煤礦地質基礎知識講座

1、煤礦地質基礎知識講座1第1頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五四 煤田地質勘查和煤炭資源量1.煤田地質勘查的任務2.煤田地質勘查的階段3.煤田地質勘查的技術手段4.煤田地質勘查成果5.煤炭資源量及其分類2第2頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五1.煤田地質勘查的任務 查明礦床范圍內礦體的分布特征（包括礦體在平面上及剖面上的排列情況、埋藏深度以及礦體與礦體之間的聯(lián)系等）；查明礦體的地質構造特征（主要弄清控制礦體形態(tài)及質量變化的各種地質構造特征）； 查明礦體的形狀及產(chǎn)狀（包括礦體的形態(tài)類型、空間分布及沿走向、傾向的形態(tài)變化情況）； 查明礦石的質量（包括礦石的

2、物質成分、結構、構造特征，有用組分及有害雜質的含量），不同礦石類型和工業(yè)品級的劃分以及它們在空間的分布規(guī)律； 計算礦石儲量或金屬儲量； 查明礦床開采技術條件及水文地質條件； 查明礦區(qū)自然、經(jīng)濟條件。3第3頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五2.煤田地質勘查的階段 為適應煤炭工業(yè)基本建設的需要，煤炭資源勘探必須遵循由大范圍的概括了解到小面積詳細查明的原則，分階段循序漸進地進行，劃分為普查（包括找煤和普查兩個亞段）、詳查和勘探三個階段（表41），并且在通常情況下，應依次順序進行（圖41）。4第4頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五表4-15第5頁，共81頁，

3、2022年，5月20日，2點50分，星期五圖4-16第6頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五3.煤田地質勘查的技術手段1)地質填圖2)坑探工程3)鉆探工程4)地球物理勘探5)遙感地質7第7頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五1)地質填圖填圖工作已進入數(shù)字化階段傳統(tǒng)的三大件： 羅盤 GPS 錘子 筆記本電腦 放大鏡 數(shù)碼相機 地質填圖是煤炭普查與勘探最基礎的工作，也是最基本的技術手段。它是利用地質學的理論和方法，有目的地在含煤地區(qū)進行全面的地表地質研究，調查含煤區(qū)的地層、構造、主煤層和煤質及其它有益礦產(chǎn)情況，為以后的地質工作指出方向。地質填圖的主要成果是編

4、制地質圖、地質剖面圖、地層與含煤地層柱狀圖，作為煤田普查與勘探各個階段編制設計的重要依據(jù)。 8第8頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五手寫板數(shù)碼相機GPS羅盤鐵錘放大鏡便攜計算機9第9頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 在基巖裸露和半掩蓋地區(qū)，各個勘探階段，均須首先做好相應比例尺的地質填圖.10第10頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 一般坑探工程是在地質測圖之前進行施工，以便于進行地表地質研究與觀察，提高地質圖的測繪精度和研究程度。 使用的坑探工程目的在于：揭露及研究被表土所覆蓋的含煤地層；進行煤層的取樣與煤質的研究；了解煤層的

5、產(chǎn)狀要素及地質構造等。2)坑探工程11第11頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 坑探工程包括探槽、探井、探巷（包括斜井和平硐）、生產(chǎn)小窯及老窯的調查等。 利用探井可以揭露含煤地層，了解和查明含煤層數(shù)及層位、煤層厚度和結構、標志層層數(shù)和層位，地層產(chǎn)狀和構造變化，追索煤層和標志層露頭，以及采取煤樣等。12第12頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五13第13頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 根據(jù)用途不同，探槽分為主干槽（主槽）和追索槽（短槽）兩種。14第14頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五15第15頁，共81頁

