煤礦勘查完整版本

煤礦的地質勘查

(一)地質勘查階段劃分

地質勘查階段劃分又稱勘探程序，是根據(jù)地質工作探索性的特點，以及煤田地質勘探與煤炭工業(yè)建設程序相適應的原則而劃分的。通常分為找煤、普查、詳查、精查四個階段。

找煤是在煤田預測或區(qū)域地質調查的基礎上進行，主要任務是尋找煤炭資源，并對工作地區(qū)有無進一步工作價值作出評價。普查是在找煤的基礎上或在已知有勘探價值的地區(qū)進行，主要任務是對工作地區(qū)有無開發(fā)建設的價值作出評價，為煤炭工業(yè)的遠景規(guī)劃和下一步的勘探工作提供資料。詳查是在普查基礎上，根據(jù)煤炭工業(yè)規(guī)劃的需要，選擇資源條件較好，開發(fā)比較有利的地區(qū)進行，主要任務是為礦區(qū)總體設計提供地質資料，其成果要保證礦區(qū)規(guī)模、井田劃分不致因地質情況不準而發(fā)生重大變化，并要對影響礦區(qū)開發(fā)的水文地質條件和其他開采技術條件作出評價。精查一般在礦區(qū)開發(fā)總體設計的基礎上進行，主要任務是為礦山初步設計提供地質資料，其成果要滿足選擇井筒、水平運輸巷、總回風巷的位置和劃分首采區(qū)的需要，保證井田境界和礦井設計能力不致因地質情況不準而發(fā)生重大變化，保證不致因煤質資料不準而影響煤的既定工業(yè)用途。

煤田地質勘探一般按以上四階段循序進行，同時提交各階段報告。但在下述條件下程序可以簡化：①找煤區(qū)和普查區(qū)工作范圍沒有大的變動，并且接續(xù)施工時，可以不提交找煤報告，直接進入普查階段；②普查區(qū)和詳查區(qū)工作范圍無大變動且接續(xù)施工時，可以不提交普查報告，直接進入詳查階段；③在煤炭資源條件較好，煤層比較穩(wěn)定，構造不太復雜的暴露煤田，可以在大比例尺地質填圖的基礎上直接進入普查甚至詳查階段；④不需要作礦區(qū)總體設計的礦區(qū)，及面積不大的孤立井田，可以由普查直接進入精查。若地質條件復雜，雖進行較詳細的地質工作也不能達到精查程度時，則提交詳查最終(詳終)或普查最終(普終)地質報告；⑤老礦井深部、生產(chǎn)礦井之間，以及不涉及井田劃分的地區(qū)，可一次勘探完畢。

各勘查階段一般工作方法如下：

1.找煤階段

可以分為暴露區(qū)找煤、半隱伏區(qū)找煤及隱伏區(qū)找煤三種情況。

暴露區(qū)找煤一般是在煤田預測或區(qū)域地質調查發(fā)現(xiàn)含煤巖系出露良好的地區(qū)內進行，主要工作內容是相應比例尺地質填圖，在局部掩蓋地段施工一定工程及訪問生產(chǎn)井和老窯。填圖前實測地層剖面以確定填圖單位，剖面間距為4000～8000m。地質填圖比例尺為1∶25000～1∶50000，揭露整個含煤巖系的主干槽間距為1000～2000m，并配合揭露構造現(xiàn)象的短槽，不適合探槽的部分則以探井或探巷揭露之。

半隱伏區(qū)找煤要在做好地質填圖工作的同時，結合區(qū)域地質規(guī)律，推斷含煤巖系的可能分布范圍，然后以物探方法圈定，以鉆孔驗證，找煤總景線間距為6000～8000m。

隱伏區(qū)找煤需用物探方法探查煤系分布范圍，了解基巖埋藏深度及大致起伏形態(tài)，再以鉆孔驗證。物探和鉆探工作配合的方式有：①重力-電法-鉆探法；②電法-鉆探法；③電法-地震-鉆探法。

找煤階段工作程度要求是：①初步查明含煤地層時代及地層層序，了解含煤巖系分布范圍；②初步了解構造形態(tài)；③初步了解煤類；④初步了解自然地理條件和水文地質情況；⑤計算煤炭D級儲量。

