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1、地质学基础,地质学基础,中国矿业大学资源与地球科学学院 朱炎铭,E-mail:,第六章 煤田地质勘探,第一节 煤田地质勘探概述第二节 主要勘探的技术手段第三节 勘探阶段及任务第四节 煤田地质勘查的控制要求第五节 勘探提交的主要成果,查明矿床范围内矿体的分布特征（包括矿体在平面上及剖面上的排列情况、埋藏深度以及矿体与矿体之间的联系等）；查明矿体的地质构造特征（主要弄清控制矿体形态及质量变化的各种地质构造特征）；查明矿体的形状及产状（包括矿体的形态类型、空间分布及沿走向、倾向的形态变化情况）；查明矿石的质量（包括矿石的物质成分、结构、构造特征，有用组分及有害杂质的含量），不同矿石类型和工业品级的划
2、分以及它们在空间的分布规律；计算矿石储量或金属储量；查明矿床开采技术条件及水文地质条件；查明矿区自然、经济条件。,一、煤田地质与勘探的主要任务,第一节 煤田地质勘探概述,二、勘探的目的 煤田地质勘探是研究煤层形成与分布的地质条件、赋存规律、煤层变化特征和研究煤层最有成效的勘查理论与方法。其包括煤田普查和煤田勘探。煤田普查是在已发现矿点和地质、物探等异常的基础上，为查明是否有进一步工作的价值而进行的勘查工作。煤田勘探是以煤田普查的基础上，对已经初步确定具有工业远景的矿床，在矿山设计建设前，或开采过程中为确切查明煤层的工业价值或保证矿山的持续生产，而进行的地质、技术、经济调查研究工作。目的是为矿山
3、设计建设或矿山生产提供所需要的煤炭储量和地质、技术、经济资料。三、煤炭储量 矿产资源，简称资源，系指赋存在地下或地表的固体、液体和气体的自然富集物质，其产状、空间分布、形态、规模和质量，可为当前或未来的技术经济条件所开发利用，具有现实和潜在经济意义的物质。储量：是通过各种技术手段，对地下的煤炭进行了地质研究，并能通过煤矿开采出了的那部分煤炭数量。,四、煤炭储量分级 1.传统储量分级 分为A、B、C、D四级，各级的标准分别为：A级：煤层层位、厚度、结构及其变化情况已经查明，煤层对比可靠；煤质及其变化情况和煤种已经查明；煤层产状已经查明，煤层底板等高线已控制；落差等于和大于30m（地质条件好的地区
4、为20m）的断层已经查明；对于倾角小于10的煤层，较大的波状起伏已基本查明；岩浆岩对煤层、煤质的影响已经查明。B级：煤层层位、厚度、结构及其变化情况已基本查明，煤层对比可靠；煤质及其变化情况已基本查明，煤种、煤层产状已经查明，煤层底板等高线已基本控制；落差等于和大于50m的断层已经查明；岩浆岩对煤层、煤质的影响已初步查明。A、B级为高级储量。,C级：煤层层位、厚度及其变化情况已初步查明，煤层对比基本可靠；煤质和煤种已初步查明；构造及煤层产状已初步查明。D级：是指对煤层层位、厚度、煤质、煤层产状、构造等均有初步了解所计算的储量。,2.现用的、与国际接轨的固体矿产资源/储量分类方案,地质可靠程度,
5、在煤炭资源的普查与勘探过程中，为了揭露、认识客观地质规律及完成地质任务，需采用各种技术手段。常用技术手段：遥感地质调查 地质填图 山地工程 钻探工程 地球物理勘探,第二节 主要勘探技术方法,一、遥感地质调查,遥感技术在地质调查过程中的具体应用就是像片的判读。其中：航片（可见光航空像片）卫片（多光谱卫星像片）在对地质填图、地质构造解译、找矿标志判别及动态分析方面的研究，是一种经过实践证明的有效的技术手段。,二、地质填图,地质填图是煤炭普查与勘探最基础的工作，也是最基本的技术手段。它是利用地质学的理论和方法，有目的地在含煤地区进行全面的地表地质研究，调查含煤区的地层、构造、主煤层和煤质及其它有益矿
