煤炭地質(zhì)勘查

煤炭地質(zhì)勘查㈠目的任務(wù)煤炭地質(zhì)勘查的目的任務(wù)是為煤炭建設(shè)遠(yuǎn)景規(guī)劃、礦區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃、礦井（露天）初步設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。㈡基本原則⑴煤炭地質(zhì)勘查工作必須從勘查區(qū)的實(shí)際情況和煤礦生產(chǎn)建設(shè)實(shí)際需要出發(fā)，正確、合理地選擇采用勘查技術(shù)手段，注重技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。以合理的投入和較短的工期，取得最佳的地質(zhì)成果。⑵煤炭地質(zhì)勘查工作必須以現(xiàn)代地質(zhì)理論為指導(dǎo)，采用先進(jìn)的技術(shù)裝備和勘查方法，提高勘查成果精度，適應(yīng)煤礦建設(shè)技術(shù)發(fā)展的需要。⑶煤炭地質(zhì)勘查必須堅(jiān)持“以煤為主、綜合勘查、綜合評(píng)價(jià)”的原則，做到充分利用、合理保護(hù)礦產(chǎn)資源，做好與煤共伴生的其他礦產(chǎn)的勘查評(píng)價(jià)工作，尤其要做好煤層氣和地下水（熱水）資源的勘查研究工作。㈢階段劃分煤炭地質(zhì)勘查工作劃分為預(yù)查、普查、詳查、勘探四個(gè)階段。根據(jù)工作區(qū)的具體情況和探礦權(quán)人的要求，勘查階段可以調(diào)整。即可按四個(gè)階段順序工作，也可合并或跨越某個(gè)階段。預(yù)查階段預(yù)查應(yīng)在煤田預(yù)測(cè)或區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行，其任務(wù)是尋找煤炭資源。預(yù)查的結(jié)果，要對(duì)所發(fā)現(xiàn)的煤炭資源是否有進(jìn)一步地質(zhì)工作價(jià)值做出評(píng)價(jià)。預(yù)查發(fā)現(xiàn)有進(jìn)一步工作價(jià)值的煤炭資源時(shí)，一般應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行普查；預(yù)查未發(fā)現(xiàn)有進(jìn)一步工作價(jià)值的煤炭資源，或未發(fā)現(xiàn)煤炭資源，都要對(duì)工作地區(qū)的地質(zhì)條件進(jìn)行總結(jié)。普查階段普查是在預(yù)查的基礎(chǔ)上，或已知有煤炭賦存的地區(qū)進(jìn)行。普查的任務(wù)是對(duì)工作區(qū)煤炭資源的經(jīng)濟(jì)意義和開(kāi)發(fā)建設(shè)可能性做出評(píng)價(jià)，為煤礦建設(shè)遠(yuǎn)景規(guī)劃提供依據(jù)。詳查階段詳查是為礦區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃提供地質(zhì)依據(jù)。凡需要?jiǎng)澐志锖途幹频V區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃的地區(qū)，應(yīng)進(jìn)行詳查；凡不涉及井田劃分的地區(qū)、面積不大的單個(gè)井田，以及不需編制礦區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃的地區(qū)，均可在普查的基礎(chǔ)上直接進(jìn)行勘探，不出現(xiàn)詳查階段。勘探階段勘探是為礦井建設(shè)可行性研究和初步設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。勘探一般以井田為單位進(jìn)行。勘探的重點(diǎn)地段是礦井的先期開(kāi)采地段和初期采區(qū)?？碧匠晒獫M足確定井筒、水平運(yùn)輸巷、總回風(fēng)巷的位置，劃分初期采區(qū)，確定開(kāi)采工藝的需要；要保證井田境界和礦井設(shè)計(jì)能力不因地質(zhì)情況而發(fā)生重大變化，保證不致因煤質(zhì)資料影響煤的洗選加工和既定的工業(yè)用途。㈣常用方法地質(zhì)測(cè)量。