煤矿地质学1-9.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 九章 地质勘探,第一节 地质勘探的技术手段,第二节 煤田地质勘探,第三节 矿井地质勘探,第九章 地质勘探,煤田普查与勘探,是一门关于寻找和探明煤矿床，对煤田进行地质研究，最终对其作出工业评价的学科。,煤炭资源与其它资源不同，属于不可再生资源。在确实没有或很少有煤炭资源的地方，是不可能随意制造和改变的，在含煤地区只有通过普查、勘探实践，查明底下煤炭资源赋存的规律性，才能保证煤炭资源的顺利开发。,全国各地煤矿床地质条件变化较大，地质工作探索性较强，工程揭露只能反映点上的情况，煤矿床的工业价值大小又是由许多因素决定的，因此，需要采用正确的研究方法，才能迅速查明煤矿床，并作出正确的工业评价。,煤田普查与勘探发展概况,第一节 地质勘探的技术手段,一、地质填图（地质测量）,1、地面地质测量,其任务是通过对自然露头及人工露头等地质现象进行系统的,地质观测，了解或查明工作区的区域地层、构造、含煤层位、煤,层及其有益矿产等情况，同其它手段配合完成各阶段的任务。,进行地质填图工作，首先要对工作区有关的资料进行收集、分,析、研究，选择露头好，地层出露全，地质构造简单的地段进行,野外踏勘，详细测制地层剖面，建立地层层序，了解煤层及标志,层的大致情况，以便确定填图单位，最后完成地质填图。,2、航空地质测量,通过大比例尺航空地质测量，能了解或查明勘探区内地层、,岩石、岩层产状、地质构造、煤层露头、勘探及开拓过程等，能,满足普查、详查、精查各阶段的工作要求,。,二、山地工程,1、槽探：,在表土层厚度小于3,m,的地段，垂直岩层走向或构造线方向开挖槽子，揭露地质现象，称为槽探。,其规格一般为：底宽0.6,0.8,m，,两帮坡度7580。,探槽布置示意图,2、井探,：,在表土层厚度大于3,m，,地层产状较平缓的地段，可挖掘直立的探井，揭露各种地质现象。,根据探井深度不同，可分为浅探井（10,m）。,根据探井断面形状，可分为方井和圆井。,探井可以沿走向布置，也可以沿倾向布置，但应布置在一条直线上，以取得连续的地质剖面资料。,探井布置示意图,1-表土；2-含煤地层；3-探井,3、巷探,：,为了揭露煤系和采集煤样，有时需要开挖各种巷道，如平峒、石门等。,探 巷 布 置 示 意 图,(,a)-,平巷；(,b)-,立井与石门；(,c)-,斜井,山地工程的编录，要作出剖面图并写出文字说明,三、钻探工程,根据钻孔钻进的情况不同，钻孔可分为直孔和斜孔：,1、直孔：,垂直向下钻进的钻孔。适用于地层倾角小于60,的地区。,2、斜孔：,以一定的方向（方位角）和倾斜角向下钻进的钻孔。它,适用地层倾角大于60,的地段，斜孔的倾斜方向应尽量垂直于地,层走向并与倾向相反，倾斜角度一般不小于7075。,钻孔的施工是由下列工序组成的：定孔、开孔会、施工、见煤,预报、采取煤芯、测井、封孔。,四、地球物理勘探,它是利用不同岩性和矿体具有不同的物理性质（密度、电阻率、,磁性、放射性）来寻找煤系和煤层以及推断地质构造。,煤田地质勘探中应用的物探手段有：重力勘探、磁法勘探、电,法勘探、地震勘探、电测井、放射性测井等。,第二节 煤田地质勘探,一、阶段划分及个阶段任务,（一）阶段划分,1、地质认识上的阶段性,四个步骤：（1）搜集资料，编制设计；（2）勘探施工；（3）地,质编录和综合研究；（4）编写地质报告。