第 九章   地質(zhì)勘探

  第一節(jié)  地質(zhì)勘探的技術(shù)手段

  第二節(jié)  煤田地質(zhì)勘探

  第三節(jié)  礦井地質(zhì)勘探

 

第九章  地質(zhì)勘探

煤田普查與勘探是一門關(guān)于尋找和探明煤礦床，對煤田進行地質(zhì)研究，最終對其作出工業(yè)評價的學(xué)科。

 煤炭資源與其它資源不同，屬于不可再生資源。在確實沒有或很少有煤炭資源的地方，是不可能隨意制造和改變的，在含煤地區(qū)只有通過普查、勘探實踐，查明底下煤炭資源賦存的規(guī)律性，才能保證煤炭資源的順利開發(fā)。

 全國各地煤礦床地質(zhì)條件變化較大，地質(zhì)工作探索性較強，工程揭露只能反映點上的情況，煤礦床的工業(yè)價值大小又是由許多因素決定的，因此，需要采用正確的研究方法，才能迅速查明煤礦床，并作出正確的工業(yè)評價。

煤田普查與勘探發(fā)展概況

第一節(jié)  地質(zhì)勘探的技術(shù)手段

一、地質(zhì)填圖（地質(zhì)測量）

1、地面地質(zhì)測量

        其任務(wù)是通過對自然露頭及人工露頭等地質(zhì)現(xiàn)象進行系統(tǒng)的

地質(zhì)觀測，了解或查明工作區(qū)的區(qū)域地層、構(gòu)造、含煤層位、煤

層及其有益礦產(chǎn)等情況，同其它手段配合完成各階段的任務(wù)。

     進行地質(zhì)填圖工作，首先要對工作區(qū)有關(guān)的資料進行收集、分

析、研究，選擇露頭好，地層出露全，地質(zhì)構(gòu)造簡單的地段進行

野外踏勘，詳細測制地層剖面，建立地層層序，了解煤層及標志

層的大致情況，以便確定填圖單位，最后完成地質(zhì)填圖。

2、航空地質(zhì)測量

         通過大比例尺航空地質(zhì)測量，能了解或查明勘探區(qū)內(nèi)地層、

巖石、巖層產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造、煤層露頭、勘探及開拓過程等，能

滿足普查、詳查、精查各階段的工作要求。

二、山地工程

1、槽探：在表土層厚度小于3m的地段，垂直巖層走向或構(gòu)造線方向開挖槽子，揭露地質(zhì)現(xiàn)象，稱為槽探。

    其規(guī)格一般為：底寬0.6～0.8m，兩幫坡度75°～80°。

                 探槽布置示意圖

2、井探：在表土層厚度大于3m，地層產(chǎn)狀較平緩的地段，可挖掘直立的探井，揭露各種地質(zhì)現(xiàn)象。

    根據(jù)探井深度不同，可分為淺探井（<10m）和深探井（>10m）。

    根據(jù)探井斷面形狀，可分為方井和圓井。

    探井可以沿走向布置，也可以沿傾向布置，但應(yīng)布置在一條直線上，以取得連續(xù)的地質(zhì)剖面資料。

                                    探井布置示意圖

                                 1--表土；2--含煤地層；3--探井

3、巷探：為了揭露煤系和采集煤樣，有時需要開挖各種巷道，如平峒、石門等。

                                                    探 巷 布 置 示 意 圖

                             (a)--平巷；(b)--立井與石門；(c)--斜井

     山地工程的編錄，要作出剖面圖并寫出文字說明

三、鉆探工程

    根據(jù)鉆孔鉆進的情況不同，鉆孔可分為直孔和斜孔：

1、直孔：垂直向下鉆進的鉆孔。適用于地層傾角小于60°的地區(qū)。

2、斜孔：以一定的方向（方位角）和傾斜角向下鉆進的鉆孔。它

適用地層傾角大于60°的地段，斜孔的傾斜方向應(yīng)盡量垂直于地

層走向并與傾向相反，傾斜角度一般不小于70°～75°。

    鉆孔的施工是由下列工序組成的：定孔、開孔會、施工、見煤

預(yù)報、采取煤芯、測井、封孔。

四、地球物理勘探

    它是利用不同巖性和礦體具有不同的物理性質(zhì)（密度、電阻率、

磁性、放射性）來尋找煤系和煤層以及推斷地質(zhì)構(gòu)造。

    煤田地質(zhì)勘探中應(yīng)用的物探手段有：重力勘探、磁法勘探、電

法勘探、地震勘探、電測井、放射性測井等。

第二節(jié)  煤田地質(zhì)勘探

一、階段劃分及個階段任務(wù)