貫穿煤炭地質(zhì)勘查的各個(gè)階段，只是詳細(xì)程度和精確度不同，除測(cè)量地形外，還對(duì)天然煤層露頭進(jìn)行測(cè)量和描述，把煤系地層、煤層產(chǎn)狀和構(gòu)造等測(cè)繪在地形圖上，繪制成地質(zhì)圖。掘探工程靠近地表淺部，一般利用開(kāi)鑿探槽、探井、探巷等揭露煤系，采集煤樣。井下可利用掘進(jìn)巷道探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造及煤層情況。鉆探工程利用鉆機(jī)向地下鉆孔，利用空心鉆頭和鉆桿來(lái)獲取巖、煤芯，以取得必要的資料。分為地面和井下鉆探，是礦區(qū)詳查和井田精查的主要技術(shù)手段。物探工程利用巖石、煤層等礦床所具有的不同物理性質(zhì)(磁性、密度、電阻率、彈性波傳播速度、放射性等)，用高靈敏度的儀器查找異常區(qū)域，推斷地質(zhì)構(gòu)造和可能的礦床。較常用的方法有地震法、電法和測(cè)井等。四、煤炭資源/儲(chǔ)量㈠分類依據(jù)⑴地質(zhì)可靠程度，反映了煤炭地質(zhì)勘查階段工作成果的不同精度，分為探明的、控制的、推斷的和預(yù)測(cè)的四種。⑵可行性評(píng)價(jià)，是使地質(zhì)勘查與礦山建設(shè)緊密銜接，避免地質(zhì)勘查與礦山開(kāi)發(fā)的投資失誤，提高地質(zhì)勘查和開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在普查、詳查、勘探三個(gè)階段開(kāi)展的工作，分為概略研究、預(yù)可行性研究和可行性研究三種。⑶經(jīng)濟(jì)意義，是對(duì)地質(zhì)可靠程度不同的煤炭資源，經(jīng)過(guò)不同階段的可行性評(píng)價(jià)，按照評(píng)價(jià)當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)上的合理性，分為經(jīng)濟(jì)的、邊際經(jīng)濟(jì)的、次邊際經(jīng)濟(jì)的和內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的四種。見(jiàn)表2—1—2o㈡分類按照以上分類依據(jù)，煤炭資源/儲(chǔ)量可分為儲(chǔ)量、基礎(chǔ)儲(chǔ)量、資源量三大類十六種類型。表2—1—2 煤炭資源/儲(chǔ)量分類表經(jīng)濟(jì)意義地質(zhì)可靠程度查明礦產(chǎn)資源潛在礦產(chǎn)資源探明的控制的推斷的預(yù)測(cè)的經(jīng)濟(jì)的可采儲(chǔ)量(111)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(111b)預(yù)可采儲(chǔ)量(121)預(yù)可采儲(chǔ)量(122)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(121b)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(122b)邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M11)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M21)基礎(chǔ)儲(chǔ)量(2M22)次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量(2S11)資源量(2S21)資源量(2S22)內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量(331)資源量(332)資源量(333)資源量(334)?注：表中所用編碼(111?334)，第1位數(shù)表示經(jīng)濟(jì)意義，即1=經(jīng)濟(jì)的，2M=邊際經(jīng)濟(jì)的，2S=次邊際經(jīng)濟(jì)的，3=內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的，？