煤田地质工作方法及专业特点简介(倪瑞).ppt

二 一 年九月十六日 倪瑞 煤田地质工作方法及专业特点简介 陕西省核工业地质调查院 由于矿种的不同及其特有地质特征属性和历史原因 主要受前苏联影响 等诸多因素影响 造成国内目前地质矿产勘查工作按矿种 分行业独立进行 各行业间的勘查工作方法即有许多相同的地方也有许多特殊不同的特点 同时造成各地勘行业间的一些相对独立封闭 现在煤田地质工作中采用的 规范 规程 主要是在上世纪50年代前日本在东北煤田地质工作的基础上参照前苏联的相关规范 规程演变发展而来 煤田地质勘查工作与其他地勘行业不同 特别是特殊相对独立不同的地方主要体现在部分研究 工作方法 专业技术术语等方面 下面就其特点分基础地质工作 专项地质工作二个部分 对其特有专业技术研究工作 勘查方法 术语作一重点介绍 基础地质工作部分 一 研究方法及特点二 特殊专业术语介绍三 目的任务四 勘查工作方法五 勘查工作的主要布置方法特点六 具体工程布置七 资源储量估算八 成果必须提交的附图 附表及比例尺 一 研究方法及特点 煤田地质基础工作主要是聚煤规律的研究 垂向上注重于沉积旋回的研究 一般来说 一个沉积旋回往往是粗的开始 粗粒砂岩或含粗粒砂岩砾 砾岩等 由下向上逐渐变细 最后以煤层结束 平面上煤盆地基底一般来说对成煤有直接影响 它直接影响一个沉积盆地泥炭沼泽的分布范围 由于含煤岩系其母岩 原始沉积 成分复杂 来源不易查明 如鄂尔多斯盆地来自贺兰 大青山 太行山 秦岭 祁连山等地 同时岩石成分对含煤盆地聚煤的影响不大 而煤系主要是针对原始水动力条件 沉积环境 气候等进行研究 因此煤系岩石一般不做成分 矿物切片 研究 所以煤田地质工作中岩石命名均采用粒度命名 例如 中粒砂岩 粉砂岩 泥岩等 二 特殊专业术语介绍 1 煤矿 特指矿山 企业 2 煤炭 矿种名称 3 煤 矿物名称 4 煤层 岩石名称 5 煤岩组分 主要由镜煤 亮煤 暗煤 丝炭四种组成 在煤层结构 构造特征基础上主要是以光泽来区分 6 地球物理测井与石油和其它测井不同 工作量单位 实测米 7 三边 工作 边施工 边研究 边修改设计 8 含煤岩系 煤系地层 煤系 后者为非标行业术语 煤田 一个独立的含煤沉积盆地 矿区 煤田内若干有一定水力联系的沉积凹陷 勘查区 根据煤的分布及赋存特征 主要是较大的断裂构造 人为划分的有利于勘查工作区块 有时与矿区一致 井田 根据勘查区 或矿区 的自然边界断层 露头 行政边界等 人为划分的一个煤矿山范围 一般今后的煤矿开采应在此范围内 一个矿区可划分若干井田 煤矿山 区 地 段 为今后矿山开采 人为划分 井田内 的勘探和生产范围 如 先期开采地段 三边 工作 所指的是煤田地质特有的一个工作流程 根据勘查工作的程度提高 不断的修改完善设计施工 煤田勘查项目可以有重大施工变动 设计孔位没有严格要求 但是一般不能大于工程网度 9 煤田 矿区 勘查区 井田 区段 任务 煤炭勘查工作实际上分 预测 预查 普查 详查 勘探 精查 等5个阶段 目前所说的 预测 相当于立项工作 在 规范 中四个阶段的任务是不同的 三 目的任务 目的 就是为下一步煤炭勘查工作和一定井型规模的矿山设计 开发提供的地质依据 侧重点是矿山井型规模能力 如同一井田按照120万吨的井型或者240万吨的井型考虑 其地勘工作是有所不同 