煤田地质勘探培训课件.ppt
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1、煤矿地质学,煤矿地质学,中国矿业大学 资源与地球科学学院 朱炎铭,E-mail: ,第六章 煤田地质勘探,第一节 煤田地质勘探概述 第二节 主要勘探的技术手段 第三节 勘探阶段及任务 第四节 煤田地质勘查的控制要求 第五节 勘探提交的主要成果,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
2、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。,一、煤田地质与勘探的主要任务,第一节 煤田地质勘探概述,二、勘探的目的 煤田地质勘探是研究煤层形成与分布的地质条件、赋存规律、煤层变化特征和研究煤层最有成效的勘查理论与方法。其包括煤田普查和煤田勘探。 煤田普查是在已发现矿点和地质、物探等异常的基础上,为查明是否有进一步工作的价值而进行的勘查工作。 煤田勘探是以煤田普查的基础上,对已经初步确定具有工业远景的矿床,在矿山设计建设前,或开采过程中为确切查明煤层的工业价值或保证矿山的持续生产,而进行的地质、技术、经
3、济调查研究工作。 目的是为矿山设计建设或矿山生产提供所需要的煤炭储量和地质、技术、经济资料。 三、煤炭储量 矿产资源,简称资源,系指赋存在地下或地表的固体、液体和气体的自然富集物质,其产状、空间分布、形态、规模和质量,可为当前或未来的技术经济条件所开发利用,具有现实和潜在经济意义的物质。 储量:是通过各种技术手段,对地下的煤炭进行了地质研究,并能通过煤矿开采出了的那部分煤炭数量。,四、煤炭储量/资源分类/分级,2003年开始,始行新的勘探规范煤、泥炭地质勘查规范(DZ/T0215-2002)颁布以来,而老规范中的储量分级(A、B、C、D)和分类(能利用的储量与暂不能利用的储量等)停止执行。,(
4、一)旧规范的煤炭储量分类/分级,老的规范分类,能利用储量,暂不 能利用储量,储量分类,A级,B级,C级,D级,工业储量,远景储量,高级储量,低级储量,探明储量:煤田地质勘探报告提交的、经储量审批机关批准的能利用储量; 保有储量:截止统计报告期止,煤田、矿区、井田内实际拥有的探明储量。 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
5、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。 C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。,2003年开始,始行新的勘探规范煤、泥炭地质勘查规范(DZ/T0215-2002)颁布以来,而老规范中的储量分级(A、B、C、D)和分类(能利用的储量与暂不能利用
6、的储量等)停止执行。现行规范中对资源/储量的分类见下表1。,表1 固体矿产资源/储量分类表,新的储量/资源分类全部用编码表示 表1中所用编码(111334): 第1位数表示经济意义 即:1=经济的,2M=边际经济的,3=内蕴经济的,?=经济意义未定的; 第2位数表示可行性评价阶段 即:1=可行性研究,2=预可行性研究,3=概略研究; 第3位数表示地质可靠程度 既:1=探明的,2=控制的,3=推断的,4=预测的; b=未扣除设计、采矿损失的可采储量。,新规范,经济意义 经济的:煤炭数量和质量是依据市场价格的生产指标计算的,在可行性研究或预可行性研究当时的市场条件下开采,技术上可行、经济上合理、环
7、境等其他条件允许; 边际经济的:在可行性研究或预可行性研究当时,其开采是不经济的,但接近应考边界,只有在将来由于技术、经济、环境等条件的改善或政府补贴或其他扶持条件下可变成经济的; 内蕴经济的:仅通过概略研究作了相应的投资机会评价,未做可行性研究或预可行性研究; 经济意义未定的:,新规范,可行性评价段 概略研究:指对矿床进行了概略评价,为矿床进一步勘查或开发,为制定长远规划决策提供依据。 预可行性研究:指对矿床开发经济意义的初步评价,通过应在详查或勘探后进行。需要比较系统地对国内外该矿种的资源/储量、生产、消费进行调查和初步分析,并对国内外市场的需求量、产品品种、质量要求和价格趋势做出初步评价
8、。 可行性研究:指对矿床开发经济意义的详细评价,通常应在勘探的基础上进行。对国内外该矿种的资源/储量、生产、消费进行认真调查,对国内外市场的需求量、产品品种、质量要求和价格趋势等做出详细评价。,新规范,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 山地工程 钻探工程 地球物理勘探,第二章 主要勘探技术方法,一、遥感地质调查,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
9、的有效的技术手段。,遥感技术在地质中的主要应用:,1 国土资源调查 应用范围包括了矿产资源、油气资源、土地资源调查等各个方面。在资源遥感定量化研究和信息自动提取方法研究等方面都取得了重大进展,促使遥感技术应用的实用化和产业化发展。,基础地质填图 遥感技术应用于地质填图始于20世纪50年代,现 已成为基础地质填图的重要手段之一,经历了航空遥 感到航天遥感,再到今天多片种复合遥感填图的发展 过程。最早是原地矿部、石油部门使用航片进行野外 调绘与分析。,3 水文地质和工程地质遥感 我国是水资源相对短缺的国家,特别西北干旱地区和西南岩溶区水资源严重短缺,是目前西部大开发中亟待解决的问题。 寻找地下水的
10、补给、迳流、排泄等水文地质条件,圈定富水靶区,效果显著。,4 环境遥感 生态环境、污染调查评价与监测是遥感技术应用的重要领域。,塔里木盆地卫片,周口店实习区10m分辨率SPOT影象图(RS),柴达木盆地局部的遥感图片,二、地质填图,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。,填图工作已进入数字化阶段 传统的三大件:
