煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)講座

1、煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)講座1第1頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五四 煤田地質(zhì)勘查和煤炭資源量1.煤田地質(zhì)勘查的任務(wù)2.煤田地質(zhì)勘查的階段3.煤田地質(zhì)勘查的技術(shù)手段4.煤田地質(zhì)勘查成果5.煤炭資源量及其分類2第2頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五1.煤田地質(zhì)勘查的任務(wù) 查明礦床范圍內(nèi)礦體的分布特征（包括礦體在平面上及剖面上的排列情況、埋藏深度以及礦體與礦體之間的聯(lián)系等）；查明礦體的地質(zhì)構(gòu)造特征（主要弄清控制礦體形態(tài)及質(zhì)量變化的各種地質(zhì)構(gòu)造特征）； 查明礦體的形狀及產(chǎn)狀（包括礦體的形態(tài)類型、空間分布及沿走向、傾向的形態(tài)變化情況）； 查明礦石的質(zhì)量（包括礦石的

2、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，有用組分及有害雜質(zhì)的含量），不同礦石類型和工業(yè)品級(jí)的劃分以及它們?cè)诳臻g的分布規(guī)律； 計(jì)算礦石儲(chǔ)量或金屬儲(chǔ)量； 查明礦床開采技術(shù)條件及水文地質(zhì)條件； 查明礦區(qū)自然、經(jīng)濟(jì)條件。3第3頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五2.煤田地質(zhì)勘查的階段 為適應(yīng)煤炭工業(yè)基本建設(shè)的需要，煤炭資源勘探必須遵循由大范圍的概括了解到小面積詳細(xì)查明的原則，分階段循序漸進(jìn)地進(jìn)行，劃分為普查（包括找煤和普查兩個(gè)亞段）、詳查和勘探三個(gè)階段（表41），并且在通常情況下，應(yīng)依次順序進(jìn)行（圖41）。4第4頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五表4-15第5頁，共81頁，

3、2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五圖4-16第6頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五3.煤田地質(zhì)勘查的技術(shù)手段1)地質(zhì)填圖2)坑探工程3)鉆探工程4)地球物理勘探5)遙感地質(zhì)7第7頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五1)地質(zhì)填圖填圖工作已進(jìn)入數(shù)字化階段傳統(tǒng)的三大件： 羅盤 GPS 錘子 筆記本電腦 放大鏡 數(shù)碼相機(jī) 地質(zhì)填圖是煤炭普查與勘探最基礎(chǔ)的工作，也是最基本的技術(shù)手段。它是利用地質(zhì)學(xué)的理論和方法，有目的地在含煤地區(qū)進(jìn)行全面的地表地質(zhì)研究，調(diào)查含煤區(qū)的地層、構(gòu)造、主煤層和煤質(zhì)及其它有益礦產(chǎn)情況，為以后的地質(zhì)工作指出方向。地質(zhì)填圖的主要成果是編

4、制地質(zhì)圖、地質(zhì)剖面圖、地層與含煤地層柱狀圖，作為煤田普查與勘探各個(gè)階段編制設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 8第8頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五手寫板數(shù)碼相機(jī)GPS羅盤鐵錘放大鏡便攜計(jì)算機(jī)9第9頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 在基巖裸露和半掩蓋地區(qū)，各個(gè)勘探階段，均須首先做好相應(yīng)比例尺的地質(zhì)填圖.10第10頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 一般坑探工程是在地質(zhì)測(cè)圖之前進(jìn)行施工，以便于進(jìn)行地表地質(zhì)研究與觀察，提高地質(zhì)圖的測(cè)繪精度和研究程度。 使用的坑探工程目的在于：揭露及研究被表土所覆蓋的含煤地層；進(jìn)行煤層的取樣與煤質(zhì)的研究；了解煤層的

5、產(chǎn)狀要素及地質(zhì)構(gòu)造等。2)坑探工程11第11頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 坑探工程包括探槽、探井、探巷（包括斜井和平硐）、生產(chǎn)小窯及老窯的調(diào)查等。 利用探井可以揭露含煤地層，了解和查明含煤層數(shù)及層位、煤層厚度和結(jié)構(gòu)、標(biāo)志層層數(shù)和層位，地層產(chǎn)狀和構(gòu)造變化，追索煤層和標(biāo)志層露頭，以及采取煤樣等。12第12頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五13第13頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 根據(jù)用途不同，探槽分為主干槽（主槽）和追索槽（短槽）兩種。14第14頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五15第15頁，共81頁