2.普查階段

同樣可分為三種情況。

暴露煤田普查的地質填圖比例尺一般為1∶25000～1∶10000，并以鉆孔構成普查階段的勘探線，其線距小于4000m。

半隱伏區(qū)煤田普查應注意研究含煤地層與上覆及下伏地層的關系，當二者為整合或假整合，則由出露部分巖層推斷含煤巖系分布范圍，再用電法加以圈定，同時按層序關系布置初期普查鉆孔，逐步形成普查階段勘探線及選擇其基本線距。當二者分屬不同構造層，應注意研究不整合面的產(chǎn)狀以及其與含煤地層的關系，據(jù)此分析煤系賦存狀況后，先以重力法或磁法了解覆蓋層下的基巖起伏情況，選擇其中有希望地段開展電法工作，最后再布置鉆孔。

隱伏煤田普查與上述不同之處主要是首先直接使用物探方法，圈出含煤地層分布范圍之后，再于覆蓋層較薄處布置鉆孔驗證，然后逐步形成普查階段勘探線。

普查階段工作程度的要求是：①查明地層層序和含煤地層時代，并進行詳細劃分；②初步查明構造形態(tài)，了解構造復雜程度，控制可能影響礦區(qū)劃分的主要構造；③詳細了解可采煤層層數(shù)、厚度和分布范圍；④了解可采煤層的煤質特征，初步確定煤種；⑤初步了解老窯、生產(chǎn)礦井的分布、采空范圍和水文情況；⑥了解區(qū)內火成巖分布及巖性和產(chǎn)狀；⑦了解對煤層開采可能有主要影響的含水巖層的富水性，地下水的補給排泄條件，指出礦區(qū)供水水源的方向；⑧初步了解瓦斯及地溫；⑨了解其他有益礦產(chǎn)的賦存狀況；計算C+D級煤炭儲量，其中C級大于20%～30%。

當構造復雜，煤層極不穩(wěn)定，雖以250m的基本線距仍然只能計算C級儲量的井田，其勘探程度可以為普查最終。這種情況一般只適用于一個井田，其工作程度要求可參照普查階段，但應有所加強，主要是需控制初期采區(qū)內的主要構造，適當控制初期采區(qū)煤層的可采邊界等。

3.詳查階段

詳查勘探區(qū)的范圍為礦區(qū)，其選擇原則應是先富后貧、先近后遠、先淺后深、先易后難，選擇資源條件好，開發(fā)有利的地段進行地質勘探工作。

首先編好詳查勘探設計，在上級主管部門批準設計后即行組織野外施工，地質填圖比例尺視礦區(qū)范圍選擇1∶10000及1∶25000，在隱伏區(qū)需根據(jù)物探成果及普查階段所獲得資料編制相應比例尺的基巖地質圖。有條件的地區(qū)仍應充分使用槽井探工程，其密度為普查階段的1/2。隱伏區(qū)的物探工作密度亦應按此加密。要以較密集鉆孔形成幾條主導勘探線，詳細揭露含煤地層及構造形態(tài)，再據(jù)以指導其他基本線距內的工程施工，基本線距的選擇前提是確定勘探類型。本階段的水文地質工作要綜合運用鉆孔簡易觀測、水文地質測繪、抽水試驗、長期觀測與采樣、水文物探等多種手段，綜合分析各種資料。本階段對開采技術條件的研究應有所加強，要對一定比例的鉆孔巖心進行工程地質觀測；采取煤層頂?shù)装鍘r樣進行物理力學性質試驗；在不少于三條勘探線上系統(tǒng)采集各可采煤層瓦斯煤樣，初步劃出二氧化碳-氮氣帶的下界，推測氮氣-沼氣帶與沼氣帶分界；在地溫異常區(qū)及可能出現(xiàn)高溫的地區(qū)，要選擇50%的鉆孔進行簡易測溫，在2～4個鉆孔進行近似穩(wěn)態(tài)測溫，但在普查階段未發(fā)現(xiàn)地溫異常，周圍礦區(qū)未發(fā)現(xiàn)高溫礦井時，本階段也可不作測溫工作。