6、产情况，为以后的地质工作指出方向。地质填图的主要成果是编制地质图、地质剖面图、地层与含煤地层柱状图，作为煤田普查与勘探各个阶段编制设计的重要依据。,填图工作已进入数字化阶段传统的三大件：罗盘 GPS 锤子 笔记本电脑 放大镜 数码相机,手写板,数码相机,GPS,罗盘,铁锤,放大镜,便携计算机,数字化工具引导地质填图新潮流,三、山地工程,在暴露区或半暴露区，坑探工程是不可缺少的勘探技术手段。一般坑探工程是在地质测图之前进行施工，以便于进行地表地质研究与观察，提高地质图的测绘精度和研究程度。使用的坑探工程目的在于：揭露及研究被表土所覆盖的含煤地层；进行煤层的取样与煤质的研究；了解煤层的产状要素及地
7、质构造等。坑探工程包括探槽、探井、探硐和小窑调查等。利用探井可以揭露含煤地层，了解和查明含煤层数及层位、煤层厚度和结构、标志层层数和层位，地层产状和构造变化，追索煤层和标志层露头，以及采取煤样等。,四、钻探工程,钻探工程是利用机械传动钻杆和钻头，向地下钻进成直径小而深(从数十米到1000多米，甚至数千米)的园孔，称为钻孔。,钻探工程是勘探中极其重要的手段。其主要原因有以下五点：在地球物理勘探确定有希望的含煤区，或经过地质预测而推定的含煤区，必须依靠钻探去验证、揭露和圈定。表土覆盖很厚的掩盖地区和老矿区的深部，钻探就成为最重要的手段。表土含水过多的半沼泽和含煤地层赋存于地表水体下的地区，即使表土
8、层很薄也不能使用山地工程，其它手段的应用也受到限制，钻探成为重要的手段。钻探能够揭露整个含煤地层，取得完整的含煤地层柱状和含煤地层的岩性、煤层、煤质、构造、水文地质、工程地质及其它开采技术条件等方面的资料。大规模生产各种各样的钻探机械及其配套设备，并且大量出现安装在汽车上的轻便钻机，为地质勘探广泛采用钻探工程创造了条件。,缺点：通过钻探只能获取一个点的资料，对煤层的赋存状态不能直接进行全面的连续观测；取出的岩、煤芯有时质量不高，对相邻钻孔间的地质构造的认识带有一定的推断性；钻探设备比较笨重，施工技术也比较复杂，尤其在中、高山地区施工困难。,钻孔分类,浅孔,深孔,直孔,斜孔,探矿孔又称储量孔,构
9、造孔,水文孔,水源孔,取样孔,井筒检查孔,定位孔,验证孔,五、地球物理勘探,利用岩石、矿体所具有的物理性质（如密度、磁性、电性、弹性和放射性等），以及对地球物理场所产生的异常，来寻找矿床和解决某些地质问题的一种技术手段，简称物探。,物探方法,井下物探：超前物探、坑探仪,重力勘探,地面物探,磁法勘探,测井方法,电法勘探,地震勘探,咖玛测井,视电阻率测井,自然电位测井,第三节 勘探阶段及任务,矿产勘查的最终目的：是为矿山建设设计提供矿产资源储量和开采技术条件等方面所必需的地质资料，以减少矿山开发的风险，获得最大的经济效益。并确定了四各勘探阶段：一、预查阶段二、普查阶段三、详查阶段四、勘探阶段,一、
10、勘查类型确定与划分目的：为了正确选择勘查方法和手段，合理确定勘查工程间距，对矿体进行有效的控制和圈定；按煤层构造特征划分为简单、中等、复杂和极复杂等四个构造类别；按煤层稳定程度划分为稳定、较稳定、不稳定和极不稳定等四个类型。,第四节 煤田地质勘查的控制要求,工程间距：指相邻的勘查工程控制矿体的实际距离；由勘查类型来确定：从整体规模入手；不同地质可靠程度、不同勘查类型的勘查工程间距，视实际情况而定，不限于加密或放稀一倍；矿体沿走向和倾向变化不一致时，工程间距要适应其变化；矿体出露地表时，地表比深部工程间距适当加密；工程间距通常采用与同类矿床类比的方法确定，也可据完工的勘查成果，运用地质统计学的方
11、法确定。工程间距的确定应充分考虑条件各异的矿床自身特点，并在施工中进行必要的调整。,二、工程间距确定原则,三、工程布置、施工原则、控制程度,工程布置：应根据矿体地质特征和矿山建设的需要，参考同类矿床勘查的经验进行；施工原则：应按照由已经到未知、由表及里、由浅入深、由稀而密的原则进行；控制程度：应控制勘查范围内矿体的总体分布范围、相互关系。对出露地表的矿体边界应用工程控制。对基底起伏较大的矿体、无矿带、破坏矿体及影响开采的构造、岩脉、岩溶、盐溶、老窿、划分井田的构造等的产状和规模要有控制；对与主矿体能同时开采的周围小矿体应适当加密控制。对拟地下开采的矿床要注重系统控制矿体四周的边界和采场底部矿体