（一）階段劃分

1、地質(zhì)認識上的階段性

四個步驟：（1）搜集資料，編制設(shè)計；（2）勘探施工；（3）地

質(zhì)編錄和綜合研究；（4）編寫地質(zhì)報告。

2、基本建設(shè)上的階段性

煤炭基本建設(shè)程序可分為三個階段：

1）遠景規(guī)劃：根據(jù)普查所提供的煤層、煤質(zhì)、構(gòu)造等地質(zhì)資料，

選擇煤炭工業(yè)建設(shè)基地，初步劃分礦區(qū)。

2）礦區(qū)總體設(shè)計：根據(jù)詳查提供的地質(zhì)資料，解決礦區(qū)內(nèi)所有礦

井的統(tǒng)一布局，確定開發(fā)規(guī)劃問題。

3）礦井設(shè)計：根據(jù)精查提供的地質(zhì)資料，解決一個礦井的開拓布

署問題。

（二）各階段任務(wù)與要求

1、各階段任務(wù)

1）找煤階段：尋找煤炭資源，對工作區(qū)有無進一步工作價值作出

評價。

2）普查階段：在找煤的基礎(chǔ)上進行，其任務(wù)是對工作區(qū)有無開發(fā)

建設(shè)價值作出評價，為煤炭工業(yè)的遠景規(guī)劃和下一階段的勘探工

作提供必要的資料。

3）詳查階段：為礦區(qū)總體設(shè)計提供地質(zhì)資料，保證礦區(qū)規(guī)模、井

田劃分不至于因地質(zhì)情況而發(fā)生重大變化，并要對影響礦區(qū)開發(fā)