6、，2022年，5月20日，2點50分，星期五 3）鉆探工程 鉆探工程是利用機械傳動鉆桿和鉆頭，向地下鉆進成直徑小而深(從數(shù)十米到1000多米，甚至數(shù)千米)的園孔，稱為鉆孔。 16第16頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 鉆探工程是勘探中極其重要的手段。其主要原因有以下五點： 在地球物理勘探確定有希望的含煤區(qū)，或經(jīng)過地質預測而推定的含煤區(qū)，必須依靠鉆探去驗證、揭露和圈定。 表土覆蓋很厚的掩蓋地區(qū)和老礦區(qū)的深部，鉆探就成為最重要的手段。17第17頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 表土含水過多的半沼澤和含煤地層賦存于地表水體下的地區(qū)，即使表土層很薄也不能

7、使用山地工程，其它手段的應用也受到限制，鉆探成為重要的手段。 鉆探能夠揭露整個含煤地層，取得完整的含煤地層柱狀和含煤地層的巖性、煤層、煤質、構造、水文地質、工程地質及其它開采技術條件等方面的資料。 大規(guī)模生產(chǎn)各種各樣的鉆探機械及其配套設備，并且大量出現(xiàn)安裝在汽車上的輕便鉆機，為地質勘探廣泛采用鉆探工程創(chuàng)造了條件。 18第18頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 鉆孔分類 淺孔 深孔 探礦孔又稱儲量孔 構造孔 水文孔 水源孔 取樣孔 井筒檢查孔 定位孔 驗證孔 直孔 斜孔 19第19頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五20第20頁，共81頁，2022年，5

8、月20日，2點50分，星期五 4）地球物理勘探 利用巖石、礦體所具有的物理性質（如密度、磁性、電性、彈性和放射性等），以及對地球物理場所產(chǎn)生的異常，來尋找礦床和解決某些地質問題的一種技術手段，簡稱物探。 21第21頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五物探方法井下物探：超前物探、坑探儀重力勘探地面物探磁法勘探 測井方法電法勘探 地震勘探 咖瑪測井視電阻率測井 自然電位測井22第22頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 5）遙感地質 遙感技術在地質調查過程中的具體應用就是像片的判讀。 其中：航片（可見光航空像片） 衛(wèi)片（多光譜衛(wèi)星像片） 在對地質填圖、地質構

9、造解譯、找礦標志判別及動態(tài)分析方面的研究，是一種經(jīng)過實踐證明的有效的技術手段。23第23頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五4.煤田地質勘查成果1)文字資料 提交勘探區(qū)的地質報告；2)圖件、各類表格3)主要圖件簡介 地形地質圖； 鉆孔柱狀圖； 勘探線剖面圖； 煤層底板等高線及儲量計算圖； 綜合柱狀圖； 煤巖層對比圖24第24頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五煤炭儲量，是指賦存在地下具有工業(yè)價值的、可供開采利用的煤炭數(shù)量。5.煤炭資源量及其分類1)分類礦井總儲量能利用儲量暫不能利用儲量工業(yè)儲量遠景儲量可采儲量設計損失量25第25頁，共81頁，2022年，

10、5月20日，2點50分，星期五26第26頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五2) 傳統(tǒng)儲量分級 分A、B、C、D四級，各級的標準分別為： A級：煤層層位、厚度、結構及其變化情況已經(jīng)查明，煤層對比可靠；煤質及其變化情況和煤種已經(jīng)查明；煤層產(chǎn)狀已經(jīng)查明，煤層底板等高線已控制；落差等于和大于30m（地質條件好的地區(qū)為20m）的斷層已經(jīng)查明；對于傾角小于10的煤層，較大的波狀起伏已基本查明；巖漿巖對煤層、煤質的影響已經(jīng)查明。 B級：煤層層位、厚度、結構及其變化情況已基本查明，煤層對比可靠；煤質及其變化情況已基本查明，煤種、煤層產(chǎn)狀已經(jīng)查明，煤層底板等高線已基本控制；落差等于和大于5