12、的边界。对主要盲矿体应注意控制其顶部边界。对矿石质量稳定、埋藏较浅的沉积矿产，应以地表采样工程为主，深部施工少量工程验证矿石质量。,一、文字资料 提交勘探区的地质报告；二、图件、各类表格三、主要图件简介 地形地质图；钻孔柱状图；勘探线剖面图；煤层底板等高线及储量计算图；综合柱状图；煤岩层对比图,第五节 勘探提交的主要成果,四、地质资料审查主要内容,井田精查报告是矿井设计的地质依据，是生产过程中经常参考利用的地质资料：审查内容：1对地质构造：重要的断层（例如边界断层、第一水平或先期开采地段的较大断层）应当对其产状、落差有精确的控制，并要求有穿过断层面的钻孔。在隐伏地区断层倾角很小的情况下，钻孔穿
13、断层面很难奏效，但断层的摆动范围应控制在250米以内。次一级褶曲比较发育时，为了保证主要水平大巷的设计精度，需要沿已经选定的煤层底板等高线加工程进行追索，使其标高误差控制在10米以内。在通常情况下，主要煤层在剖面上要有两个以上的。不同构造单元（相曲的两翼、断层上下盘）也要有两个以上的钻孔控制等。2煤层的最低可采边界、高灰分界限、煤质牌号界限以及层状岩浆岩分布界限等直接，影响到储量和质量的可靠程度，也是开来设计考虑的重要问题。上述几类界限有的是明显的，有的是渐变的，都要求有一定的控制，以满足生产的需要。3在水文地质条件比较复杂的地区，应注意主要含水层的富水性及其变化规律，断层的导水性是否查明。另
14、外，勘探线压是否符合要求，小煤窑是否有足够的调查资料等都应仔细审核。,矿井设计的报告有：井田精查（勘探）报告；详终报告；普终报告；补充生产报告,煤田地质勘探：先行学科与保障学科,煤田地质勘探,煤炭资源开发,电力、冶金、化工等国民经济的各个行业,资源勘查地质 资源开发地质,环境地质问题,主题：维持充足的资源，减轻地质灾害优先研究发展的方向,煤田地质勘查评价战略改善水质水量的监测与评价地球化学与人类健康煤利用率的提高及其方法煤的岩石学和质量采煤对环境的影响采矿废物的处理,煤田地质勘探,本章结束,预查应在煤田预测或区域地质调查的基础上进行，进行1：50000或1：25000的路线地质踏勘，其任务是寻
15、找煤炭资源。预查的结果，要对所发现的煤炭资源是否有进一步地质工作价值做出评价，并计算出D级储量；预查发现有进一步工作价值的煤炭资源时，一般应继续进行普查；预查未发现有进一步工作价值的煤炭资源，或未发现煤炭资源，都要对工作地区的地质条件进行总结；程度要求：初步确定工作地区地层层序，确定含煤地层时代；大致了解工作地区构造形态；大致了解含煤地层分布的范围、煤层层数、煤层的一般厚度和埋藏深度；大致了解煤类和煤质的一般特征；大致了解其他有益矿产情况；估算煤炭预测的资源量。,预查阶段,普查是在预查的基础上，或已知有煤炭赋存的地区进行。普查的任务是对工作区煤炭资源的经济意义和开发建设可能性做出评价，为煤矿建
16、设远景规划提供依据。通过1：250001：50000的地质填图和露头检查，对区内地质特征的查明程度应达到相应比例尺的精度要求，成矿地质条件达到大致查明程度；全面收集预查区内的地质、煤层、物探、探矿工程等各种有关信息及研究成果，并运用新理论新方法进行深入的综合分析研究；对有希望的地区，应选择几条路线，进行1：50000或1：25000的路线地质踏勘，辅以有效的物探方法，并按勘探规范，选择有代表性的施工少量的钻孔，并计算出煤炭储量C+D级；如不宜进行进一步勘探，则要提交“普终”地质报告；,普查阶段,确定勘查区的地层层序，详细划分含煤地层，研究其沉积环境特征和聚煤特征；初步查明勘查区构造形态，初步评