11、罗盘 GPS 锤子 笔记本电脑 放大镜 数码相机,手写板,数码相机,GPS,罗盘,铁锤,放大镜,便携计算机,数字化工具引导地质填图新潮流,地质填图的主要进展,1、基础理论 沉积地层的多重划分:岩石地层单位;生物地层单位;年代地层单位;磁性地层极性单位;化学地层;矿物地层等。 2、数字地质填图 、等高新技术被广泛应用; 3、数字填图技术理论 定义:以相关概念、数字填图地质建模、数字填图物理建模、数字填图数学建模、数字填图中的数据模型、数字填图技术的数字化过程模型、数据操作、数字填图定量质量评价体系及与数字填图相关的技术规范和标准等方面有一个全面地、系统地研究和发展,将逐步形成一门与地质学科紧密结
12、合、相关的学科。,4、地质填图工作的发展趋势,采用多学科多目标 建立国家地质图数据库 沿海国家的海区地质填图 实现“三维地质填图”是今后的重要方向,1)、辨证统一的关系 传统地质方法是基础 计算机辅助填图是发展方向 2)、时代呼唤新技术的出现与应用 地质人员的减少与工作量的增加 “数字地球”与“数字国土”工程 与国际接轨,Australian Geodynamics Cooperative Research Centre,Bowen Basin Block Diagram,三维地形地质图浏览,实现“三维地质填图”是今后的重要方向,地表模型,用钻孔或地震等资料建立三维沉积体剖面,三维地层体空间数
13、据与属性数据的双重可视化,对三维地层体可以进行任意的切剖面、刻方块,三、山地工程,在暴露区或半暴露区,坑探工程是不可缺少的勘探技术手段。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。 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。,四、钻探工程,钻探工程是利用机械传动钻杆和钻头,向地
14、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。,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。 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
15、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。,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。,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,钻探技术的发展趋势,1、高效、综合钻探技术的研究开发 总体目标是完善现有钻探技术,以进一步提高钻探效率和质量,并扩展现有钻探技术的适应能力。 2、深部钻探技术的研究 深部勘探钻进也
16、许是增加矿物储量平衡开发费用的唯一途径。加之减少浅部矿产和水资源的开发以保护生态环境和资源,因而深部勘探钻进在钻探中的比例越来越高。 3、海洋及水域钻探技术 随着陆地浅部大部分矿产资源已被探明及部分矿产资源已被开采枯竭,全球资源勘探在转向深部的同时,也转向海洋和其它水域。 4、计算机在探矿工程中的开发应用 5、加强对钻探材料的研究开发,五、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,
17、地震勘探 : 三维地震勘探,咖玛测井,视电阻率测井,自然电位测井,第三节 勘探阶段及任务,矿产勘查的最终目的: 是为矿山建设设计提供矿产资源储量和开采技术条件等方面所必需的地质资料,以减少矿山开发的风险,获得最大的经济效益。 并确定了四各勘探阶段: 一、 预查阶段 二、 普查阶段 三、 详查阶段 四、 勘探阶段,一、勘查类型确定与划分 目的: 为了正确选择勘查方法和手段,合理确定勘查工程间距,对矿体进行有效的控制和圈定; 按煤层构造特征划分为简单、中等、复杂和极复杂等四个构造类别; 按煤层稳定程度划分为稳定、较稳定、不稳定和极不稳定等四个类型。,第四节 煤田地质勘查的控制要求,工程间距:指相邻
18、的勘查工程控制矿体的实际距离; 由勘查类型来确定:从整体规模入手;不同地质可靠程度、不同勘查类型的勘查工程间距,视实际情况而定,不限于加密或放稀一倍;矿体沿走向和倾向变化不一致时,工程间距要适应其变化;矿体出露地表时,地表比深部工程间距适当加密; 工程间距通常采用与同类矿床类比的方法确定,也可据完工的勘查成果,运用地质统计学的方法确定。 工程间距的确定应充分考虑条件各异的矿床自身特点,并在施工中进行必要的调整。,二、工程间距确定原则,三、工程布置、施工原则、控制程度,工程布置:应根据矿体地质特征和矿山建设的需要,参考同类矿床勘查的经验进行; 施工原则:应按照由已经到未知、由表及里、由浅入深、由
19、稀而密的原则进行; 控制程度:应控制勘查范围内矿体的总体分布范围、相互关系。对出露地表的矿体边界应用工程控制。对基底起伏较大的矿体、无矿带、破坏矿体及影响开采的构造、岩脉、岩溶、盐溶、老窿、划分井田的构造等的产状和规模要有控制; 对与主矿体能同时开采的周围小矿体应适当加密控制。对拟地下开采的矿床要注重系统控制矿体四周的边界和采场底部矿体的边界。对主要盲矿体应注意控制其顶部边界。对矿石质量稳定、埋藏较浅的沉积矿产,应以地表采样工程为主,深部施工少量工程验证矿石质量。,一、文字资料 提交勘探区的地质报告; 二、图件、各类表格 三、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
20、高线及储量计算图; 综合柱状图; 煤岩层对比图,第五节 勘探提交的主要成果,四、地质资料审查主要内容,井田精查报告是矿井设计的地质依据,是生产过程中经常参考利用的地质资料: 审查内容: 1对地质构造:重要的断层(例如边界断层、第一水平或先期开采地段的较大断层)应当对其产状、落差有精确的控制,并要求有穿过断层面的钻孔。在隐伏地区断层倾角很小的情况下,钻孔穿断层面很难奏效,但断层的摆动范围应控制在250米以内。次一级褶曲比较发育时,为了保证主要水平大巷的设计精度,需要沿已经选定的煤层底板等高线加工程进行追索,使其标高误差控制在10米以内。在通常情况下,主要煤层在剖面上要有两个以上的。不同构造单元(
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