主要是开采技术条件 DZ T0215 2002第三条 四 勘查工作方法 主要勘查方法 勘探线剖面法 在勘探线上通过钻孔对煤层进行控制 了解和分析研究 主要工作手段有 地形测量 控制测量 工程测量 地质填图 含水 工 环 山地工程 主要是槽 井探 一般不做硐探 物探 地震 电法 磁法 重力 地球物理测井等 钻探 采样测试 综合分析研究等 勘查工作的基本原则 由表及里 有浅及深 先地面 后地下 先物探 后钻探 等 这些在各勘查阶段是相对应的 1 预测 立项 阶段 在立项前期 系统收集区域资料 前人勘查成果 综合分析区域聚煤规律 选择有利靶区 五 勘查工作的主要布置方法特点 3 普查阶段 继续开展地质填图 1 1 2 5万比例尺 配合一定山地工程 有条件的要布置地震 电法 主要电剖面 工作对煤系范围 煤层露头等进行初步控制 然后按一定的工程网度布置钻孔 提交一定比例的 333 334 资源量 最终为确定下一步详 勘工作范围 井田或矿区段 若干个 提供地质依据 2 预查阶段 开展小比例尺煤田地质填图 布施少量山地工程 初步预测含煤岩系分布范围 然后布施少量物探工作 电法 地震等 圈定煤系分布范围 最后布施少量钻孔 最终为下一步普查工作划定靶区提供依据 4 详 勘阶段 该阶段的主要工作目地是为下一步矿山设计 开发提供地质依据 主要是生产性资料依据 此时地勘工作要有针对性的安排一些为矿山生产性的研究工作 主要工作有 大比例尺 1 2000 10000 的地质及水 工 环地质填图 加密少量山地工程 以控制煤层露头为主 测量工作 1 2000 10000地形测绘 地形修测 E级GPS控制网 有条件的要安排二维和部分三维地震 电法工作 主要是控制特殊边界如 火烧区 按勘查网度 布置钻孔 在钻探工程中安排部分水文孔 工程孔 或其他特殊工作孔 并进行抽水试验 采集水样 工程力学样 简选试验样等手段方法 以研究生产开采技术条件 最终提交一定比例关系的331 332 333 少量334资源量或121b 122b 333资源 储量 并评价煤炭资源经济意义 由矿山设计部门研究 为下一步矿山设计开发利用方案提供开采技术条件的地质依据 构造复杂程度 简单 中等 复杂构造类型 主要是指工作区的断裂发育程度 次为地层倾角 褶皱的发育程度 需要注意的是由于勘查区和井田范围的不同 可能造成同一矿区内勘查区和井田 或者相邻二个井田的 构造复杂程度 定性不同 六 具体工程布置 煤层的稳定程度 稳定 较稳定 不稳定煤层类型 煤层稳定程度的主要评价指标是厚度的变化程度 同时也要考虑煤层夹矸 结构 的变化 分布范围 矿区与井田不同 内煤类的变化 还有工业指标 最低可采厚度 灰分 硫分等变化因素 煤层的稳定程度评价需要注意的问题 煤层在沉积上的稳定程度和分布范围上的稳定程度 同一矿区内勘查区和井田 或者相邻二个井田矿区其煤层稳定程度评价定性可能不同 由工作区的构造复杂程度和煤层的稳定程度来确定 在工作区的预 普查阶段 设计工作中煤层的稳定程度我们往往选择较稳定型 即 二型 在工作区的预 普查阶段 设计工作中我们往往选择中等类 即 二类 1 勘查类型选择 构造复杂程度类型钻探工程基本线距表 煤层稳定程度类型钻探工程基本线距表 2 工程网度 附录D 的选择说明 推断的资源量按照确定的控制的资源量基本线距加密一倍布设钻探工程 