的水文地質(zhì)條件和其它開采技術(shù)條件作出評價。

4）精查階段：為礦井設(shè)計提供可靠的地質(zhì)資料，其成果要滿足選

擇井筒、水平運輸巷、總回風(fēng)巷的位置和劃分初采區(qū)的需要，保

證井田境內(nèi)的礦井井型不至于因地質(zhì)情況而發(fā)生重大變化，保證

不至于因地質(zhì)資料而影響煤的即定工業(yè)用途。

2、各階段工作要求

    參見《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》1986年版。

（三）各階段之間的關(guān)系

  資源勘探一般應(yīng)按四個階段順序進行，并提交相應(yīng)的地質(zhì)報告，

各階段野外施工要合理地組織過渡。根據(jù)資源條件和開發(fā)建設(shè)的

需要，勘探程序可以簡化。簡化勘探程序的項目，不需要編制前

一階段的地質(zhì)報告，但必須認真研究、整理前一階段的勘探成果，

編制后一階段的勘探設(shè)計。如資刺跫較好、煤層穩(wěn)定的裸露地區(qū)，

可以在找煤的基礎(chǔ)上，通過大比例尺地質(zhì)填圖，直接進入詳查階

段。

    地質(zhì)部門所提交的精查地質(zhì)報告，經(jīng)地質(zhì)、設(shè)計和生產(chǎn)部門匯

審后，認為有些內(nèi)容不能滿足礦井設(shè)計或擴建設(shè)計的要求，需要

補充一定的勘探工作量，即補充勘探。

   經(jīng)過補充勘探所提交的地質(zhì)報告，叫做精查補充勘探地質(zhì)報告。

補充勘探不是獨立的勘探階段，是精查階段的延續(xù)。

二、勘探類型

（一）勘探類型的劃分

1、按構(gòu)造形態(tài)、斷層及褶曲的發(fā)育程度、巖漿侵入等情況，構(gòu)造復(fù)雜程度分為下列四類：

             第一類：簡單構(gòu)造：

             第二類：中等構(gòu)造：

             第三類：復(fù)雜構(gòu)造：

             第四類：極復(fù)雜構(gòu)造：

2、按煤層厚度、結(jié)構(gòu)及煤層穩(wěn)定程度分為四型：

            第一型：穩(wěn)定煤層：

            第二型：較穩(wěn)定煤層：

            第三型：不穩(wěn)定煤層：

            第四型：極不穩(wěn)定煤層：

（二）各勘探工程基本線距要求

1、不同類型的地區(qū)，鉆探工程基本線距是：

    類     A        B         C  型 A    B        C 

     1    750       1500         3000                 1         750-1000   1500-2000      3000-4000 

       2      375-500   750-1000    1500-2000 2          375-500 750-1000       1500-2000 

       3                          250-375       250-500 3      250         250-500 

2、地面物探基本測線的線距，在同類構(gòu)造中為鉆探工程線距的二

分之一。

3、地質(zhì)填圖中實測地層剖面和山地工程的間距，執(zhí)行《地質(zhì)填圖

規(guī)程》。

（三）選擇基本線距時，應(yīng)注意的問題：

1、認真研究井田的構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層穩(wěn)定類型，按其中勘探難

度較大的一個因素選擇線距。

2、劃分構(gòu)造復(fù)雜程度的類型，原則上以井田為單位。

3、當一個井田有兩種或兩種以上的煤層穩(wěn)定類型時應(yīng)按厚度或儲

量占優(yōu)勢的煤層穩(wěn)定類型選擇線距。

4、地面物探能控制構(gòu)造，鉆探工程基本線距應(yīng)根據(jù)煤層穩(wěn)定類型

選擇線距。

5、在裸露或半裸露地區(qū)，選擇線距時應(yīng)充分考慮地質(zhì)填圖成果。

6、以線形構(gòu)造為主的地區(qū)，基本線距可根據(jù)構(gòu)造特點適當放稀，

但線上工程點的間距要加密。

（四）勘探工程的布置系統(tǒng)

    布置系統(tǒng)：指工程布置的排列方式。

1、布置原則：1）最有效、最經(jīng)濟地揭露地質(zhì)體。

                          2）能全面、系統(tǒng)地獲得地質(zhì)資料。

                          3）運用“由點到線、由線到面”的手段進行勘探。

2、勘探線：

1)勘探線的布置盡可能與巖層走向或主要構(gòu)造線方向垂直，其夾

角不得小于75°。

2）根據(jù)其用途不同，可劃分如下：

（1）主導(dǎo)剖面線：工程點密于一般剖面，能嚴密控制煤層和構(gòu)造

的勘探線。

（2）基本勘探線：為配合主導(dǎo)剖面線控制全區(qū)地質(zhì)情況而布置的

一般勘探線。

（3）輔助線：在基本勘探線之間，為查清局部地質(zhì)問題而布置的

短線。

3）在找煤或普查階段，要選擇構(gòu)造簡單、含煤性好、交通便利的

區(qū)域布置勘探線。

4）勘探線的排列方向取決于勘探區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造。如：地層走向變

化不大，勘探線以一定的距離平行排列；對于盆地和穹隆、勘探

線呈現(xiàn)放射狀。

3、勘探網(wǎng)

   由兩組彼此正交或斜交的勘探線組成，勘探工程布置在兩組勘

探線的交點上。

1）根據(jù)勘探網(wǎng)的形態(tài)，可分為：正方形網(wǎng)、長方形網(wǎng)和菱形網(wǎng)。

2）應(yīng)用條件：地層平緩或波狀起伏的地區(qū)。

三、勘探程度和儲量級別

1、勘探程度：勘探區(qū)在不同階段，在相應(yīng)的工程基本線

距控制的基礎(chǔ)上，對各種地質(zhì)問題以及開采技術(shù)條件的

研究、查明程度。

2、儲量級別：根據(jù)勘探研究程度，將煤炭儲量分為A、B、C、D

四級，其中A、B為高級儲量，C、D為低級儲量。

1）A級：A級儲量是煤礦設(shè)計和投資的依據(jù)。

（1）層位結(jié)構(gòu)，煤層對比可靠；（2）煤種、煤質(zhì)及變化；

（3）煤層產(chǎn)狀；                            （4）落差大于20m的斷層；

（5）巖漿巖影響范圍。

2）B級：B級儲量是煤礦設(shè)計和投資的依據(jù)。

（1）層位結(jié)構(gòu)，煤層對比可靠；（2）煤種、煤質(zhì)及變化；

（3）煤層產(chǎn)狀；                            （4）落差大于20m的斷層；

（5）巖漿巖影響范圍。

      

