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煤矿地质基础知识2四煤田地质勘查和煤炭资源量•1.煤田地质勘查的任务•2.煤田地质勘查的阶段•3.煤田地质勘查的技术手段•4.煤田地质勘查成果•5.煤炭资源量及其分类31.煤田地质勘查的任务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。42.煤田地质勘查的阶段为适应煤炭工业基本建设的需要，煤炭资源勘探必须遵循由大范围的概括了解到小面积详细查明的原则，分阶段循序渐进地进行，划分为普查（包括找煤和普查两个亚段）、详查和勘探三个阶段（表4－1），并且在通常情况下，应依次顺序进行（图4－1）。5表4-16图4-173.煤田地质勘查的技术手段1)地质填图2)坑探工程3)钻探工程4)地球物理勘探5)遥感地质81)地质填图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。9手写板数码相机GPS罗盘铁锤放大镜便携计算机10在基岩裸露和半掩盖地区，各个勘探阶段，均须首先做好相应比例尺的地质填图.11一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质构造等。2)坑探工程12•坑探工程包括探槽、探井、探巷（包括斜井和平硐）、生产小窑及老窑的调查等。•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。1314根据用途不同，探槽分为主干槽（主槽）和追索槽（短槽）两种。15163）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。17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。18•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。19•钻孔分类浅孔深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斜孔20214）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。22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235）遥感地质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。24•4.煤田地质勘查成果1)文字资料提交勘探区的地质报告；2)图件、各类表格3)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25煤炭储量，是指赋存在地下具有工业价值的、可供开采利用的煤炭数量。•5.煤炭资源量及其分类1)分类矿井总储量能利用储量暂不能利用储量工业储量远景储量可采储量设计损失量26272)传统储量分级分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。28C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。2930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分类类型经济意义查明矿产资源潜在矿产资源探明的控制的推断的预测的经济的可采储量（111）基础储量（111b）预可采储量（121）基础储量（121b）预可采储量（122）基础储量（122b）边际经济的基础储量（2M11）基础储量（2M21）基础储量（2M22）次边际经济的资源量（2S11）资源量（2S21）资源量（2S22）内蕴经济的资源量（331）资源量（332）资源量（333）资源量（334）31五影响煤矿生产的主要地质因素1.煤层赋存状态2.顶底板岩性及其组合3.地质构造4.其他地质因素321.煤层赋存状态1)煤层的形状和厚度煤层的形态是指煤层的空间展布特征。根据煤层成层的连续性、厚度变化大小及可采情况，将煤层形态分为层状、似层状和不规则状三类.33在煤矿中,根据煤层厚度对开采技术的影响,将煤层分为以下三类:薄煤层最低可采厚度~1.3m中厚煤层1.3m~3.5m厚煤层3.5m以上顶板煤夹矸底板34地壳不均衡沉降35沉积环境及沼泽基底不平36同生冲蚀37后生冲蚀38垂直压力水平挤压392)煤层的产状要素煤层的空间状态,用产状要素(即煤层的走向、倾向和倾角)来表示。倾角倾向走向产状的表示方法：60°NW∠25°160°∠25°25°40分类煤层倾角水平煤层﹤5°缓倾斜煤层5°～25°倾斜煤层25°～45°急倾斜煤层﹥45°煤层按倾角的分类岩（煤）层的产状要素是部署巷道和决定采煤方法的重要依据。412.顶底板岩性及其组合煤层顶板伪顶直接顶老顶煤层底板直接底老底423.