6第6章煤田地质勘探

安全工程学院·刘玉德NorthChinaInstituteofScience&Technology煤矿地质学安全工程学院·刘玉德2019/8/14第七章地质勘探安全工程学院·刘玉德2019/8/14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。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。安全工程学院·刘玉德2019/8/14前言地质勘查是运用地质科学和技术来分析、研究、探测煤矿床。目的：为煤矿设计、建设和生产提供可靠的地质资料，保证煤炭资源合理、顺利开发。主要任务：查明地层、地质构造、煤层、煤质、储量及开采技术条件等因素，正确评价煤矿床及与含煤岩系伴生和共生的其它有益矿产。安全工程学院·刘玉德2019/8/14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安全工程学院·刘玉德2019/8/14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——安全工程学院·刘玉德2019/8/14主要内容地质勘探技术手段地质勘查煤矿地质勘查安全工程学院·刘玉德2019/8/14地质勘探技术手段安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段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坑探工程钻探工程地球物理勘探安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段一、遥感地质调查主要是通过探测目标物的电磁波辐射来获取目标物的信息。目前常用的技术手段有：摄影遥感、多光谱遥感、红外遥感、雷达遥感、激光遥感、全息摄影遥感等。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。安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段一、遥感地质调查一、遥感地质调查安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段利用遥感图像对辽宁西部逆冲断层进行地质构造解译实例辽宁西部逆冲断层解译图(据李志兴，1992)①结晶基底②稳定盖层③侏罗纪盆地④构造带编号⑤火山岩⑥侵入体⑦逆冲断层安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段二、地质填图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。安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段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。安全工程学院·刘玉德2019/8/14数字化工具引导地质填图新潮流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第一节地质勘探技术手段安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段三、坑探工程坑探工程包括探槽、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。安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段(一)探槽:在表土较薄(一般小于3m)，岩层倾角较陡或较平缓，地形切割比较强烈，表土稳定坚实且含水不多的地段，垂直岩层走向或构造线方向挖掘的一条槽沟，称为探槽。其规格一般为：底宽0.6～0.8m，两帮坡度75°～80°。安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段(二)探井当表土厚度大于3m、小于20m时，不适合挖掘槽沟，就采用从地面垂直挖掘探井的方法，来揭露一般地层倾角比较平缓地区的岩层、煤层及其它地质现象。探井工程比探槽难度大，应尽量少布置。根据探井深度不同，可分为浅探井（10m）和深探井（10m）。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。安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段(三)探巷(硐)有时为了揭露煤系，了解煤层厚度和结构，确定煤层风氧化带的深度，并在风氧化带下采集煤样，直接从地面挖掘井硐，称为探巷(硐)。探巷根据需要可垂直或平行煤层走向掘进，可为立井、斜井、平巷或石门。山地工程的编录，要作出剖面图并写出文字说明安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段（1-探井；2-探槽；3-斜井；4-平峒）安全工程学院·刘玉德2019/8/14四、钻探工程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：(1)有希望的含煤区，或推定的含煤区，必须依靠钻探去验证、揭露和圈定。(2)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(3)其它手段的应用受到限制的区域，钻探成为重要的手段。