17、价勘查区构造复杂程度；初步查明可采煤层层位、厚度和主要可采煤层的分布范围，大致确定可采煤层煤类和煤质特征，初步评价勘查区可采煤层的稳定程度；调查勘查区自然地理条件、第四纪地质和地貌特征；大致了解勘查区水文地质条件，调查环境地质现状；大致了解勘查区开发建设的工程地质条件和煤的开采技术条件；大致了解其他有益矿产赋存情况；估算各可采煤层推断的和预测的资源量。,普查工作要求,详查的任务是为矿区总体发展规划提供地质依据。凡需要划分井田和编制矿区总体发展规划的地区，应进行详查；凡不涉及井田划分的地区、面积不大的单个井田，以及不需编制矿区总体发展规划的地区，均可在普查的基础上直接进行勘探，不出现详查阶段。通
18、过1：100001：2000地质填图，基本查明成矿地质条件，描述煤层的地质模型；通过系统的取样工程、钻探、有效的物探工作，控制煤层的总体分布范围，基本控制了主采煤层的煤层特征、空间分布，基本确定了煤层的连续性；基本查明煤层的物质组成、煤质，对可供综合利用的共、伴生矿产进行相应的综合评价；对煤层开采可能影响的地区，开展详细水文地质、工程地质、环境地质调查，基本查明煤矿开采的技术条件。,详查阶段,选择代表性地段对矿井充水的主要含水层及煤层顶底板的物理力学性质进行试验研究，初步确定主（次）要含水层及其水文地质参数、估算矿坑涌水量，指出影响矿床开采的主要水文地质、工程地质、环境地质问题；对矿床开采技术
19、条件的复杂性作出评价。对煤层的加工选冶性能进行试验和研究，进行可选性试验或实验室流程试验；在详查区内，依据系统工程取样资料，钻探、有效的物探资料以及实测的各种参数，用一般工业指标圈定煤层，选择合适的方法估算相应类型的资源量，或经预可行性研究，分布估算相应类型的储量，得出A+B+C级储量。对不宜进行进一步工作的地区，应提交“详终”地质报告；,基本查明勘查区构造形态，控制勘查区的边界和勘查区内可能影响井田划分的构造，评价勘查区的构造复杂程度；基本查明可采煤层层位、层数、厚度和可采范围，基本确定可采煤层的连续性，控制主要可采煤层露头位置，了解对破坏煤层连续性和影响煤层厚度的岩浆侵入、古河流冲刷、古隆
20、起等，并大致查明其范围，评价可采煤层的稳定程度和可采性；基本查明可采煤层煤质特征和工艺性能，确定可采煤层煤类，评价煤的工业利用方向，初步查明主要可采煤层风化带界线，评价可采煤层煤质变化程度；基本查明勘查区水文地质条件，基本查明主要可采煤层顶底板工程地质特征、煤层瓦斯、地温等开采技术条件，对可能影响矿区开发建设的水文地质条件和其他开采技术条件做出评价，初步评价勘查区环境地质条件；对勘查区内可能有利用前景的地下水资源做出初步评价；初步查明其他有益矿产赋存情况，做出有无工业价值的初步评价；估算各可采煤层的控制的、推断的、预测的资源.储量，其中控制的资源.储量分布应符合矿区总体发展规划的要求。,工作要
21、求,通过1：100001：2000（必要时可用1：500）比例尺地质填图，加密各种取样工程及相应的工作，详细查明含煤地层的地质条件及内在规律，建立煤层的地质模型；详细控制主采煤层的特征、空间分布；详细查明煤层物质组成、赋存状态、煤种牌号、质量及其分布规律；对破坏煤层或划分井田等有较大影响的断层、破碎带，应有工程控制其产状及断距；煤炭第一水平范围内的古河流冲刷、古隆起、较大陷落柱应有工程控制；对首采地段主矿体上、下盘具工业价值的小矿体，应一并勘探，以便同时开采；对可共综合利用的共、伴生矿产，应进行综合评价，共生矿产的勘查程度应视该矿种的特征而定。提交A+B+C+D级储量。,勘探阶段,对影响煤矿开