,2、基本建设上的阶段性,煤炭基本建设程序可分为三个阶段：,1）远景规划：根据普查所提供的煤层、煤质、构造等地质资料，,选择煤炭工业建设基地，初步划分矿区。,2）矿区总体设计：根据详查提供的地质资料，解决矿区内所有矿,井的统一布局，确定开发规划问题。,3）矿井设计：根据精查提供的地质资料，解决一个矿井的开拓布,署问题。,（二）各阶段任务与要求,1、各阶段任务,1）找煤阶段：寻找煤炭资源，对工作区有无进一步工作价值作出,评价。,2）普查阶段：在找煤的基础上进行，其任务是对工作区有无开发,建设价值作出评价，为煤炭工业的远景规划和下一阶段的勘探工,作提供必要的资料。,3）详查阶段：为矿区总体设计提供地质资料，保证矿区规模、井,田划分不至于因地质情况而发生重大变化，并要对影响矿区开发,的水文地质条件和其它开采技术条件作出评价。,4精查阶段：为矿井设计提供可靠的地质资料，其成果要满足选,择井筒、水平运输巷、总回风巷的位置和划分初采区的需要，保,证井田境内的矿井井型不至于因地质情况而发生重大变化，保证,不至于因地质资料而影响煤的即定工业用途。,2、各阶段工作要求,参见煤炭资源地质勘探规范1986年版。,（三）各阶段之间的关系,资源勘探一般应按,四个阶段,顺序进行，并提交相应的地质报告，,各阶段野外施工要合理地组织过渡。根据资源条件和开发建设的,需要，勘探程序可以简化。简化勘探程序的项目，不需要编制前,一阶段的地质报告，但必须认真研究、整理前一阶段的勘探成果，,编制后一阶段的勘探设计。如资刺跫较好、煤层稳定的裸露地区，,可以在找煤的基础上，通过大比例尺地质填图，直接进入详查阶,段。,地质部门所提交的精查地质报告，经地质、设计和生产部门汇,审后，认为有些内容不能满足矿井设计或扩建设计的要求，需要,补充一定的勘探工作量，即,补充勘探,。,经过补充勘探所提交的地质报告，叫做精查补充勘探地质报告。,补充勘探不是独立的勘探阶段，是精查阶段的延续。,二、勘探类型,（一）勘探类型的划分,1、按构造形态、断层及褶曲的发育程度、岩浆侵入等情况，构造复杂程度分为下列四类：,第一类：简单构造：,第二类：中等构造：,第三类：复杂构造：,第四类：极复杂构造：,2、按煤层厚度、结构及煤层稳定程度分为四型：,第一型：稳定煤层：,第二型：较稳定煤层：,第三型：不稳定煤层：,第四型：极不稳定煤层：,（二）各勘探工程基本线距要求,1、不同类型的地区，钻探工程基本线距是：,类,A B C,型,A B C,1 750 1500 3000 1 750-1000 1500-2000,3000-4000,2 375-500 750-1000 1500-20002 375-500750-1000 1500-2000,3 250-375 250-5003 250 250-500,2、,地面物探基本测线的线距，在同类构造中为钻探工程线距的二,分之一。,3、地质填图中实测地层剖面和山地工程的间距，执行地质填图,规程。,（三）选择基本线距时，应注意的问题1、认真研究井田的构造复杂程度和煤层稳定类型，按其中勘探难,度较大的一个因素选择线距。,2、划分构造复杂程度的类型，原则上以井田为单位。,3、当一个井田有两种或两种以上的煤层稳定类型时应按厚度或储,量占优势的煤层稳定类型选择线距。,4、地面物探能控制构造，钻探工程基本线距应根据煤层稳定类型,选择线距。,5、在裸露或半裸露地区，选择线距时应充分考虑地质填图成果。,6、以线形构造为主的地区，基本线距可根据构造特点适当放稀，,但线上工程点的间距要加密。