=經(jīng)濟(jì)意義未定的；第2位數(shù)表示可行性評(píng)價(jià)階段，即1=可行性研究，2=預(yù)可行性研究，3=概略研究；第3位數(shù)表示地質(zhì)可靠程度，即1=探明的，2=控制的，3=推斷的，4=預(yù)測(cè)的。b=未扣除設(shè)計(jì)、采礦損失的可采儲(chǔ)量。五、影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素采煤工作地點(diǎn)是不斷移動(dòng)的，查明埋藏在地下的煤層的賦存狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造的變動(dòng)情況以及煤層受地質(zhì)構(gòu)造影響的程度等，是保證煤礦正常生產(chǎn)的必要條件。有些礦井還有巖漿侵入體、巖溶陷落柱、瓦斯突出和煤層自燃傾向、水災(zāi)害問(wèn)題，這些都是影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素。因此，煤礦地質(zhì)工作就成為礦井生產(chǎn)的“眼睛”和“尖兵”。㈠煤層賦存狀態(tài)煤層的形狀和厚度煤層通常是層狀的，層位有明顯的連續(xù)性，厚度也比較均勻，但由于受到沉積條件及地殼運(yùn)動(dòng)的影響，也有似層狀和非層狀的煤層，例如串珠狀、馬尾狀等。煤層厚度是指煤層頂?shù)装逯g的垂直距離。煤層的厚度由幾十厘米到幾十米，最厚可達(dá)二百米。一般情況下，煤層內(nèi)還夾有數(shù)目不等的薄層巖層，稱為夾矸。煤層中單層厚度小于0.05m的夾矸，可與煤分層合并計(jì)算采用厚度；單層厚度小于或等于0.05m的夾矸，不計(jì)入煤層采用厚度。根據(jù)煤層厚度對(duì)開(kāi)采技術(shù)的影響，將煤層分為以下三類：薄煤層 煤層厚度從最低可采厚度?1.3m中厚煤層 煤層厚度為1.3?3.5m厚煤層 煤層厚度為3.5m以上煤層厚度不同，開(kāi)采方法也不同，煤層厚度發(fā)生變化，必然影響礦井的采掘工作。所以，煤層厚度變化是影響煤礦生產(chǎn)的重因因素之一。煤層的產(chǎn)狀要素煤層的空間狀態(tài)，用產(chǎn)狀要素（即走向、傾向和傾角）來(lái)表示。煤層（巖層）層面與水平面相交的線，稱為走向線。走向線向兩邊延伸的方向，稱為走向。煤層層面上與走向線垂直的線，稱為傾斜線。傾斜線（向下）的水平投影所指的方向，稱為傾向。傾角即為煤層或巖層層面與水平面之間的夾角。井下的運(yùn)輸巷道多是沿著煤層的走向開(kāi)掘的。因此，必須查明煤層走向的變化，并繪制煤層底板等高線圖。煤層傾角，根據(jù)對(duì)開(kāi)采技術(shù)的影響，分為三類：緩傾斜煤層 傾角在25°以下傾斜煤層 傾角為25?45°急傾斜煤層 傾角為45?90°一般來(lái)講，煤層傾角越大，開(kāi)采越困難。緩傾斜煤層采下的煤需用機(jī)械裝運(yùn)；傾斜煤層可利用溜槽向下運(yùn)輸而不用動(dòng)力；急傾斜煤層，煤巖塊會(huì)自動(dòng)滾落，簡(jiǎn)化了采場(chǎng)內(nèi)的裝運(yùn)工作，但在技術(shù)上需采取安全措施。㈡煤層頂?shù)装鍘r石直接位于煤層下面的巖層，稱為煤層的底板；直接覆蓋于煤層上面的巖層，稱為煤層的頂板。由于沉積環(huán)境的差異，煤層頂?shù)装鍘r石性質(zhì)各不相同。常見(jiàn)的煤層頂?shù)装鍘r石有碳質(zhì)頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、砂巖、石灰?guī)r和粘土巖等。煤層頂?shù)装鍘r石性質(zhì)對(duì)礦井開(kāi)采方法有重要影響。㈢地質(zhì)構(gòu)造沉積巖層開(kāi)始形成時(shí)，一般呈水平和連續(xù)完整狀態(tài)，在地殼運(yùn)動(dòng)的作用下，產(chǎn)生了變形和變位，改變了原先的賦存狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)造變動(dòng)。由此而形成的巖層空間狀態(tài)，叫做地質(zhì)構(gòu)造。構(gòu)造變動(dòng)形狀主要分為兩類：褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。巖層受水平力的作用，被擠壓成彎曲狀，但仍保持巖層的連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)叫褶皺。