6、，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 3）鉆探工程 鉆探工程是利用機(jī)械傳動(dòng)鉆桿和鉆頭，向地下鉆進(jìn)成直徑小而深(從數(shù)十米到1000多米，甚至數(shù)千米)的園孔，稱為鉆孔。 16第16頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 鉆探工程是勘探中極其重要的手段。其主要原因有以下五點(diǎn)： 在地球物理勘探確定有希望的含煤區(qū)，或經(jīng)過地質(zhì)預(yù)測(cè)而推定的含煤區(qū)，必須依靠鉆探去驗(yàn)證、揭露和圈定。 表土覆蓋很厚的掩蓋地區(qū)和老礦區(qū)的深部，鉆探就成為最重要的手段。17第17頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 表土含水過多的半沼澤和含煤地層賦存于地表水體下的地區(qū)，即使表土層很薄也不能

7、使用山地工程，其它手段的應(yīng)用也受到限制，鉆探成為重要的手段。 鉆探能夠揭露整個(gè)含煤地層，取得完整的含煤地層柱狀和含煤地層的巖性、煤層、煤質(zhì)、構(gòu)造、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及其它開采技術(shù)條件等方面的資料。 大規(guī)模生產(chǎn)各種各樣的鉆探機(jī)械及其配套設(shè)備，并且大量出現(xiàn)安裝在汽車上的輕便鉆機(jī)，為地質(zhì)勘探廣泛采用鉆探工程創(chuàng)造了條件。 18第18頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 鉆孔分類 淺孔 深孔 探礦孔又稱儲(chǔ)量孔 構(gòu)造孔 水文孔 水源孔 取樣孔 井筒檢查孔 定位孔 驗(yàn)證孔 直孔 斜孔 19第19頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五20第20頁，共81頁，2022年，5

8、月20日，2點(diǎn)50分，星期五 4）地球物理勘探 利用巖石、礦體所具有的物理性質(zhì)（如密度、磁性、電性、彈性和放射性等），以及對(duì)地球物理場(chǎng)所產(chǎn)生的異常，來尋找礦床和解決某些地質(zhì)問題的一種技術(shù)手段，簡(jiǎn)稱物探。 21第21頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五物探方法井下物探：超前物探、坑探儀重力勘探地面物探磁法勘探 測(cè)井方法電法勘探 地震勘探 咖瑪測(cè)井視電阻率測(cè)井 自然電位測(cè)井22第22頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 5）遙感地質(zhì) 遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查過程中的具體應(yīng)用就是像片的判讀。 其中：航片（可見光航空像片） 衛(wèi)片（多光譜衛(wèi)星像片） 在對(duì)地質(zhì)填圖、地質(zhì)構(gòu)

9、造解譯、找礦標(biāo)志判別及動(dòng)態(tài)分析方面的研究，是一種經(jīng)過實(shí)踐證明的有效的技術(shù)手段。23第23頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五4.煤田地質(zhì)勘查成果1)文字資料 提交勘探區(qū)的地質(zhì)報(bào)告；2)圖件、各類表格3)主要圖件簡(jiǎn)介 地形地質(zhì)圖； 鉆孔柱狀圖； 勘探線剖面圖； 煤層底板等高線及儲(chǔ)量計(jì)算圖； 綜合柱狀圖； 煤巖層對(duì)比圖24第24頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五煤炭?jī)?chǔ)量，是指賦存在地下具有工業(yè)價(jià)值的、可供開采利用的煤炭數(shù)量。5.煤炭資源量及其分類1)分類礦井總儲(chǔ)量能利用儲(chǔ)量暫不能利用儲(chǔ)量工業(yè)儲(chǔ)量遠(yuǎn)景儲(chǔ)量可采儲(chǔ)量設(shè)計(jì)損失量25第25頁，共81頁，2022年，

10、5月20日，2點(diǎn)50分，星期五26第26頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五2) 傳統(tǒng)儲(chǔ)量分級(jí) 分A、B、C、D四級(jí)，各級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)分別為： A級(jí)：煤層層位、厚度、結(jié)構(gòu)及其變化情況已經(jīng)查明，煤層對(duì)比可靠；煤質(zhì)及其變化情況和煤種已經(jīng)查明；煤層產(chǎn)狀已經(jīng)查明，煤層底板等高線已控制；落差等于和大于30m（地質(zhì)條件好的地區(qū)為20m）的斷層已經(jīng)查明；對(duì)于傾角小于10的煤層，較大的波狀起伏已基本查明；巖漿巖對(duì)煤層、煤質(zhì)的影響已經(jīng)查明。 B級(jí)：煤層層位、厚度、結(jié)構(gòu)及其變化情況已基本查明，煤層對(duì)比可靠；煤質(zhì)及其變化情況已基本查明，煤種、煤層產(chǎn)狀已經(jīng)查明，煤層底板等高線已基本控制；落差等于和大于5