詳查階段工作程度要求：①查明礦區(qū)構造形態(tài)，控制影響井田劃分的構造；②初步查明可采煤層的層數(shù)、厚度、結構和可采范圍，控制主要可采煤層的露頭位置；③了解古河床、古隆起、陷落柱等對煤層的影響范圍；④初步查明可采煤層煤質特征，確定煤類，初步確定風化帶界線，評價煤的利用方向；⑤初步查明直接充水含水層的水文地質特征，含水閿朊翰闃涓羲愕那榭觶恢苯?、间接硿O閿氳乇硭咧淶乃α擔渙私饃靶∶嚎蟮撓克俊⒗弦さ幕純鲆約岸怨┧吹乃?、耸作除Z醪狡蘭郟虎?了解主要可采煤層頂、底板的工程地質特征，煤層的瓦斯成分和含量，詳細了解恒溫帶的深度、溫度、地溫梯度及其變化，劃出一、二級高溫帶的范圍；⑦了解其他有益礦產(chǎn)賦存情況，作出初步評價；⑧計算B+C+D級煤炭儲量，其中B+C級儲量不少于70%，B級儲量一般為20%～30%，且分布合理。

當為詳查最終時，對工作程度要求有所增加，主要是需查明初期采區(qū)內的主要構造，對井田邊界構造要加密控制。在第一水平內，對主要可采煤層的可采邊界要加密控制，還要控制其露頭位置。

4.精查階段

精查工作要在詳查基礎上，依照礦區(qū)開發(fā)總體設計的劃分，分井田進行。

精查階段地質填圖比例尺為1∶5000，在隱伏區(qū)需根據(jù)物探資料編制相應比例尺的基巖地質圖。除繼續(xù)充分使用地表輕型山地工程外，鉆孔和物探測線資料也是完善地質圖的主要內容和依據(jù)。

精查階段中對煤質、水文地質、開采技術條件的工作程度均在詳查基礎上進一步加強，除此之外最重要的是正確分析勘探類型和合理確定勘探程度，以便在滿足規(guī)定程度的前提下節(jié)省勘探工程量，提高效率、降低成本。要根據(jù)不斷獲得的各項新資料、新成果，分析井田構造復雜程度和煤層穩(wěn)定性，以便在詳查階段已經(jīng)形成的基本勘探線距基礎上，最終確定勘探類型及其工程密度。不同井型礦井對勘探程度的要求不盡相同，它以各級儲量的比例來表示(表2.2.33)。

勘探深度以井口標高或主要煤層露頭線平均標高為起算點，一般地區(qū)為600～800m，在覆蓋層厚，井型又大的情況下為800～1000m，老礦區(qū)外圍及深部為1000～1200m。

精查階段工作程度要求是：①查明井田邊界斷層或褶曲，在第一水平及首采區(qū)內，井田邊界構造線的位置控制在250m以內；②查明第一水平及首采區(qū)內落差大于30m的斷層；③查明煤層產(chǎn)狀，對第一水平內煤層底板等高線變化急劇處要予以檢查控制；④查明可采煤層層數(shù)、厚度、結構，主要可采煤層的可采范圍，對首采區(qū)內局部可采煤層的可采范圍也要通過加密控制予以闡明；⑤查明主要可采煤層的露頭位置，隱伏區(qū)的首采區(qū)內，隱伏露頭在勘探線上的位置控制在150m以內；⑥對第一水平內古河床、古隆起、陷落柱等要控制其對主要可采煤層的影響范圍；⑦查明可采煤層煤質特征，劃出其煤類界線，確定風、氧化帶界線，火成巖對煤層、煤質的影響；⑧水文地質除需在詳查階段基礎上進一步充實、加密控制外，還要基本查明直接充水含水層向礦井充水的途徑，預計第一水平或首采區(qū)的涌水量，對在開采過程中可能引起大量突水的層位和地段進行評述，同時還要對可能引起的環(huán)境地質問題提出防治建議；⑨詳細了解各主要煤層的瓦斯成分，含量及分布，以及煤的自燃與煤塵爆炸危險性；詳細了解主要可采煤層頂、底板工程地質特征，了解主要井巷位置巖層的工程地質條件；初步查明恒溫帶的深度、溫度，地溫梯度及其變化，一、二級高溫區(qū)的分布范圍；詳細了解有工業(yè)價值的其他有益礦產(chǎn)的品位、厚度及分布范圍，并作出評價；計算A+B+C級煤炭儲量，其中A+B級儲量比例符合規(guī)定的程度要求。