11、0m的斷層已經(jīng)查明；巖漿巖對煤層、煤質的影響已初步查明。 A、B級為高級儲量。 27第27頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 C級：煤層層位、厚度及其變化情況已初步查明，煤層對比基本可靠；煤質和煤種已初步查明；構造及煤層產(chǎn)狀已初步查明。 D級：是指對煤層層位、厚度、煤質、煤層產(chǎn)狀、構造等均有初步了解所計算的儲量。 28第28頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五29第29頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五現(xiàn)用的、與國際接軌的固體礦產(chǎn)資源/儲量分類方案 地質可靠程度 分類 類型經(jīng)濟意義查明礦產(chǎn)資源潛在礦產(chǎn)資源探明的控制的推斷的預測的經(jīng)

12、濟的可采儲量（111）基礎儲量（111b）預可采儲量（121）基礎儲量（121b）預可采儲量（122）基礎儲量（122b）邊際經(jīng)濟的基礎儲量（2M11）基礎儲量（2M21）基礎儲量（2M22）次邊際經(jīng)濟的資源量（2S11）資源量（2S21） 資源量（2S22）內蘊經(jīng)濟的資源量（331）資源量（332）資源量（333）資源量（334）30第30頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五五 影響煤礦生產(chǎn)的主要地質因素1.煤層賦存狀態(tài)2.頂?shù)装鍘r性及其組合3.地質構造4.其他地質因素31第31頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五1.煤層賦存狀態(tài)1)煤層的形狀和厚度

13、煤層的形態(tài)是指煤層的空間展布特征。根據(jù)煤層成層的連續(xù)性、厚度變化大小及可采情況，將煤層形態(tài)分為層狀、似層狀和不規(guī)則狀三類.32第32頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 在煤礦中,根據(jù)煤層厚度對開采技術的影響,將煤層分為以下三類:薄煤層 最低可采厚度1.3m中厚煤層 1.3m3.5m厚煤層 3.5m以上頂板煤夾矸底板33第33頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五地殼不均衡沉降34第34頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五沉積環(huán)境及沼澤基底不平35第35頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五同生沖蝕36第36頁，共81

14、頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五后生沖蝕37第37頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五垂直壓力水平擠壓38第38頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五2)煤層的產(chǎn)狀要素 煤層的空間狀態(tài),用產(chǎn)狀要素(即煤層的走向、傾向和傾角)來表示。傾角傾向走向 產(chǎn)狀的表示方法： 60NW25 160252539第39頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五分 類煤層傾角水平煤層5 緩傾斜煤層5 25傾斜煤層25 45急傾斜煤層45煤層按傾角的分類 巖（煤）層的產(chǎn)狀要素是部署巷道和決定采煤方法的重要依據(jù)。40第40頁，共81頁，2022年，5月

15、20日，2點50分，星期五2.頂?shù)装鍘r性及其組合煤層頂板偽頂直接頂老頂煤層底板直接底老底41第41頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五3.地質構造 地質構造：指地質體（巖層、巖體、礦體等）存在的空間形式、狀態(tài)及相互關系，是構造運動所造成的巖石（或礦體）變形、變位所留下的形跡。 地質構造在層狀巖石中表現(xiàn)最明顯，實際在塊狀巖體中也是存在的。 地質構造可分為四種基本類型：水平構造、單斜構造、褶皺構造、斷裂構造。42第42頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五1）單斜構造43第43頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五單斜構造褶皺構造44第44頁

16、，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五褶皺構造45第45頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五46第46頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五不對稱背斜寧夏賀蘭山奧陶系背斜在形態(tài)上為一個弧頂向上的彎曲，中心部分為老地層，兩側地層依次變新。47第47頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五寧夏石炭井礦區(qū)發(fā)育的褶皺構造向斜在形態(tài)上為一個弧頂向下的彎曲，中心部分為新地層，兩側地層依次變老。48第48頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五褶曲要素49第49頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五160

17、2534565不對稱背斜翼部翼部核部轉折端軸面50第50頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五依次為：直立褶皺、斜歪褶皺、倒轉褶皺、平臥褶皺51第51頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五52第52頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五53第53頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五2）斷裂構造 巖層在構造應力的長期作用下變形，當應力達到或超過巖層的強度極限時，其連續(xù)完整性被破壞，產(chǎn)生破裂，即為斷裂構造。 常見的斷裂構造有節(jié)理構造和斷層構造。 54第54頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五兩組近于垂直的