11、0m的斷層已經(jīng)查明；巖漿巖對(duì)煤層、煤質(zhì)的影響已初步查明。 A、B級(jí)為高級(jí)儲(chǔ)量。 27第27頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 C級(jí)：煤層層位、厚度及其變化情況已初步查明，煤層對(duì)比基本可靠；煤質(zhì)和煤種已初步查明；構(gòu)造及煤層產(chǎn)狀已初步查明。 D級(jí)：是指對(duì)煤層層位、厚度、煤質(zhì)、煤層產(chǎn)狀、構(gòu)造等均有初步了解所計(jì)算的儲(chǔ)量。 28第28頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五29第29頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五現(xiàn)用的、與國(guó)際接軌的固體礦產(chǎn)資源/儲(chǔ)量分類方案 地質(zhì)可靠程度 分類 類型經(jīng)濟(jì)意義查明礦產(chǎn)資源潛在礦產(chǎn)資源探明的控制的推斷的預(yù)測(cè)的經(jīng)

12、濟(jì)的可采儲(chǔ)量（111）基礎(chǔ)儲(chǔ)量（111b）預(yù)可采儲(chǔ)量（121）基礎(chǔ)儲(chǔ)量（121b）預(yù)可采儲(chǔ)量（122）基礎(chǔ)儲(chǔ)量（122b）邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量（2M11）基礎(chǔ)儲(chǔ)量（2M21）基礎(chǔ)儲(chǔ)量（2M22）次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量（2S11）資源量（2S21） 資源量（2S22）內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量（331）資源量（332）資源量（333）資源量（334）30第30頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五五 影響煤礦生產(chǎn)的主要地質(zhì)因素1.煤層賦存狀態(tài)2.頂?shù)装鍘r性及其組合3.地質(zhì)構(gòu)造4.其他地質(zhì)因素31第31頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五1.煤層賦存狀態(tài)1)煤層的形狀和厚度

13、煤層的形態(tài)是指煤層的空間展布特征。根據(jù)煤層成層的連續(xù)性、厚度變化大小及可采情況，將煤層形態(tài)分為層狀、似層狀和不規(guī)則狀三類.32第32頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 在煤礦中,根據(jù)煤層厚度對(duì)開采技術(shù)的影響,將煤層分為以下三類:薄煤層 最低可采厚度1.3m中厚煤層 1.3m3.5m厚煤層 3.5m以上頂板煤夾矸底板33第33頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五地殼不均衡沉降34第34頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五沉積環(huán)境及沼澤基底不平35第35頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五同生沖蝕36第36頁，共81

14、頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五后生沖蝕37第37頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五垂直壓力水平擠壓38第38頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五2)煤層的產(chǎn)狀要素 煤層的空間狀態(tài),用產(chǎn)狀要素(即煤層的走向、傾向和傾角)來表示。傾角傾向走向 產(chǎn)狀的表示方法： 60NW25 160252539第39頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五分 類煤層傾角水平煤層5 緩傾斜煤層5 25傾斜煤層25 45急傾斜煤層45煤層按傾角的分類 巖（煤）層的產(chǎn)狀要素是部署巷道和決定采煤方法的重要依據(jù)。40第40頁，共81頁，2022年，5月

15、20日，2點(diǎn)50分，星期五2.頂?shù)装鍘r性及其組合煤層頂板偽頂直接頂老頂煤層底板直接底老底41第41頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五3.地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造：指地質(zhì)體（巖層、巖體、礦體等）存在的空間形式、狀態(tài)及相互關(guān)系，是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所造成的巖石（或礦體）變形、變位所留下的形跡。 地質(zhì)構(gòu)造在層狀巖石中表現(xiàn)最明顯，實(shí)際在塊狀巖體中也是存在的。 地質(zhì)構(gòu)造可分為四種基本類型：水平構(gòu)造、單斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造。42第42頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五1）單斜構(gòu)造43第43頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五單斜構(gòu)造褶皺構(gòu)造44第44頁

16、，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五褶皺構(gòu)造45第45頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五46第46頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五不對(duì)稱背斜寧夏賀蘭山奧陶系背斜在形態(tài)上為一個(gè)弧頂向上的彎曲，中心部分為老地層，兩側(cè)地層依次變新。47第47頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五寧夏石炭井礦區(qū)發(fā)育的褶皺構(gòu)造向斜在形態(tài)上為一個(gè)弧頂向下的彎曲，中心部分為新地層，兩側(cè)地層依次變老。48第48頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五褶曲要素49第49頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五160