预测的资源量一般没有严格的线距和网度要求在项目工作的前期预 普查阶段 我们在不太了解工作区的地质情况下 一般选择 二类二型 来布置钻探工程 普查采用规范控制的资源量 332 网度中间值的一倍 既3000 3000m的网度来推断 333 资源量 这样为一步详 勘工作留有余地 地震线距 网度可以与钻探工程网度一致 也可以加密一倍 其它工程布置线距 网度按照钻探工程网度加密一倍来布置 详 勘阶段要为下一步矿山开发利用服务和根据煤炭的工业用途安排其他不同的具体工作 例如 焦化试验 一般只做结论性评价 3 其它工作布置 4 煤层气工作 七 资源储量估算 1 采用勘探线剖面结合地质块段法 编制各煤层底板等高线 划分小区块 一般 4点为控制 具体划分与煤层的稳定程度有关 2 工业指标 附录E 说明 煤炭资源量估算指标 煤层的最低可采厚度 灰分在不同的地区标准也可以不同 硫分可以根据工业用途确定 如甲醇项目 3 视密度 一般采用算术平均值 4 一般我们勘查工作后提交的是资源量如331 332 但经过可行性研究后提交是的121b 122b 同时提交资源量或者资源储量要分煤类分别计算 八 成果必须提交的附图 附表及比例尺 1 区域地质图 1 50000 200000 2 工作区地形地质图 含柱状图 1 2000 50000 3 工作区水文地质图 含柱状图 1 2000 50000 4 煤岩层对比图 1 200 500 5 测井成果对比图 1 200 500 6 煤层底板等高线及资源 储量估算图 1 2000 10000 7 勘探线剖面图 1 2000 10000 8 钻孔综合柱状图 1 200 500 附图 1 煤质化验成果表 含其他工业性试验成果一览表 2 煤层瓦斯测试成果表 3 水质分析成果表 4 煤层综合利用成果表 5 煤层资源量估算一览表 6 控制测量及工程测量成果一览表 附表 专项地质工作部分 一 采样工作二 钻探工程 一 采样工作 煤田地质工作的采样种类较多 地表采样 水样等与其它地质工作基本一致 但其钻孔采样 井下巷道采样与其它行业的工作采样还是区别很大 不同 下面重点介绍钻孔的煤芯煤样 岩石力学样 简选样 瓦斯样的采集方法 在钻孔中采取 一般不合并采样 钻孔取芯后应及时取样并送样 因为样品搁置时间太久 会影响重要的煤质指标 全水分 取样一般无特殊要求 用棉布样品袋将煤芯装入 一般不应用塑料袋 以防煤芯污染 标示即可 但一层煤每个样品的采样长度一般不超过3米 大于3米的煤层应采取多个煤样 其最后煤质指标成果采用加权平均利用即可 煤芯从钻孔中采取后 应及时清洗 装箱照相 方能采样 一般不大于10cm的夹矸要剔除 实际上近年来肉眼可区分的夹矸及硫铁矿均应剔除 原因是工业煤层目前大部要简易洗选后利用 而且一些硫铁矿多为个点反应 煤层小于10cm的夹矸一般合并采样 一个煤层采集多个煤样时 应考虑以煤层夹矸为界 煤层采集样品后 煤样称重 填表送样 原则上煤样应送具有专业资质的煤田系统所属化验室测试 1 煤芯煤样 一般安排在水文孔或工程孔采取 原因是简选样煤样对重量有一定要求 一般不能小于5kg 岩石力学样对煤芯直径有一定要求 一般不应小于89mm 可以满足样品要求 简选样的采取方法基本同煤芯煤样一致 但试验化验内容必须包含煤芯煤样的内容 或一样用 瓦斯样一般按设计的点密度在钻孔中采取 