地质构造地质构造：指地质体（岩层、岩体、矿体等）存在的空间形式、状态及相互关系，是构造运动所造成的岩石（或矿体）变形、变位所留下的形迹。地质构造在层状岩石中表现最明显，实际在块状岩体中也是存在的。地质构造可分为四种基本类型：水平构造、单斜构造、褶皱构造、断裂构造。431）单斜构造44单斜构造褶皱构造45褶皱构造4647不对称背斜宁夏贺兰山奥陶系背斜在形态上为一个弧顶向上的弯曲，中心部分为老地层，两侧地层依次变新。48宁夏石炭井矿区发育的褶皱构造向斜在形态上为一个弧顶向下的弯曲，中心部分为新地层，两侧地层依次变老。49褶曲要素50160°∠25°345°∠65°不对称背斜翼部翼部核部转折端轴面51依次为：直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱5253542）断裂构造岩层在构造应力的长期作用下变形，当应力达到或超过岩层的强度极限时，其连续完整性被破坏，产生破裂，即为断裂构造。常见的断裂构造有节理构造和断层构造。55两组近于垂直的节理南京东郊湖山地区上泥盆统五通组砂岩断裂两侧的岩层或岩体沿破裂面断开，但没有发生明显相对位移的断裂构造称节理构造节理构造56构造节理南京东郊湖山地区三叠系下青龙组石灰岩节理构造57张节理通过砾石时，常绕砾石而过。5859断层构造山西柳林县成家庄，石炭系本溪组断裂两侧的岩层或岩体沿破裂面断开，并且发生明显的相对位移的断裂构造称断层。60逆断层断层面断层交面线上盘下盘61626364正断层山西柳林成家庄断层的上盘相对下降、下盘相对上升C22tC21bC22tC21b65逆断层山西柳林县成家庄，石炭系本溪组663）平移断层断层的两盘沿断层面的走向发生移动的断层。67684.其它地质因素1）水文地质条件、岩溶陷落柱矿井涌水的水源1.大气降水2.地表水3.含水层水4.断层水5.老窑积水喀斯特洞穴发育的地质条件a.煤系或其下部地层中含有可溶性岩层，如石灰岩、石膏岩等。b.区域内发育有断裂构造等良好的地下水通道。c.地下水丰富且含有溶蚀性大的各种酸根，如CO2等。d.有流畅的排泄口，地下水动力条件好，水的交替循环强烈，有很强的侵蚀“掏空”能力。69702）岩浆侵入岩浆侵入对煤层的影响（1）岩墙切割煤层对煤质的影响较小，只是造成岩墙两侧的煤变质程度增高。岩床沿煤层侵入，对煤层影响范围较大。（2）岩浆侵入煤层的位置不同，影响也不同。（3）侵入体的大小，厚度直接影响煤的变质程度。（4）形成岩浆侵入体的岩浆性质不同，对煤层的影响也有差异。7172733）煤层瓦斯概述瓦斯是影响煤矿生产的一个重要因素；是深部开采的三大障碍：之一（瓦斯、地压和地温）；瓦斯成分与性质成分：CH4；CO2；N2组成；CH4：——瓦斯主要成分，无色、无味、无嗅、无毒的气体；空气中含量达5.3%-14%，遇火燃烧，在井下构成瓦斯爆炸；当浓度达40%，就可使人窒息致死；瓦斯成因50°埋深1000m50°-160°放出大量瓦斯烟煤（气、肥）160°-200°放出大量瓦斯无烟煤据计算：每生成1吨煤，可产生1000m3的瓦斯与二氧化碳泥炭褐煤7475瓦斯赋存状态两种：自由状态——瓦斯存于煤层与围岩的孔隙和裂隙之中；决定于：围岩的孔隙空间外界的T、P；吸附状态——以分子引力吸附在煤体表面，据测定1克无烟煤其表面积可达200m2.影响因素煤化作用围岩条件地质构造埋藏深度地下水活动7677瓦斯涌出矿井瓦斯等级低瓦斯矿井：＜10m3/t（昼夜）高瓦斯矿井：10m3/t（昼夜）煤与瓦斯突出矿井注意：凡出现过一次煤与瓦斯突出的矿井，即为突出矿井相对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量：m3/min瓦斯涌出种类瓦斯喷出煤与瓦斯突出突出压出：多发生在回采工作面倾出：煤层倾角45，在地压作用下，受重力而垮落78瓦斯突出的一般规律•煤层厚度达0.2m才发生突出，煤厚越大，突出的危险性越大；•构造影响较剧烈的地带，煤呈颗粒状，鳞片状、易导致突出；•突出瓦斯压力一般需6个大气压，压力与突出可能性呈正比；•掘进形成的集中压力增加了突出的危险性；•受构造控制，往往突出成带状分布；•突出发生在瓦斯风化带以下的一定深度。瓦斯突出的防止•研究地质规律与瓦斯的关系——瓦斯地质研究，从而预测预防瓦斯的突出；•开解放层——先开采无突出危险或突出危险性较小的煤层，造成裂隙增加瓦斯通气性，降低突出煤层的瓦斯含量和压力；•打超前钻孔先排放瓦斯；•放震动炮；•水力冲孔79（1）地热地热的基本概念地温梯度：℃/100m；地温率：m/℃地热来源：岩浆热；大地热流；放射性元素等地热研究地温等值线图；地温剖面图；热源研究。影响矿山地温场因素岩性；基底起伏与构造形态；深大断裂；地下水；局部地热源影响。4）地温及煤自燃80（2）煤的自燃倾向性暴露在空气中的煤，由于氧化放热导致温度逐渐升高，至70～80℃以后温度升高速度骤然加快，当达到煤的着火点（300～350℃