3）C級：用一定的勘探工程控制的儲量，是配合A、B級儲量設(shè)

計和投資的依據(jù)。

初步查明：（1）煤層層位，厚度及變化；

                    （2）煤質(zhì)、煤種；

                    （3）地質(zhì)構(gòu)造。

4）D級：根據(jù)地質(zhì)測量和地面物探方法確定的煤層分布范圍，或

是用山地工程和少數(shù)鉆孔控制的儲量。

3、各勘探階段提交的儲量

1）找煤階段：計算D級儲量。

2）普查階段：計算C+D級儲量，其中C級不少于20-30%。

3）詳查階段：計算B+C+D級儲量，其中B+C級不少于70%，B級

20-30%。

4）精查階段：計算A+B+C級儲量。

4、儲量分類

     主要用于生產(chǎn)礦井，以便進行礦井儲量管理。

四、儲量計算    

    儲量計算是建立在充分研究和分析所有勘探地質(zhì)質(zhì)料，繪制了

煤層底板等高線的基礎(chǔ)上進行的。儲量是地質(zhì)勘探最終成果的集

中表現(xiàn)，儲量計算是否正確不僅影響地質(zhì)勘探的質(zhì)量，更重要的

是影響礦井設(shè)計和開采的可靠性和國家投資的合理性。

（一）儲量計算的公式

     煤田勘探的每一階段終了時，都要進行儲量計算。煤炭儲量是

由煤層面積、厚度、比重相乘而得，其一般公式是：

                    Q=S·M·d

    式中：Q—儲量（萬噸），S—面積（M2），M—厚度（M），d—比重（噸/立方米）。

    由上述公式可知，儲量計算的是否正確，取決于面積、厚度和

比重這些原始數(shù)據(jù)的可靠程度。

（二）面積的確定

    在計算面積以前，首先要圈定計算面積的范圍，確定

符合工業(yè)要求的煤層分布界線，然后再選擇測定方法。

1、各種邊界線的確定

1）能利用儲量和暫不能利用儲量邊界線：凡煤層厚度、

煤質(zhì)符合工業(yè)要求的，由此而圈定的邊界線—可采邊界

線，其中的儲量可以利用，相反，儲量暫不能利用。

2）最低可采邊界線：煤層最低可采厚度（包括其他工

業(yè)要求）的各點連線。

     所謂圈定邊界線，一般指的是圈定煤層最低可采邊界

線，也就是儲量計算面積的界線。

 2、面積的測定方法

1）幾何法測定面積：當面積形態(tài)比較簡單，如正方形、三角形時，

可按幾何公式計算面積。圖形復(fù)雜時此法就不準確了。

2）用求積儀測定面積：

    最常用的方法，常使用定極求積儀。將求積儀的極點放在所測

圖形之外，求積儀的針尖移到邊界線上任意一點作為起始點，在

記數(shù)輪上讀出讀數(shù)n1，然后將針尖順時針沿圖形邊界線描繪一圈，

回到起始點，在記數(shù)輪上讀出讀數(shù)n2，面積為：

    S=P（n2—n1）   P—求積儀第一常數(shù)