,（四）勘探工程的布置系统,布置系统：指工程布置的排列方式。,1、布置原则,：,1）最有效、最经济地揭露地质体。,2）能全面、系统地获得地质资料3）运用“由点到线、由线到面”的手段进行勘探。,2、勘探线,：,1)勘探线的布置尽可能与岩层走向或主要构造线方向垂直，其夹,角不得小于75,。,2）根据其用途不同，可划分如下：,（1）,主导剖面线：,工程点密于一般剖面，能严密控制煤层和构造,的勘探线。,（2）,基本勘探线,：为配合主导剖面线控制全区地质情况而布置的,一般勘探线。,（3）,辅助线,：在基本勘探线之间，为查清局部地质问题而布置的,短线。,3）在找煤或普查阶段，要选择构造简单、含煤性好、交通便利的,区域布置勘探线。,4）勘探线的排列方向取决于勘探区的地质构造。如：地层走向变,化不大，勘探线以一定的距离平行排列；对于盆地和穹隆、勘探,线呈现放射状。,3、勘探网,由两组彼此正交或斜交的勘探线组成，勘探工程布置在两组勘,探线的交点上。,1）根据勘探网的形态，可分为：正方形网、长方形网和菱形网。,2）应用条件：地层平缓或波状起伏的地区。,三、勘探程度和储量级别,1、勘探程度,：,勘探区在不同阶段，在相应的工程基本线,距控制的基础上，对各种地质问题以及开采技术条件的,研究、查明程度。,2、储量级别,：,根据勘探研究程度，将煤炭储量分为,A、B、C、D,四级，其中,A、B,为高级储量，,C、D,为低级储量。,1）,A,级,：,A,级储量是煤矿设计和投资的依据。,（1）层位结构，煤层对比可靠；（2）煤种、煤质及变化；,（3）煤层产状；（4）落差大于20,m,的断层；,（5）岩浆岩影响范围。,2）,B,级,：,B,级储量是煤矿设计和投资的依据。,（1）层位结构，煤层对比可靠；（2）煤种、煤质及变化；,（3）煤层产状；（4）落差大于20,m,的断层；,（5）岩浆岩影响范围。,3）,C,级,：用一定的勘探工程控制的储量，是配合,A、B,级储量设,计和投资的依据。,初步查明：（1）煤层层位，厚度及变化；,（2）煤质、煤种；,（3）地质构造。,4）,D,级,：,根据地质测量和地面物探方法确定的煤层分布范围，或,是用山地工程和少数钻孔控制的储量。,3、各勘探阶段提交的储量,1）找煤阶段：计算,D,级储量。,2）普查阶段：计算,C+D,级储量，其中,C,级不少于20-30%。,3）详查阶段：计算,B+C+D,级储量，其中,B+C,级不少于70%，,B,级,20-30%。,4）精查阶段：计算,A+B+C,级储量。,4、储量分类,主要用于生产矿井，以便进行矿井储量管理。,四、储量计算,储量计算是建立在充分研究和分析所有勘探地质质料，绘制了,煤层底板等高线的基础上进行的。储量是地质勘探最终成果的集,中表现，储量计算是否正确不仅影响地质勘探的质量，更重要的,是影响矿井设计和开采的可靠性和国家投资的合理性。,（一）储量计算的公式,煤田勘探的每一阶段终了时，都要进行储量计算。煤炭储量是,由煤层面积、厚度、比重相乘而得，其一般公式是：Q=S,M,d,式中：,Q,储量（万吨），,S,面积（,M,2,），M,厚度（,M），d,比重（吨/立方米）。,由上述公式可知，储量计算的是否正确，取决于面积、厚度和,比重这些原始数据的可靠程度。,（二）面积的确定,在计算面积以前，首先要圈定计算面积的范围，确定,符合工业要求的煤层分布界线，然后再选择测定方法。,1、各种边界线的确定,1）能利用储量和暂不能利用储量边界线：凡煤层厚度、,煤质符合工业要求的，由此而圈定的边界线可采边界,线，其中的储量可以利用，相反，储量暂不能利用。