表2.2.33精查階段不同井型對各級儲量的要求

(二)勘查類型

勘查類型集中反映了不同地質條件下煤田地質勘探方法的特點，同時它也是煤礦地質勘探規(guī)范的核心部分。該規(guī)范曾歷經(jīng)多次變易，現(xiàn)行規(guī)范由煤炭工業(yè)部1980年頒布試行，全國儲量委員會1986年正式頒布實行。規(guī)范中對勘探類型采用單項因素相對分類法，按照礦區(qū)或井田地質構造的復雜程度分為三類或四類；按照煤層的穩(wěn)定程度劃分為三型或四型。

簡單構造包括：①產(chǎn)狀接近水平，很少有波狀起伏；②緩傾斜至傾斜的簡單單斜、向斜或背斜；③為數(shù)不多和方向單一的寬緩褶皺。中等構造包括：①產(chǎn)狀平緩，沿走向和傾向均發(fā)育寬緩褶皺，或伴有一定數(shù)量的斷層；②簡單的單斜、向斜或背斜，伴有較多斷層，或局部有小規(guī)模的褶曲或倒轉；③急傾斜或倒轉的單斜、向斜或背斜，或為形態(tài)簡單的褶皺，伴有稀少斷層。復雜構造包括：①受幾組斷層嚴重破壞的斷塊構造；②在單斜、向斜或背斜的基礎上，次一級褶曲和斷層均很發(fā)育；③緊密褶皺，并伴有一定數(shù)量的斷層。極復雜構造包括：①緊密褶皺，斷層密集；②形態(tài)復雜、特殊的褶皺，斷層發(fā)育；③斷層發(fā)育，受火成巖的嚴重破壞。

穩(wěn)定煤層包括：①厚度變化很少，變化規(guī)律明顯；②結構簡單；③全區(qū)可采或基本全區(qū)可采。較穩(wěn)定煤層包括；①厚度有一定變化，規(guī)律性較明顯；②結構簡單至復雜；③全區(qū)可采或大部分可采，可采范圍內厚度變化不大。不穩(wěn)定煤層指厚度變化很大，無明顯規(guī)律，結構復雜至極復雜，主要包括：①厚度變化很大，具突然增厚、變薄現(xiàn)象，全區(qū)可采或大部分可采；②煤層呈串珠狀、藕節(jié)狀，一般連續(xù)，局部可采，可采邊界線不規(guī)則；③難分層對比，但可進行層組對比。極不穩(wěn)定煤層包括：①厚度變化極大，呈透鏡狀、雞窩狀，一般不連續(xù)，很難找出規(guī)律，可采塊段分布零星；②無法進行分層對比，層組對比也有困難。

規(guī)范規(guī)定了不同構造類別和不同煤層型別探求各級儲量的基本工程線距，當二者不一致時，則以其中最復雜一種確定之。

構造類別線距和煤層型別線距分別見表2.2.34和表2.2.35。

表2.2.34構造類別線距

表2.2.35煤層型別線距

(三)勘探工程布置

各種勘探工程通常按一定的排列組合形式進行布置，以利于對各個工程所獲得的地質信息進行分析和對比，也利于編制各種綜合性圖件。在煤田勘探中，此種布置有勘探線和勘探網(wǎng)兩種系統(tǒng)。

1.勘探線

各種勘探工程布置在一組與地層走向或主要構造線方向基本垂直的剖面內，這是煤田勘探使用最多的一種布置方式。由于這個方向揭露地層全，煤層產(chǎn)狀及埋深的變化也最大，因此能正確反映構造形態(tài)。包括實測剖面、槽探揭露剖面、物探測線在內，盡量和鉆孔布置在同一直線上，以利各項資料互相驗證和補充。根據(jù)用途不同，勘探線又分為基本勘探線、主導勘探線和加密勘探線。

