露天采矿学 (14).ppt

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3m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0.6～0.8m，两帮坡度75～80。探槽布置示意图2、井探在表土层厚度大于3m，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（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。,,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70～75。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）预查阶段寻找煤炭资源，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）勘探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2002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ABC型ABC1750150030001750-10001500-20003000-40002375-500750-10001500-20002375-500750-10001500-20003250-375250-5003250250-5002、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20m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20m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CD级储量，其中C级不少于20-30。3）详查阶段计算BCD级储量，其中BC级不少于70，B级20-30。4）精查阶段计算ABC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QSMd式中Q储量（万吨），S面积（M2），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n1，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n2，面积为SP（n2n1）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SS1/cosαS1--水平投影面积，α煤层倾角（2）煤层倾角大于60时SS2/cosαS2立面投影面积，α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（m1m2...mn）/nm1、m2、...mn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Q1S1M1d1，Q2S2M2d2，QnSnMndn。2）总储量QQ1Q2Qn2、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50m的单个断层划分高级储量，在断层两侧各留3050m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,,