瓦斯样采集对时间 方法要求甚严 理论上讲方法不得当就要造成采样失败 具体采样要求如下 2 简选样和岩石力学样 3 瓦斯样 钻孔到达目的煤层前 就要做采样准备工作 检查瓦斯罐的气密性 在钻孔施工现场合适的地方安置解析器 并检查气密性 当钻孔到达目的煤层后 钻进原则上不能超过50cm 钻孔孔底取芯后迅速提钻 平稳 上钻时间不应超过1小时 特别是钻具越来越少时 提钻应加快 钻具在提出井口 应迅速取芯 时间不能超过10分钟 装罐 密封 解吸 在钻机现场应开展初步瓦斯解吸工作 解吸采用排水法进行 下图 1 量管2 水槽3 螺旋夹4 吸气球5 温度计6 弹簧夹7 排水管8 弹簧夹9 排气管10 16号胸骨穿刺针头11 密封缶 以上程序均需严格的文字记录和计算 以便化验测试后综合利用数据 解吸完成后 及时送样 由于时间的关系可能造成瓦斯逃逸 注 目前鄂尔多斯盆地各矿区煤层瓦斯含量较低 所以瓦斯大多不做现场解吸 但对高瓦斯地区如 渭北煤田必须要做现场解吸 体重样 有条件地区 在生产矿井中采取 1 1 1m见方的标准取样 另有诸多工业性试验样 需根据 规范 或业主要求进行安排 大多在井下采取 如焦化试验 气化试验样等 4 其他样品 二 钻探工程 由于煤炭资源大多深埋于地下 钻探 其次是地震 是控制了解煤层空间赋存状态最直接 有效的方法 就总体钻探工作来说 地质行业之间是基本一致的 但就专业而言 煤田钻探与其它行业之间还是有所不同的 按照工作目的 煤田钻孔性质按可分为 探煤孔 以控制了解可采各煤层顶 底板煤层底板等高线 采样为主 水文孔 了解矿区水文地质条件 开展抽水试验 同时又兼探煤孔 工程孔的工作目的 水文长观 工程孔 了解可采各煤层顶 底板的工程地质条件 同时兼探煤孔的工作任务 以上所有钻孔必须要有经过地球物理测井工作后 方可认定为有效合格 1 钻孔布置 按照设计孔位采用仪器布置 但对设计孔位要求不是十分严格 可以有一定的移动范围 原则上不应超过设计工程网度 2 钻孔施工 采样常规取芯钻探工艺 或绳索取芯工艺进行 同时根据工作目的采用不同的口径施工 3 允许 零回次 施工 因为岩芯掉在孔内 可以通过补救解决 同时岩芯也允许超过回次进尺 所以钻探原始记录也与其它行业有所不同 4 针对不同的目的层位 取芯要求也有所不同 允许不取芯 在勘探阶段也可以允许无芯钻进 一般重点岩层取芯区段是含煤地层 质量严格要求的取芯层位是煤层 5 钻孔原始资料的种类有 1 钻孔放孔通知书 2 钻孔设计书 3 钻孔开孔通知书 4 钻孔钻探原始记录班报表 包括简易水文观测记录 5 钻具丈量表 6 钻孔打煤报告书 7 钻孔岩 煤样送样单 8 钻孔岩芯鉴定表 9 钻孔测井通知书 10 钻孔测井现场解释成果表 11 钻孔测井原始记录 12 钻孔测斜成果表 13 钻孔测温成果表 14 钻孔封闭设计书 15 钻孔封闭报告 16 钻孔终孔通知书 17 钻孔煤层测井成果及质量评级表 18 钻孔地质剖面测井解释成果表 19 钻孔煤层综合使用成果及质量评级表 20 煤炭地质勘查钻孔质量验收书 6 钻孔质量验收说明 1 钻探煤层质量验收标准 4项 煤田钻孔的质量验收有八项标准指标 其中硬性指标是煤层打煤质量 钻孔孔斜 由可靠的地球物理测井资料验证 其它六项指标弹性较大一些 在实际工作应该注意此问题 钻探各级煤层打煤质量验收指标分为优质 合