基本勘探線是為全面控制勘探區(qū)地質情況而布置的，其線距依勘探規(guī)范和勘探類型而確定，一般比較規(guī)則和均勻。主導勘探線一般在勘探初期布置，在線上布置較密的勘探工程，以揭露完整的含煤巖系剖面和控制勘探區(qū)的主要構造形態(tài)，為其他的工程布置提供依據(jù)和指導。加密勘探線為輔助線，為查明局部地質異常而布置，如產(chǎn)狀急劇變化處，煤層隱伏露頭位置，煤層變薄、分岔、尖滅處，可采邊界，斷層延展等等。

2.勘探網(wǎng)

勘探工程布置在兩組不同方向勘探線的交點上，構成網(wǎng)狀布置形式。適用于地形條件簡單，煤層產(chǎn)狀水平或近似水平，構造線方向不明顯的波狀褶皺地區(qū)?？碧骄W(wǎng)采用均勻、等距布置，便于編制不同方向的剖面圖?？碧骄W(wǎng)按形態(tài)可分為正方形網(wǎng)、矩形網(wǎng)及菱形網(wǎng)等種，以適應不同的地質條件。

(四)勘查手段

當前煤田勘探工作使用的勘探技術手段主要包括下列各種：

1.遙感地質

主要用于區(qū)域性構造研究和尋找隱伏煤田，在一定條件下，對查找淺層地下水的富水帶和地下徑流帶也有明顯效果。

2.地質填圖

據(jù)規(guī)范規(guī)定，找煤階段地質填圖比例尺為1∶50000或1∶25000，普查和詳查階段為1∶25000或1∶10000，精查階段為1∶10000或1∶5000。在填圖工作中通常以探槽、探井或淺鉆對局部被表土掩蓋地段進行揭露，或以電法對地層界線、煤層露頭線和主要構造線進行控制，以保證地質填圖的精度。另外，現(xiàn)已普遍采用的航空攝影相片地質填圖工作效率高，而且在劃分地層，解釋構造方面也具有一定優(yōu)勢。

3.坑探工程

煤田地質勘探中常用的坑探工程包括探槽、探井、探巷，以及清理小煤窯等。探槽一般沿巖層傾向布置，呈倒梯形，槽底寬度0.6m，槽底深入基巖0.3m，最大深度不超過3m。探井的斷面可以為矩形、方形或圓形，斷面面積一般為1～2m2，深度為5～20m。探巷多在精查階段使用，為在風氧化帶以下采取煤樣而開掘巷道。

4.鉆探工程

是煤田地質勘查各階段使用最廣泛的勘探手段，一般多為直孔，視需要也可以打斜孔或定向孔。在找煤和普查階段基本均為取心鉆進，詳查及精查階段視地質條件可適當使用一部分無巖心鉆進。每個鉆孔都有明確的地質目的和要求，對其施工質量有一套嚴格的標準和規(guī)定，并據(jù)以進行驗收。

鉆進過程中必須不斷破碎巖石、清除巖粉和維護井壁，此三者即為鉆進三要素。目前煤田勘探中所使用的鉆進方法，按施加外力的方式，可分為沖擊鉆進，回轉鉆進、沖擊回轉鉆進等；按碎巖工具可分為硬質合金鉆進，鉆粒鉆進、金剛石鉆進等；按鉆具特征可分為單管鉆進、雙管鉆進、繩索取心鉆進等；按沖洗介質可分為清水鉆進、泥漿鉆進、泡沫鉆進等；按沖洗介質循環(huán)方式可分為正循環(huán)鉆進、反循環(huán)鉆進、局部反循環(huán)鉆進等；按鉆孔方向可分為直孔鉆進、水平孔鉆進、定向孔鉆進等。

5.煤田地球物理勘探

分為地面物探和地球物理測井兩個方面。

煤田地面物探目前應用磁法、重力、電法和地震四種。磁法和重力多在找煤和普查階段使用，可以在隱伏煤田圈定含煤巖系范圍，尋找含煤盆地，研究基底起伏等，也可以用以探測陷落柱，老窯采空區(qū)及確定煤層燃燒帶。煤田電法應用范圍較廣，可以圈定隱伏煤田含煤巖系的分布，研究地質構造和解決水文地質、工程地質的有關問題。按所觀測電磁場場源不同，可分為主動場源法和被動場源法兩類，前者借助人工供電產(chǎn)生地下電場和磁場，其供電的強度、波形和延