    利用求積儀圈定面積時，每塊面積測定兩次，其差值不得超過

5%，采用兩次測量的平均值。

3、面積的計算方法

    面積測定之后，還要考慮煤層的傾角，煤層傾角小于15°時，

可用測定的平面面積計算儲量，傾角大于15°時需要換算面積：

（1）煤層傾角15°--60°時：S=S1/cosα

       S1--水平投影面積，α—煤層傾角

（2）煤層傾角大于60°時：S=S2/cosα 

       S2—立面投影面積，α—煤層傾角

（三）厚度的確定

       采用煤層的平均厚度，即在計算面積內(nèi)各鉆孔煤層厚度的平

均值。

    M=（m1+m2+...+ mn）/n       

        m1、m2、...mn—各鉆孔煤層厚度

（四）比重的確定

    對化驗值求其算術(shù)平均值。

（五）儲量計算方法

A、地質(zhì)塊段法

    將全區(qū)的總面積按不同的地質(zhì)條件（產(chǎn)狀、煤厚、煤質(zhì)）劃分

成若干塊段，對每一塊段分別求出煤炭儲量,稱之為地質(zhì)塊段法：

1、計算公式：1）塊段儲量：Q1=S1M1d1，     Q2=S2M2d2，……Qn=SnMndn。

             2）總儲量：Q=Q1+Q2+……+Qn

2、應(yīng)用條件：1）可用于任何勘探階段；2）煤層產(chǎn)狀水平、傾斜  

                                均可使用；3）傾斜煤層傾角變化最好均勻。

3、優(yōu)缺點：1）適用性比較廣泛，有利于設(shè)計和生產(chǎn)部門使用。

                       2）每一塊段面積較大，勘探工程較多時，才能保證

                            精度，否則有一定的誤差。

B、等高線法

      利用煤層底板等高線圖，求出相鄰等高線之間的儲量。

C、地質(zhì)塊段及等高線法

    按不同的地質(zhì)條件，將煤層劃分成若干塊段，利用每一塊段之

間的煤層底板等高線，計算塊段之內(nèi)等高線之間的煤炭儲量，然

后將各儲量相加。

1、應(yīng)用條件：1）勘探及生產(chǎn)礦井階段均可適用；2）煤層產(chǎn)狀水

       平、傾斜均可使用；3）煤層厚度有變化時也可使用。

2、優(yōu)缺點：1）既按不同地質(zhì)因素劃分塊段，又按不同水平計算                         

                            儲量，便于設(shè)計及生產(chǎn)部門使用。

                       2）在一定程度上，反映了地質(zhì)構(gòu)造的面貌，是目前

                             經(jīng)常使用的方法。

（六）儲量級別的圈定

1、劃分各級儲量塊段，原則上以相應(yīng)控制程度的勘探線、煤層底

板等高線或主要構(gòu)造線為界。對在設(shè)計和生產(chǎn)中實際意義不大的

小而孤立的塊段，即使工程密度和研究程度較高，也不單獨劃分

高級儲量。

2、在煤層穩(wěn)定和較穩(wěn)定地區(qū)，允許在A級塊段的外圍，以不超過

A級基本線距的1/2的距離外推B級儲量；或在有工程控制的B級塊

段的外圍，以不超過B級基本線距的1/2的距離外推C級儲量，不

準連續(xù)外推，不穩(wěn)定煤層一般不能外推。

3、在構(gòu)造簡單和中等地區(qū)，一般可以跨越已查明的落差不大于

50m的單個斷層劃分高級儲量，在斷層兩側(cè)各留30—50m劃分C級

儲量塊段，若斷層密集，則不允許跨越斷層劃分高級儲量。

4、小構(gòu)造特別發(fā)育的地段，一般不能計算高級儲量，與老窯采空

區(qū)或風(fēng)氧化帶邊界相鄰的高級儲量塊段，應(yīng)根據(jù)其邊界的可靠程

度確定是否劃出一定范圍為C級儲量塊段。

（七）儲量計算誤差

1、地質(zhì)誤差：由地質(zhì)研究程度和勘探程度不足而引起的誤差。

