志。并按照不同目标的解译标志开展详细解译，重点对含煤地层分布、构造发育特征和聚煤规律等进行综合研究，遥感解译内容主要包括地层解译和构造解译。地层单元解译根据研究区不同地层的岩性呈现的光谱和纹理特征，建立地层遥感解译标志，对研究区内分布的地层单元开展遥感解译，尤其对 组含煤地层及上覆重点层段 组开展了详细解译。含煤地层由稳定的沉积岩性组合形成，整体以质地松软的砂、泥岩为主，在微地貌上呈负地形。各种类型的岩性组合及软硬岩层形成的微地貌及植被水系的区别明显，在影像上形成特殊的色调和影纹。利用这些特殊的遥感影像标志很容易识别含煤地层特征。区内含煤地层及主要层段岩性特征及遥感影像标志详见表 。组为研究区煤层的赋存层位，下部岩性以白色 浅褐色薄层状细砂岩，下部岩石致密、质地坚硬，上部岩石松散易碎，该组上部为浅灰绿色泥岩、灰黑色碳质泥岩、煤层（线）及粉砂岩，夹薄层状含黄铁矿瘤灰岩，顶部为一套灰黑色薄层泥岩作为与上覆 组的分层标志。含煤 层，局部因沉积分叉成 层，地层厚度一般为 ，平均厚度为 ，整体上具有东部厚西部薄的趋势。沿煤层露头，一般都有人工挖掘的小煤窑，地表多堆积灰黑色泥岩与煤层风化物，在遥感影像上呈现黑色条带，如图 所示。构造解译 研究区所在的南波特瓦尔高原古生代之前的褶皱比较复杂，褶皱轴由西向东主要从东西向变为北东向，新生代在北部表现为地层北倾、局部发育变形程度低、与盐岭展布方向大致平行的宽缓褶皱，南部随古生代基底褶皱起伏而变化，断裂多为压扭性质断裂，且多期活动特征明显。区内褶皱构造以成层的地层条带或条纹的褶曲形态为主，形成不同色彩和影纹的交替分布，影纹条带呈圈闭或半圈闭的弧形条带，总体呈近南北向和近东西向展布，本次解译褶皱构造 条，其中向斜 条，背斜条。表 含煤地层及主要层段岩性及遥感影像特征 含煤地层及重点层段岩性特征遥感影像标志 组（）灰色中厚 厚层状灰岩，间夹灰黄色、紫红色泥页岩、钙质泥岩；该组泥质含量较高影像 上 一 般 为 白色、灰白色斑块，结构均一，影纹较细腻，植被较发育始新统 组（）浅灰色 灰色中厚 厚层状灰岩，结晶较好，致密坚硬，含有生物碎屑化石，该组灰岩纯度高，基本不含泥质成分。呈大团块状，瘤状结构影像 上 一 般 为 白色、灰白色斑块或条带，结构均一，影纹较细腻 组（）灰色薄 中厚层状灰岩及泥质灰岩，夹少量薄层状泥页岩 组（）橄榄色、浅灰绿色至浅棕灰色页岩、煤层（线）和浅灰色至灰色粉砂岩和灰岩区内 出 露 面 积 较小，沿地层走向多见小煤窑和黑色煤堆分布，与 灰岩条带相伴分布古新统 组（）总体上为灰至蓝灰色灰岩，下部夹多层薄层状泥灰岩。地貌上呈低矮的陡坎影像标志不明显，一般 与 黑色采煤条带相伴出露 组（）主要由下部浅灰色至红褐色中 薄层状含铁质砂岩和上部含丰富化石的页岩及钙质砂岩组成，其下部地层是由铝红土和铝土矿组成的序列影像上一般为深紫色、浅灰色色调，结构均一，影纹粗糙区内断裂构造呈线状分布，断层两侧地层岩性、水系、植被的变化，在遥感影像上形成明显的色调、形状和影纹分界，造成线状色彩异常或色彩分界面，大型线性影像体交接现象明显，研究区控煤构造以北西向、近东西向为主。本次共解译和验证断裂构造 条，其中主要控煤断裂在遥感影像上线性特征明显，断层经过处为北西向沟谷，南段东侧呈灰绿第 期仙麦龙多源遥感技术在巴基斯坦 地区煤炭资源调查中的应用图 煤层露头遥感影像特征 色，影纹光滑呈不规则块体，西侧呈灰红色，影纹粗糙，呈较紊乱的条纹状，如图 所示。?图 研究区主要构造遥感影像特征 研究区在区域应力的作用下，形成了以宽缓向背斜为特征的褶皱构造，局部地区形成了纵向断裂构造。即在宽缓褶皱形成过程中，在南北向挤压应力的持续作用下，背斜轴部形成张性断裂，组成了“地堑”式的构造样式，在地貌上背斜轴部形成的张性断裂破碎带易风化剥蚀，形成了宽缓的 型谷负地貌单元。聚煤规律与资源前景评价活动强烈，含煤地层沉积环境稳定性较差，且受后期构造改造的作用明显，整体的含煤性较差。鉴于当地属于极度缺煤地区，结合当地经济发展对煤炭资源的强烈需求，煤炭资源开发利用方面以适合小煤窑开采为主。结语采用 与 遥感多源卫星数据，通过遥感煤田地质解译与野外调查验证，结合以往煤田地质资料的分析，对巴基斯坦 地区的地层、构造及聚煤规律进行了研究，初步评价了该地区的煤炭资源前景，为进一步在该区进行煤田地质工作提供了地质依据。