22、采的主要水文地质、工程地质、环境地质问题要详细查明。通过试验，获取计算参数，结合矿山工程计算首采区、第一开采水平的矿坑涌水量，预测下一开采水平的涌水量；预测不良工程地段和问题；对矿山排水、开采区的地面变形破坏、矿山废水排放与矿渣堆放可能引起的环境地质问题作出评价；未开发过的新区，应对原生地质环境作出评价；老矿区则应针对已出现的环境地质问题进行调研，找出产生和形成条件，预测其发展趋势，指出治理措施。工作要求：控制井田边界构造，其中与矿井的先期开采地段有关的边界构造线的平面位置，应控制在150m以内；详细查明先期开采地段内落差等于和大于30m的断层，详细查明初期采区内落差等于和大于20m（地层倾角
23、平缓、构造简单、地震地质条件好的地区为15-10m）的断层；对小构造的发育程度、分布范围及对开采的影响做出评述；,控制先期开采地段范围内主要可采煤层的底板等高线，煤层倾角小于10 时，应控制初期采区内等高距为10-20m的煤层底板等高线；详细查明可采煤层层位及厚度变化，确定可采煤层的连续性，控制先期开采地段内各可采煤层的可采范围（包括煤层因受岩浆侵入、古河流冲刷、古隆起、陷落柱等的影响使煤层厚度和可采性发生的变化），对厚度变化较大的主要可采煤层，应控制煤层等厚线；严密控制与先期开采地段或初期采区有关的主要可采煤层露头位置，在掩盖区，隐蔽煤层露头线在勘查线（测线）上的平面位置应控制在75m以内，
24、控制先期开采地段范围内主要可采煤层的风氧化带界线；详细查明可采煤层的煤类、煤质特征及其在先期开采地段范围内的变化，着重研究与煤的开采、洗选、加工、运输、销售以及环境保护等有关的煤质特征和工艺性能，并做出相应的评价；,详细查明井田水文地质条件，评价矿井充水因素，预算先期开采地段涌水量，预测开采过程中发生突水的可能性及地段，评述开采后水文地质、工程地质和环境地质条件的可能变化，评价矿井水的利用可能性及途径；详细研究先期开采地段和初期采区范围内主要可采煤层顶底板的工程地质特征、煤层瓦斯、煤的自燃趋势、煤尘爆炸危险性及地温变化等开采技术条件，并做出相应的评价；详细调查老窑、小煤矿和生产矿井的分布和开采
25、情况，划出其采空范围，对老窑的采空区应尽可能地控制，并评述其积水情况，详细调查生产矿井和小煤矿的涌水量、水质及其动态变化，分析其充水因素；基本查明其他有益矿产赋存情况；估算各可采煤层的探明的、控制的、推断的资源储量，在先期开采地段范围内探明的和控制的比例的一般要求可参照附录(确定，在初期采区范围内主要可采煤层一般应全部为探明的。,煤炭构造复杂程度类型钻探工程基本线距表,构造复杂程度划分为四种类别：简单构造：含煤地层沿走向、倾向的产状变化不大，断层稀少，没有或很少受岩浆岩的影响。中等构造：含煤地层沿走向、倾向的产状有一定变化，断层较发育，有时局部受岩浆岩的一定影响。复杂构造：含煤地层沿走向、倾向
26、的产状变化很大，断层发育，有时受岩浆岩的严重影响。极复杂构造：含煤地层的产状变化极大，断层极发育，有时受岩浆岩的严重破坏。,煤炭稳定程度类型钻探工程基本线距表,煤层稳定程度划分为四种类型：稳定煤层：煤层厚度变化很小，变化规律明显，结构简单至较简单；煤类单一，煤质变化很小。全区可采或大部分可采。较稳定煤层：煤层厚度有一定变化，但规律性较明显，结构简单至复杂；有两个煤类，煤质变化中等。全区可采或大部分可采。可采范围内厚度及煤质变化不大。不稳定煤层：煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂；有三个或三个以上煤类，煤质变化大。包括：煤层厚度变化很大，具突然增厚、变薄现象，全区可采或大部分可采；煤层呈串珠状、藕节状，一般连续，局部可采，可采边界不规则；难以进行分层对比，但可进行层组对比的复煤层。极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星；或为无法进行煤分层对比，且层组对比也有困难的复煤层；煤质变化很大，且无明显规律。,