(4)钻探能够揭露整个含煤地层，取得完整的含煤地层柱状。(5)大规模生产各种各样的钻探机械及其配套设备，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。安全工程学院·刘玉德2019/8/14•钻孔分类浅孔深孔直孔斜孔探矿孔又称储量孔构造孔水文孔水源孔取样孔井筒检查孔定位孔验证孔直孔：垂直向下钻进的钻孔。适用于地层倾角小于60°的地区。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70°～75°。安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段钻孔示意图钻孔柱状图安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段网络布置的钻孔及其勘探线安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段五、巷探工程有时也运用矿井中的巷道来探测地质现象，称之为巷探，它是矿井地质工作中常用的勘探技术手段。一般无钻探条件，或钻探达不到预期效果，而且生产又需要时则采用巷探。安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段生产需要采用巷探，延长运输巷，布置短巷，探测断层的位置，以便顺断煤交线布置切眼安全工程学院·刘玉德2019/8/14第一节地质勘探技术手段每隔一定距离布置阶段石门，可提前获得所需地质资料，又是以后生产上必须得巷道安全工程学院·刘玉德2019/8/14六、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安全工程学院·刘玉德2019/8/14地球物理勘探按照它的物性依据不同而有不同的方法：重力勘探：利用岩石的物性差别，在地面测量由它引起的重力变化。磁法勘探：利用岩石的磁性差别，在地面测量由它引起的磁场变化。电法勘探：利用岩石的电性差别，在地面测量由它引起的电场变化。地震勘探：是通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传播的情况，以查明地下的地质构造，为煤田勘探服务的一种方法。安全工程学院·刘玉德2019/8/14地震勘探是查明地下地质构造的一种最有效方法小断层在时间剖面(上)和水平时间切片上的显示大型陷落柱在时间剖面上的显示地震勘探原理示意图安全工程学院·刘玉德2019/8/14地震勘探与其它物探法比较：精度高。地震勘探与钻探法比较：成本低，可以了解大面积的地下地质构造特点。安全工程学院·刘玉德2019/8/14地震勘探实例地表大面积被黄土层所覆盖，属于覆盖层巨厚、煤层埋深较大的地区（图1）图1××勘探区二维地震勘探新生界厚度变化趋势图安全工程学院·刘玉德2019/8/14地震勘探实例在2007年2月西安分院地震勘探施工前，本勘查范围内有上述各施工钻孔16个，在地震勘探施工过程中，××勘查区普、详查钻孔陆续开始施工。根据已有的施工钻孔，结合地质分析所圈定的无煤区如图2所示。(图中黑色实线为矿权边界、蓝色虚线为原无煤带范围)××勘查区范围示意图(图中黑色实线为矿权边界、蓝色虚线为原无煤带范围)图2安全工程学院·刘玉德2019/8/14根据以上勘探及认识成果，西安分院设计及施工的钻孔如图3所示。地震勘探实例图3高家堡勘探区二维地震勘探4煤厚度变化趋势及钻探工程实践资料图安全工程学院·刘玉德2019/8/14电法探测是研究地层电学性质及电场、电磁场变化规律的学科，它是根据所研究地质对象的电性差异，通过仪器测量其电场的大小，进而研究电场的分布规律，可以不依靠对岩石露头的肉眼鉴别，透过覆盖层了解地下深处地质体的状况，从而获得地质结论。安全工程学院·刘玉德2019/8/14目前，电法勘探在岩土工程勘察和水文地质调查中，是应用最广、解决问题最多、取得效果最好的方法之一，如追索构造破碎带、寻找岩溶、寻找古河床、圈定富水地段、揭露不同岩性接触界线、确定松散沉积物的厚度、了解基岩风化壳的发育深度、以及在山区和平原区寻找地下水源等。安全工程学院·刘玉德2019/8/14图电测深法获得的等视电阻率断面图及地质剖面图(据黄丹青等，1997)电测深法的基本原理是在某一点用改变供电极距的方法，探测该处不同深度视电阻率的变化，用于确定具有不同电阻率的地质体的埋藏深度，岩层的起伏状况以及构造形态安全工程学院·刘玉德2019/8/14物探法只能帮助我们了解地下地质构造特点，寻找可能的构造。但这些构造是否真的存在，物探法不能肯定。最后，要根据物探法提出的区位进行钻探（钻井），直接取得底下最可靠的地质资料，才能确定地下的构造特点。安全工程学院·刘玉德2019/8/14煤矿深部开采中的地质勘探技术按工作内容与精度分三个层面：（1）井田范围主要可采煤层开采地质条件评价；（2）采区地质条件勘查；（3）综采工作面地质条件超前探测。安全工程学院·刘玉德2019/8/14第二节地质勘查一、勘探阶段划分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。2）矿区总体设计。3）矿井设计。安全工程学院·刘玉德2019/8/14资料来源煤炭资源勘探工作阶段名称建国初期至1957年概查普查找矿初步勘探详细勘探检查勘探1957年7月煤炭部《煤田地质勘探规程》（草案）普查精查普查找煤普查勘探1962年