18、節(jié)理 南京東郊湖山地區(qū)上泥盆統(tǒng)五通組砂巖斷裂兩側的巖層或巖體沿破裂面斷開，但沒有發(fā)生明顯相對位移的斷裂構造稱節(jié)理構造節(jié)理構造55第55頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五構造節(jié)理 南京東郊湖山地區(qū) 三疊系下青龍組石灰?guī)r節(jié)理構造56第56頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五張節(jié)理通過礫石時，常繞礫石而過。57第57頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五58第58頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五斷層構造 山西柳林縣成家莊，石炭系本溪組斷裂兩側的巖層或巖體沿破裂面斷開，并且發(fā)生明顯的相對位移的斷裂構造稱斷層。59第59

19、頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五逆斷層斷層面斷層交面線上盤下盤60第60頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五61第61頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五62第62頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五63第63頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五正斷層 山西柳林成家莊斷層的上盤相對下降、下盤相對上升C22tC21bC22tC21b64第64頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五逆斷層 山西柳林縣成家莊，石炭系本溪組65第65頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，

20、星期五3）平移斷層斷層的兩盤沿斷層面的走向發(fā)生移動的斷層。66第66頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五67第67頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五4.其它地質因素1）水文地質條件、巖溶陷落柱礦井涌水的水源 1. 大氣降水 2. 地表水 3. 含水層水 4. 斷層水 5. 老窯積水喀斯特洞穴發(fā)育的地質條件a.煤系或其下部地層中含有可溶性巖層，如石灰?guī)r、石膏巖等。b.區(qū)域內發(fā)育有斷裂構造等良好的地下 水通道。c.地下水豐富且含有溶蝕性大的各種酸根，如CO2等。d.有流暢的排泄口，地下水動力條件好，水的交替循環(huán)強烈，有很強的侵蝕“掏空”能力。68第68頁，

21、共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五69第69頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五2）巖漿侵入巖漿侵入對煤層的影響（1）巖墻切割煤層對煤質的影響較小，只是造成巖墻兩側的煤變質程度增高。巖床沿煤層侵入，對煤層影響范圍較大。（2）巖漿侵入煤層的位置不同，影響也不同。（3）侵入體的大小，厚度直接影響煤的變質程度。（4）形成巖漿侵入體的巖漿性質不同，對煤層的影響也有差異。70第70頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五71第71頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五72第72頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五

22、3）煤層瓦斯 概述 瓦斯是影響煤礦生產(chǎn)的一個重要因素；是深部開采的三大障礙：之一（瓦斯、地壓和地溫）； 瓦斯成分與性質 成分：CH4；CO2；N2組成； CH4 ：瓦斯主要成分，無色、無味、無嗅、無毒的氣體；空氣中含量達5.3%-14%，遇火燃燒，在井下構成瓦斯爆炸；當濃度達40%，就可使人窒息致死； 瓦斯成因50埋深160-200放出大量瓦斯無煙煤據(jù)計算：每生成1噸煤，可產(chǎn)生1000m3的瓦斯與二氧化碳泥炭褐煤73第73頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五74第74頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 瓦斯賦存狀態(tài) 兩種：自由狀態(tài) 瓦斯存于煤層與圍巖的孔隙和裂隙之中； 決定于：圍巖的孔隙空間 外界的T、P； 吸附狀態(tài)以分子引力吸附在煤體表面，據(jù)測定1克無煙煤 其表面積可達200m2. 影響因素煤化作用圍巖條件地質構造埋藏深度地下水活動75第75頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五76第76頁，共81頁，2022年，5月20日，2點50分，星期五 瓦斯涌出 礦井瓦斯等級低瓦斯礦井： 10m3/t（晝夜） 高瓦斯礦井： 10m3/t（晝夜）煤與瓦斯突出礦井注意：凡出現(xiàn)過一次煤與