,2）最低可采边界线：煤层最低可采厚度（包括其他工,业要求）的各点连线。,所谓圈定边界线，一般指的是圈定煤层最低可采边界,线，也就是储量计算面积的界线。,2、面积的测定方法,1）几何法测定面积：当面积形态比较简单，如正方形、三角形时，,可按几何公式计算面积。图形复杂时此法就不准确了。,2）用求积仪测定面积：,最常用的方法，常使用定极求积仪。将求积仪的极点放在所测,图形之外，求积仪的针尖移到边界线上任意一点作为起始点，在,记数轮上读出读数,n,1,，,然后将针尖顺时针沿图形边界线描绘一圈，,回到起始点，在记数轮上读出读数,n,2,，,面积为：,S=P（n,2,n,1,）,P,求积仪第一常数,利用求积仪圈定面积时，每块面积测定两次，其差值不得超过,5%，采用两次测量的平均值。,3、面积的计算方法,面积测定之后，还要考虑煤层的倾角，煤层倾角小于15,时，,可用测定的平面面积计算储量，倾角大于15,时需要换算面积：,（1）煤层倾角15,-60时：,S=S,1,/,cos,S,1,-,水平投影面积，,煤层倾角,（2）煤层倾角大于,60时：,S=S,2,/,cos,S,2,立面投影面积，,煤层倾角,（三）厚度的确定,采用煤层的平均厚度，即在计算面积内各钻孔煤层厚度的平,均值。,M=（m,1,+m,2,+,.+,m,n,）/n,m,1,、m,2,、,.,m,n,各钻孔煤层厚度,（四）比重的确定,对化验值求其算术平均值。,（五）储量计算方法,A、,地质块段法,将全区的总面积按不同的地质条件（产状、煤厚、煤质）划分,成若干块段，对每一块段分别求出煤炭储量,称之为地质块段法：,1、计算公式,：,1）块段储量：,Q,1,=S,1,M,1,d,1,，Q,2,=S,2,M,2,d,2,，,Q,n,=,S,n,M,n,d,n,。,2）,总储量：,Q=Q,1,+Q,2,+,Q,n,2、,应用条件,：,1）可用于任何勘探阶段；2）煤层产状水平、倾斜,均可使用；3）倾斜煤层倾角变化最好均匀。,3、优缺点,：,1）适用性比较广泛，有利于设计和生产部门使用。,2）每一块段面积较大，勘探工程较多时，才能保证,精度，否则有一定的误差。,B、,等高线法,利用煤层底板等高线图，求出相邻等高线之间的储量。,C、,地质块段及等高线法按不同的地质条件，将煤层划分成若干块段，利用每一块段之,间的煤层底板等高线，计算块段之内等高线之间的煤炭储量，然,后将各储量相加。,1、应用条件,：,1）勘探及生产矿井阶段均可适用；2）煤层产状水,平、倾斜均可使用；3）煤层厚度有变化时也可使用。,2、优缺点,：,1）既按不同地质因素划分块段，又按不同水平计算,储量，便于设计及生产部门使用。,2）在一定程度上，反映了地质构造的面貌，是目前,经常使用的方法。,（六）储量级别的圈定,1、划分各级储量块段，原则上以相应控制程度的勘探线、煤层底,板等高线或主要构造线为界。对在设计和生产中实际意义不大的,小而孤立的块段，即使工程密度和研究程度较高，也不单独划分,高级储量。,2、在煤层稳定和较稳定地区，允许在,A,级块段的外围，以不超过,A,级基本线距的1/2的距离外推,B,级储量；或在有工程控制的,B,级块,段的外围，以不超过,B,级基本线距的1/2的距离外推,C,级储量，不,准连续外推，不稳定煤层一般不能外推。,3、在构造简单和中等地区，一般可以跨越已查明的落差不大于,50,m,的单个断层划分高级储量，在断层两侧各留3050,m,划分,C,级,储量块段，若断层密集，则不允许跨越断层划分高级储量。