17、2534565不對(duì)稱背斜翼部翼部核部轉(zhuǎn)折端軸面50第50頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五依次為：直立褶皺、斜歪褶皺、倒轉(zhuǎn)褶皺、平臥褶皺51第51頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五52第52頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五53第53頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五2）斷裂構(gòu)造 巖層在構(gòu)造應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下變形，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到或超過巖層的強(qiáng)度極限時(shí)，其連續(xù)完整性被破壞，產(chǎn)生破裂，即為斷裂構(gòu)造。 常見的斷裂構(gòu)造有節(jié)理構(gòu)造和斷層構(gòu)造。 54第54頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五兩組近于垂直的

18、節(jié)理 南京東郊湖山地區(qū)上泥盆統(tǒng)五通組砂巖斷裂兩側(cè)的巖層或巖體沿破裂面斷開，但沒有發(fā)生明顯相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造稱節(jié)理構(gòu)造節(jié)理構(gòu)造55第55頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五構(gòu)造節(jié)理 南京東郊湖山地區(qū) 三疊系下青龍組石灰?guī)r節(jié)理構(gòu)造56第56頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五張節(jié)理通過礫石時(shí)，常繞礫石而過。57第57頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五58第58頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五斷層構(gòu)造 山西柳林縣成家莊，石炭系本溪組斷裂兩側(cè)的巖層或巖體沿破裂面斷開，并且發(fā)生明顯的相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造稱斷層。59第59

19、頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五逆斷層斷層面斷層交面線上盤下盤60第60頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五61第61頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五62第62頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五63第63頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五正斷層 山西柳林成家莊斷層的上盤相對(duì)下降、下盤相對(duì)上升C22tC21bC22tC21b64第64頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五逆斷層 山西柳林縣成家莊，石炭系本溪組65第65頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，

20、星期五3）平移斷層斷層的兩盤沿?cái)鄬用娴淖呦虬l(fā)生移動(dòng)的斷層。66第66頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五67第67頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五4.其它地質(zhì)因素1）水文地質(zhì)條件、巖溶陷落柱礦井涌水的水源 1. 大氣降水 2. 地表水 3. 含水層水 4. 斷層水 5. 老窯積水喀斯特洞穴發(fā)育的地質(zhì)條件a.煤系或其下部地層中含有可溶性巖層，如石灰?guī)r、石膏巖等。b.區(qū)域內(nèi)發(fā)育有斷裂構(gòu)造等良好的地下 水通道。c.地下水豐富且含有溶蝕性大的各種酸根，如CO2等。d.有流暢的排泄口，地下水動(dòng)力條件好，水的交替循環(huán)強(qiáng)烈，有很強(qiáng)的侵蝕“掏空”能力。68第68頁，

21、共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五69第69頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五2）巖漿侵入巖漿侵入對(duì)煤層的影響（1）巖墻切割煤層對(duì)煤質(zhì)的影響較小，只是造成巖墻兩側(cè)的煤變質(zhì)程度增高。巖床沿煤層侵入，對(duì)煤層影響范圍較大。（2）巖漿侵入煤層的位置不同，影響也不同。（3）侵入體的大小，厚度直接影響煤的變質(zhì)程度。（4）形成巖漿侵入體的巖漿性質(zhì)不同，對(duì)煤層的影響也有差異。70第70頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五71第71頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五72第72頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五

22、3）煤層瓦斯 概述 瓦斯是影響煤礦生產(chǎn)的一個(gè)重要因素；是深部開采的三大障礙：之一（瓦斯、地壓和地溫）； 瓦斯成分與性質(zhì) 成分：CH4；CO2；N2組成； CH4 ：瓦斯主要成分，無色、無味、無嗅、無毒的氣體；空氣中含量達(dá)5.3%-14%，遇火燃燒，在井下構(gòu)成瓦斯爆炸；當(dāng)濃度達(dá)40%，就可使人窒息致死； 瓦斯成因50埋深160-200放出大量瓦斯無煙煤據(jù)計(jì)算：每生成1噸煤，可產(chǎn)生1000m3的瓦斯與二氧化碳泥炭褐煤73第73頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五74第74頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 瓦斯賦存狀態(tài) 兩種：自由狀態(tài) 瓦斯存于煤層與圍巖的孔隙和裂隙之中； 決定于：圍巖的孔隙空間 外界的T、P； 吸附狀態(tài)以分子引力吸附在煤體表面，據(jù)測(cè)定1克無煙煤 其表面積可達(dá)200m2. 影響因素煤化作用圍巖條件地質(zhì)構(gòu)造埋藏深度地下水活動(dòng)75第75頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五76第76頁，共81頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)50分，星期五 瓦斯涌出 礦井瓦斯等級(jí)低瓦斯礦井： 10m3/t（晝夜） 高瓦斯礦井： 10m3/t（晝夜）煤與瓦斯突出礦井注意：凡出現(xiàn)過一次煤與