巖層褶皺構(gòu)造中的每一個(gè)彎曲叫褶曲。巖層層面凸起的褶曲叫背斜，巖層層面凹下的褶曲叫向斜。巖層大致向同一方向傾斜，叫單斜構(gòu)造。單斜構(gòu)造往往是褶曲的一部分或斷層的一盤。巖層受力后遭到破壞，失去了連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)叫斷裂構(gòu)造。如巖層已經(jīng)斷裂，但斷裂面兩側(cè)的巖層沒(méi)有發(fā)生明顯的相對(duì)位移，叫做裂隙或節(jié)理；如斷裂面兩側(cè)的巖層發(fā)生了明顯的相對(duì)位移和錯(cuò)動(dòng)，叫做斷層。巖層斷裂后，兩個(gè)斷塊發(fā)生相互錯(cuò)動(dòng)的錯(cuò)動(dòng)面叫做斷層面。位于斷層面上面的斷塊叫上盤，位于斷層面下面的斷塊叫下盤。上、下兩盤相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的距離稱為斷距。斷距可分為水平斷距和垂直斷距。垂直斷距又稱為斷層落差，大者可達(dá)幾十米甚至幾百米以上。根據(jù)斷塊相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的方向，將斷層分為正斷層、逆斷層和平推斷層。在煤礦生產(chǎn)中遇到的斷層多為正斷層，斷裂面往往成組發(fā)育而形成斷層破碎帶。斷層破碎帶常常與地下和地面水源相連通，或聚集大量瓦斯。地下采掘工作接近斷層破碎帶時(shí)，會(huì)突然發(fā)生大量涌水和有害氣體，甚至造成重大災(zāi)害。因此，在較大的斷層兩側(cè)必須留設(shè)一定寬度的煤柱，將斷層與開(kāi)采區(qū)隔離。這樣，較大斷層常常被作為劃分礦井或采區(qū)的邊界。即使一般斷層，采掘工作通過(guò)它時(shí)，有時(shí)也會(huì)發(fā)生涌水或頂板巖石突然垮落事故，使采掘工作復(fù)雜化。因此，斷層對(duì)煤礦生產(chǎn)有較大的影響，在地質(zhì)工作中必須特別注意查清斷層的確切位置和產(chǎn)狀。㈣其他地質(zhì)因素礦井水文地質(zhì)及巖溶陷落柱礦井涌水是煤礦嚴(yán)重災(zāi)害之一。礦井由于突然涌水而淹沒(méi)巷道，造成局部或全部停產(chǎn)的事故時(shí)有發(fā)生。有的煤層就是因受水威脅而暫不能開(kāi)采。從地面向下不深即有地下水存在。地下水主要存在于巖層的孔隙、裂縫和空洞，特別是斷層破碎帶和溶洞中，并從大氣降水（雨、雪、冰雹等）和地表水（江河、湖泊、洼地積水等）得到補(bǔ)充。有些巖層節(jié)理發(fā)育，能夠透水而又含地下水，稱為含水層，例如石灰?guī)r、砂巖等。含水層按含水多少，分為弱富水、中富水、富水和強(qiáng)富水四類：按補(bǔ)給情況，又分為水的補(bǔ)給來(lái)源好或不好兩種。有一些巖層致密，裂隙和空洞少，地下水遇到它時(shí)被阻擋不能通過(guò)，稱為隔水層。例如頁(yè)巖、泥巖等。石灰?guī)r性脆而又能被水溶解。石灰?guī)r中的裂隙，常易被水溶蝕而成為溶洞。溶洞進(jìn)一步溶蝕、塌陷，可形成陷落柱。一般厚度超過(guò)5m的石灰?guī)r層都可能是主要含水層。古生代的奧陶系石灰?guī)r，厚度很大，年代久遠(yuǎn)，其內(nèi)部往往形成連通的復(fù)雜洞穴，有時(shí)還形成地下暗河，水量很大。為了安全，煤礦開(kāi)掘的井巷都要和奧陶系石灰?guī)r保持一段安全距離。巖漿侵入地下巖漿向上侵入主要是通過(guò)地層薄弱部位上沖到地殼表層形成巖墻，而后侵入到煤系地層中的虛弱部位，形成層狀的巖床。我公司楊村煤礦、荷澤趙樓礦井在含煤地層中發(fā)現(xiàn)有巖漿侵入現(xiàn)象，破壞了煤層的連續(xù)性和完整性，減少了煤炭?jī)?chǔ)量，給開(kāi)采造成一定的影響。地溫及自燃隨著礦井開(kāi)采深度的不斷加深及其他地質(zhì)因素的影響，我國(guó)不少礦井井下溫度超過(guò)《煤礦安全規(guī)程》上所規(guī)定的26r的許可范圍，其中有的煤礦井下溫度高達(dá)40?50°C，熱害問(wèn)題已經(jīng)成為我國(guó)煤礦生產(chǎn)的一個(gè)重要問(wèn)題。