,4、小构造特别发育的地段，一般不能计算高级储量，与老窑采空,区或风氧化带边界相邻的高级储量块段，应根据其边界的可靠程,度确定是否划出一定范围为,C,级储量块段。,（七）储量计算误差,1、地质误差,：,由地质研究程度和勘探程度不足而引起的误差。,1）构造误差；2）煤层对比误差；3）边界线误差。,2、技术误差,：,储量计算时，由于技术原因引起的误差。,1）面积误差；2）厚度误差；3）比重误差。,3、方法误差,：,计算方法选择不当而引起的误差。,储量计算的准确与否，以地质误差为最大，所以地质构造研究,程度的高低，对储量的影响是很大的，在资料审查过程中，重点,是研究程度。,第三节 矿井地质勘探,一、建井地质勘探：,1、井筒检查钻孔：,1）布置原则：,（1）竖井检查钻孔,（2）斜井斜井检查钻孔布置在,距井筒中心线1025米的平行线,上，一般不少于3个。,2）获得的地质资料：,（1）沿井筒中心线的完整地质剖面,（2）煤岩层岩性、构造特征,（3）水文资料、含水层、水位、水量,2、层位控制钻孔,二、生产地质勘探,1、采区准备过程中的生产地质勘探,：,1）新采区设计时，煤层赋存状况不清，需要布置一定的生产勘探,钻孔，进一步控制煤厚、产状和变化。,2）对煤层群中的构造复杂、煤层厚度变化大的薄煤层，通过钻孔,不能肯定可采价值时，尽量使用风巷超前的方法开圈定可采块段。,2、巷道掘进过程中的生产地质勘探,1）煤层薄且变化大，又受地质构造破坏的地段，其可采边界的圈,定，只靠邻近巷道打钻，往往不能解决问题，还需要用巷探进行,追索。,2）在巷道掘进中遇到断层，当断失方向、水平断距及延展情况不,好确定时，一般在迎头布置放射状钻孔加以探测。,3、工作面回采过程中的地质勘探,1）分层回采工作面探厚；2）查明不稳定煤层的变薄带；,3）查明工作面的中、小型断层。,三、矿井延伸、扩建地质勘探,此勘探要解决的问题：,1、了解未来开拓区的地质构造及煤层变化情况。,2、把井田深部和两翼范围内的低级储量升为高级。,3、探明井田过去设计中未包括的可采煤层或薄煤层，在高灰分煤,层中圈定局部可采地段。,4、进行专门水文地质工程，解决受地下水威胁而不能可采的煤层,延伸地质勘探过程中，充分利用上部地质资料；扩建勘探中要考,虑邻近的构造、煤层资料，这样可节省人力物力，有效地解决地,质问题。,四、老区找煤,1、调查老采区,：,应取得的资料,：,1）老采空区的开采时间、范围、航道布置等,2）煤层厚度及变化、残存煤量,3）地质、水文地质条件,4）有无复采的可能性,2、编制复采地质图,对老采区的煤层分布图、剖面图及巷道图要进行严格核对，对,地质情况不清地段进行勘探，确定找煤块段，编出复采地质图。,3、复采的探采工作,根据地质条件可用钻探或巷探等手段，查明过去的开采情况和,残余煤量。,思考题：,1、煤田普查与勘探阶段划分的依据？划分为哪些阶段？,2、煤炭工业基本建设划分哪些阶段？,3、煤田普查与勘探各阶段的主要任务是什么？,4、煤田普查与勘探技术手段有那些？,5、地质填图、勘探程度、,A、B、C、D,级储量。,6、煤田勘探类型是如何划分的？,7、选择基本线距时，应该注意的问题？,8、勘探工程布置的原则？,9、勘探网、主导剖面线、基本勘探线、辅助线的概念？,10、各勘探阶段应提交哪些储量？,11、划分储量块段应满足哪些要求？,12、储量计算有哪些误差，其中那种误差影响最大？,