实践证明，在巴基斯坦等南亚次大陆低山、丘陵浅覆盖地区，基岩裸露程度高，构造轮廓清晰，岩石地层光谱反射特征差异大，地质体的可解译程度高，多源遥感技术可快速高效识别含煤地层和控煤构造，为煤炭资源调查评价提供依据，是非常适合的煤田地质调查手段之一，建议在“一带一路”能源矿产地质工作中推广使用。参考文献：徐水师，谭克龙，曹代勇，等 中国煤炭资源遥感调查评价理论与技术 北京：科学出版社，宁树正，曹代勇 中国煤田构造遥感应用进展 山东科技大学学报（自然科学版），（）：李聪聪，孙顺新，王新民，等 遥感技术在云南省昭通地区煤炭资源调查评价中的应用 中国煤炭地质，（）：阳伟，苏时才，袁森林，等 遥感技术在四川省盐源地区煤炭资源调查评价中的应用 中国煤炭地质，（）：吕录仕，孙顺新，冯富成，等 西部煤炭资源调查评价中遥感技术的应用 中国煤田地质，（）：，高洋，李聪聪，尹卫军 西南地区煤炭资源调查遥感技术应用研究 陕西煤炭，（）：谭克龙，万余庆，王晓峰，等 基于遥感技术的煤炭勘查方法研究 中国地质，（）：李聪聪，张光超，孙顺新，等 滇东北彝良 两河地区控煤构造研究中遥感技术的应用 中国煤炭地质，（）：马志凯，曹代勇，宋时雨，等 基于重磁 遥感数据的昌都地区煤田构造格局研究 煤炭科学技术，（）：（下转第 页）陕西煤炭 年基于以往煤田地质资料的分析，结合遥感煤炭地质调查对地层和构造的初步认识，开展含煤地层沉积演化、控煤构造和煤炭资源分布等综合研究，系统分析研究区聚煤规律，评价煤炭资源开发前景。研究区内古近系 组是主要的含煤地层，同时也是相邻的波特瓦尔盆地内主要的烃源岩层系之一，总体为一套湖 潮坪相的含煤细碎屑岩沉积 ，煤层厚度 。富煤区主要分布在 、等地区，向北煤层变薄，在整个研究区新近系盆地之下均覆盖有 组含煤地层，受基地起伏与后期构造改造的影响，褶皱核部煤层变厚，局部地段煤层顶板的砂岩对煤层存在冲刷，影响了煤层的稳定性。总体来看，巴基斯坦 研究区构造檪地表沉降一般在 的范围内。数值计算结果表明：当地表沉降为 且无卸压槽时，井壁符合多轴压缩破坏准则；设置卸压槽后，与未设置卸压槽相比，井筒收缩，地表沉降增 加 ，表层土与基岩接触面最大等效应力减小 。考虑到临涣煤矿后期开采的疏水性和 口有水源井的存在，后期开采时地层沉降仍有可能发展。因此，卸压槽在井壁上的压缩量应大于 。（上接第 页）李建，曹代勇，林玉成，等 云南省控煤构造样式的构造解析研究 煤炭科学技术，（）：，杜芳鹏，刘池洋，李聪聪，等 巴基斯坦盐岭东部新生代演化过程及对喜山运动幕次的响应 地学前缘，（）：杜芳鹏，吕录仕，杨创，等 巴基斯坦盐岭东部薄皮构造特征及演化过程浅析 地质科技情报，（）：李宝树 巴基斯坦盐山波特瓦尔前陆褶皱冲断带构造特征及油气藏类型 国外油气勘探，（）：第 期吴洋卸压槽法在修复煤矿破损井壁中的应用檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪界面的混凝土满足抗压强度的设计要求 。结论（）在 处设置卸压槽后，竖向应力变为渐进连续分布，井筒整体承载能力提升。（）卸压槽对疏水沉降层中的井壁有显著的卸荷作用，改善三隔下部井壁应力的集中现象。（）卸压槽安装后，井筒本身可垂直收缩，其与岩土层共同作用的整体沉降量增加。参考文献：蔡海兵，虞卓亮 双卸压槽法修复破裂井壁机理分析 矿业工程，（）：蔡海兵，程桦，姚直书，等 双卸压槽法修复破裂井壁的试验研究 煤矿安全，（）：潘维强，张黎明，丛宇 深厚松散地层泄压槽治理井筒破坏判据及其与地下水水位关系 吉林大学学报（地球科学版），（）：邢天海，陈强，陈春，等 基于 的井筒卸压槽稳定性数值分析 煤炭技术，（）：段秋雨 煤矿井筒卸压槽变形实时监测仪的设计 泰安：山东科技大学，张瑞凯，黄健利，胡长岭，等 开挖卸压槽弱化、转移围岩应力在赵楼矿的应用 煤炭科技，（）：杨平 卸压槽治理井壁破裂研究 岩土工程学报，（）：石浩 采动岩体强度演化及锚 岩相互作用研究 徐州：中国矿业大学，石浩，宋雷，王敦显，等 基于裂纹长度幂律排布的损伤砂岩强度模型 中国矿业大学学报，（）：荣传新，王彬，彭世龙，等 基于 准则的功能梯度材料冻结壁受力分析 广西大学学报（自然科学版），（）：黎明镜，程桦，荣传新 施工扰动下深井硐室衬砌结构受力及稳定性分析 煤炭科学技术，（）：采用卸压槽井壁进行修复，能够有效释放基岩界面的集中应力 。考虑到井壁 处已发生破裂，从工程安全和经济角度考虑，最好将卸压槽设置在 处进行井壁修复，其能使表土与基岩?图 模型沉降分布（模型）（）?