   1）構(gòu)造誤差；  2）煤層對比誤差；  3）邊界線誤差。

2、技術(shù)誤差：儲量計算時，由于技術(shù)原因引起的誤差。

   1）面積誤差；  2）厚度誤差；  3）比重誤差。 

3、方法誤差：計算方法選擇不當而引起的誤差。

    儲量計算的準確與否，以地質(zhì)誤差為最大，所以地質(zhì)構(gòu)造研究

程度的高低，對儲量的影響是很大的，在資料審查過程中，重點

是研究程度。

第三節(jié)  礦井地質(zhì)勘探

一、建井地質(zhì)勘探：

1、井筒檢查鉆孔：

1）布置原則：

（1）豎井檢查鉆孔

（2）斜井斜井檢查鉆孔布置在

距井筒中心線10—25米的平行線

上，一般不少于3個。

2）獲得的地質(zhì)資料：

（1）沿井筒中心線的完整地質(zhì)剖面

（2）煤巖層巖性、構(gòu)造特征

（3）水文資料、含水層、水位、水量

2、層位控制鉆孔

二、生產(chǎn)地質(zhì)勘探

1、采區(qū)準備過程中的生產(chǎn)地質(zhì)勘探：

1）新采區(qū)設(shè)計時，煤層賦存狀況不清，需要布置一定的生產(chǎn)勘探

鉆孔，進一步控制煤厚、產(chǎn)狀和變化。

2）對煤層群中的構(gòu)造復(fù)雜、煤層厚度變化大的薄煤層，通過鉆孔

不能肯定可采價值時，盡量使用風(fēng)巷超前的方法開圈定可采塊段。

2、巷道掘進過程中的生產(chǎn)地質(zhì)勘探

1）煤層薄且變化大，又受地質(zhì)構(gòu)造破壞的地段，其可采邊界的圈

定，只靠鄰近巷道打鉆，往往不能解決問題，還需要用巷探進行

追索。

2）在巷道掘進中遇到斷層，當斷失方向、水平斷距及延展情況不

好確定時，一般在迎頭布置放射狀鉆孔加以探測。

3、工作面回采過程中的地質(zhì)勘探

1）分層回采工作面探厚；2）查明不穩(wěn)定煤層的變薄帶；

3）查明工作面的中、小型斷層。

三、礦井延伸、擴建地質(zhì)勘探

此勘探要解決的問題：

1、了解未來開拓區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及煤層變化情況。

2、把井田深部和兩翼范圍內(nèi)的低級儲量升為高級。

3、探明井田過去設(shè)計中未包括的可采煤層或薄煤層，在高灰分煤

層中圈定局部可采地段。

4、進行專門水文地質(zhì)工程，解決受地下水威脅而不能可采的煤層

延伸地質(zhì)勘探過程中，充分利用上部地質(zhì)資料；擴建勘探中要考

慮鄰近的構(gòu)造、煤層資料，這樣可節(jié)省人力物力，有效地解決地

質(zhì)問題。

四、老區(qū)找煤

1、調(diào)查老采區(qū)：應(yīng)取得的資料：

1）老采空區(qū)的開采時間、范圍、航道布置等

2）煤層厚度及變化、殘存煤量

3）地質(zhì)、水文地質(zhì)條件

4）有無復(fù)采的可能性

2、編制復(fù)采地質(zhì)圖

      對老采區(qū)的煤層分布圖、剖面圖及巷道圖要進行嚴格核對，對

地質(zhì)情況不清地段進行勘探，確定找煤塊段，編出復(fù)采地質(zhì)圖。

3、復(fù)采的探采工作

      根據(jù)地質(zhì)條件可用鉆探或巷探等手段，查明過去的開采情況和

殘余煤量。

思考題：

1、煤田普查與勘探階段劃分的依據(jù)？劃分為哪些階段？

2、煤炭工業(yè)基本建設(shè)劃分哪些階段？

3、煤田普查與勘探各階段的主要任務(wù)是什么？

4、煤田普查與勘探技術(shù)手段有那些？

5、地質(zhì)填圖、勘探程度、A、B、C、D級儲量。

6、煤田勘探類型是如何劃分的？

7、選擇基本線距時，應(yīng)該注意的問題？

8、勘探工程布置的原則？

9、勘探網(wǎng)、主導(dǎo)剖面線、基本勘探線、輔助線的概念？

10、各勘探階段應(yīng)提交哪些儲量？

11、劃分儲量塊段應(yīng)滿足哪些要求？

12、儲量計算有哪些誤差，其中那種誤差影響最大？