一般認(rèn)為，引起地溫增高的主要因素是開(kāi)采深度的增加，但也有不少礦區(qū)（礦井）開(kāi)采深度并不大，地溫卻較高，出現(xiàn)地溫異?，F(xiàn)象，其主要影響因素有：巖石導(dǎo)熱性、基底起伏和褶曲構(gòu)造、斷裂構(gòu)造、巖漿活動(dòng)及放射性元素、水文地質(zhì)及其他天然因素、人為因素等。研究分析引起煤礦高溫的地質(zhì)因素，找出地溫分布規(guī)律，為采取合理經(jīng)濟(jì)的降溫制冷措施提供依據(jù)具有重要意義。煤炭的自燃傾向?qū)γ旱V的開(kāi)拓開(kāi)采也具有很大影響。無(wú)論哪種煤在本質(zhì)上都有不同程度的自燃性質(zhì)，其自燃性主要取決于煤的疏松程度、氧化過(guò)程的劇烈程度以及是否含其他化學(xué)元素。煤愈松軟，煤的氧化愈快，其自燃危險(xiǎn)就愈大。煤的自然發(fā)火期是設(shè)計(jì)和確定開(kāi)采方法的重要參數(shù)。六、地質(zhì)圖地質(zhì)圖是反映勘探和地質(zhì)工作所獲得資料的圖件。為了更清楚地反映煤層的構(gòu)造形態(tài)和地質(zhì)情況，需要利用多種地質(zhì)圖件。采礦生產(chǎn)中常用的有：地形地質(zhì)圖、煤層底板等高線圖、地層綜合柱狀圖、地質(zhì)剖面圖等。㈠地形地質(zhì)圖地形圖反映地表高低起伏形狀和地物的圖紙稱為地形圖。地形圖中一般用地形等高線反映地貌，用地物符號(hào)反映房屋、河流、道路等人工和自然構(gòu)筑物。等高線是相同高程點(diǎn)的連線。相鄰兩條等高線間的高程差稱為等高距。在同一幅地形圖上等高線的等高距應(yīng)是相同的。等高線越密，距離越近，表示地面坡度越陡；等高線越稀，距離越遠(yuǎn)，表示地面坡度越緩。根據(jù)圖上等高線的形狀，可以判別它所表示的是什么樣的地貌。反映地貌的地表等高線圖加上表示地物的各種圖例，就成為一幅地形圖。地形地質(zhì)圖地形地質(zhì)圖是以地形圖為底圖，將地質(zhì)勘探所獲得的資料繪制在地形圖上而得到的圖件。填繪的地質(zhì)內(nèi)容主要有：⑴按地史劃分各個(gè)時(shí)期地層的分界線；⑵地質(zhì)構(gòu)造（斷層、褶曲等）；⑶勘探工程的布置。地形地質(zhì)圖是每個(gè)礦井必須具備的基礎(chǔ)圖件之一。進(jìn)行礦井設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)它選擇和布置工業(yè)場(chǎng)地，確定井口位置，布置供電、供水、運(yùn)輸線路等。生產(chǎn)礦井用以編制井上下對(duì)照?qǐng)D，了解開(kāi)采工作對(duì)地表農(nóng)田、村莊、地面建筑物、鐵路或河泊水庫(kù)的影響等。㈡煤層底板等高線圖煤層層面上的等高線用標(biāo)高投影的方法投影到水平面上，得到的圖形就是煤層等高線圖。煤層有頂、底兩個(gè)大致平行的層面，一般只繪出底層面的等高線，即煤層底板等高線圖。煤層底板等高線圖是反映煤層空間形態(tài)和構(gòu)造變動(dòng)的重要地質(zhì)圖件，是煤礦設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、儲(chǔ)量計(jì)算的基礎(chǔ)。和地形等高線的原理一樣，煤層底板等高線是煤層底板上相同高程點(diǎn)的連線在水平面的投影線。煤層底板等高線的延伸方向，也就是煤層的走向，可以從等高線與坐標(biāo)網(wǎng)格相交的角度量得。從煤層底板等高線圖可以了解煤層的埋藏要素和構(gòu)造情況。煤層底板平整，傾角均勻，走向穩(wěn)定時(shí)，煤層底板等高線表現(xiàn)為間距大致相等的一組直線；煤層傾角發(fā)生變化，在底板等高線圖上表現(xiàn)為等高線的水平距離發(fā)生變化;煤層褶曲，表現(xiàn)為煤層底板等高線發(fā)生彎曲；穹窿構(gòu)造和盆地構(gòu)造的煤層底板等高線為封閉曲線。在煤層底板等高線圖上，斷層是用斷層面與煤層層面交線的水平投影來(lái)表示的。上盤交面線用符號(hào)表示，下盤交面線用符號(hào)一x—表示。斷層使煤層底板等高線失去連續(xù)性。一般情況下，正斷層表現(xiàn)為煤層等高線中斷缺失，中斷部分為無(wú)煤帶；逆斷層表現(xiàn)為煤層等高線重疊，重疊部分為煤層上下兩盤重復(fù)區(qū)。㈢地層綜合柱狀圖地層綜合柱狀圖，是綜合所有勘探工程和井巷工程揭露