第 九章 地質勘探
第一節 地質勘探的技術手段
第二節 煤田地質勘探
第三節 礦井地質勘探
第九章 地質勘探
煤田普查與勘探是一門關於尋找和探明煤礦床，對煤田進行地質研究，最終對其作出工業評價的學科。
煤炭資源與其它資源不同，屬於不可再生資源。在確實沒有或很少有煤炭資源的地方，是不可能隨意製造和改變的，在含煤地區隻有通過普查、勘探實踐，查明底下煤炭資源賦存的規律性，才能保證煤炭資源的順利開發。
全國各地煤礦床地質條件變化較大，地質工作探索性較強，工程揭露隻能反映點上的情況，煤礦床的工業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，並作出正確的工業評價。
煤田普查與勘探發展概況
第一節 地質勘探的技術手段
一、地質填圖（地質測量）
1、地麵地質測量
其任務是通過對自然露頭及人工露頭等地質現象進行係統的
地質觀測，了解或查明工作區的區域地層、構造、含煤層位、煤
層及其有益礦產等情況，同其它手段配合完成各階段的任務。
進行地質填圖工作，首先要對工作區有關的資料進行收集、分
析、研究，選擇露頭好，地層出露全，地質構造簡單的地段進行
野外踏勘，詳細測製地層剖麵，建立地層層序，了解煤層及標誌
層的大致情況，以便確定填圖單位，最後完成地質填圖。
2、航空地質測量
通過大比例尺航空地質測量，能了解或查明勘探區內地層、
岩石、岩層產狀、地質構造、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：在表土層厚度小於3m的地段，垂直岩層走向或構造線方向開挖槽子，揭露地質現象，稱為槽探。
其規格一般為：底寬0.6～0.8m，兩幫坡度75°～80°。
探槽布置示意圖
2、井探：在表土層厚度大於3m，地層產狀較平緩的地段，可挖掘直立的探井，揭露各種地質現象。
根據探井深度不同，可分為淺探井（<10m）和深探井（>10m）。
根據探井斷麵形狀，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，但應布置在一條直線上，以取得連續的地質剖麵資料。
探井布置示意圖
1--表土；2--含煤地層；3--探井
3、巷探：為了揭露煤係和采集煤樣，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，要作出剖麵圖並寫出文字說明
三、鑽探工程
根據鑽孔鑽進的情況不同，鑽孔可分為直孔和斜孔：
1、直孔：垂直向下鑽進的鑽孔。適用於地層傾角小於60°的地區。
2、斜孔：以一定的方向（方位角）和傾斜角向下鑽進的鑽孔。它
適用地層傾角大於60°的地段，斜孔的傾斜方向應盡量垂直於地
層走向並與傾向相反，傾斜角度一般不小於70°～75°。
鑽孔的施工是由下列工序組成的：定孔、開孔會、施工、見煤
預報、采取煤芯、測井、封孔。
四、地球物理勘探
它是利用不同岩性和礦體具有不同的物理性質（密度、電阻率、
磁性、放射性）來尋找煤係和煤層以及推斷地質構造。
煤田地質勘探中應用的物探手段有：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 煤田地質勘探
一、階段劃分及個階段任務
（一）階段劃分
1、地質認識上的階段性
四個步驟：（1）搜集資料，編製設計；（2）勘探施工；（3）地
質編錄和綜合研究；（4）編寫地質報告。
2、基本建設上的階段性
煤炭基本建設程序可分為三個階段：
1）遠景規劃：根據普查所提供的煤層、煤質、構造等地質資料，
選擇煤炭工業建設基地，初步劃分礦區。
2）礦區總體設計：根據詳查提供的地質資料，解決礦區內所有礦
井的統一布局，確定開發規劃問題。
3）礦井設計：根據精查提供的地質資料，解決一個礦井的開拓布
署問題。
（二）各階段任務與要求
1、各階段任務
1）找煤階段：尋找煤炭資源，對工作區有無進一步工作價值作出
評價。
2）普查階段：在找煤的基礎上進行，其任務是對工作區有無開發
建設價值作出評價，為煤炭工業的遠景規劃和下一階段的勘探工
作提供必要的資料。
3）詳查階段：為礦區總體設計提供地質資料，保證礦區規模、井
田劃分不至於因地質情況而發生重大變化，並要對影響礦區開發
的水文地質條件和其它開采技術條件作出評價。
4）精查階段：為礦井設計提供可靠的地質資料，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初采區的需要，保
證井田境內的礦井井型不至於因地質情況而發生重大變化，保證
不至於因地質資料而影響煤的即定工業用途。
2、各階段工作要求
參見《煤炭資源地質勘探規範》1986年版。
（三）各階段之間的關係
資源勘探一般應按四個階段順序進行，並提交相應的地質報告，
各階段野外施工要合理地組織過渡。根據資源條件和開發建設的
需要，勘探程序可以簡化。簡化勘探程序的項目，不需要編製前
一階段的地質報告，但必須認真研究、整理前一階段的勘探成果，
編製後一階段的勘探設計。如資刺跫較好、煤層穩定的裸露地區，
可以在找煤的基礎上，通過大比例尺地質填圖，直接進入詳查階
段。
地質部門所提交的精查地質報告，經地質、設計和生產部門彙
審後，認為有些內容不能滿足礦井設計或擴建設計的要求，需要
補充一定的勘探工作量，即補充勘探。
經過補充勘探所提交的地質報告，叫做精查補充勘探地質報告。
補充勘探不是獨立的勘探階段，是精查階段的延續。
二、勘探類型
（一）勘探類型的劃分
1、按構造形態、斷層及褶曲的發育程度、岩漿侵入等情況，構造複雜程度分為下列四類：
第一類：簡單構造：
第二類：中等構造：
第三類：複雜構造：
第四類：極複雜構造：
2、按煤層厚度、結構及煤層穩定程度分為四型：
第一型：穩定煤層：
第二型：較穩定煤層：
第三型：不穩定煤層：
第四型：極不穩定煤層：
（二）各勘探工程基本線距要求
1、不同類型的地區，鑽探工程基本線距是：
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、地麵物探基本測線的線距，在同類構造中為鑽探工程線距的二
分之一。
3、地質填圖中實測地層剖麵和山地工程的間距，執行《地質填圖
規程》。
（三）選擇基本線距時，應注意的問題：
1、認真研究井田的構造複雜程度和煤層穩定類型，按其中勘探難
度較大的一個因素選擇線距。
2、劃分構造複雜程度的類型，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定類型時應按厚度或儲
量占優勢的煤層穩定類型選擇線距。
4、地麵物探能控製構造，鑽探工程基本線距應根據煤層穩定類型
選擇線距。
5、在裸露或半裸露地區，選擇線距時應充分考慮地質填圖成果。
6、以線形構造為主的地區，基本線距可根據構造特點適當放稀，
但線上工程點的間距要加密。
（四）勘探工程的布置係統
布置係統：指工程布置的排列方式。
1、布置原則：1）最有效、最經濟地揭露地質體。
2）能全麵、係統地獲得地質資料。
3）運用“由點到線、由線到麵”的手段進行勘探。
2、勘探線：
1)勘探線的布置盡可能與岩層走向或主要構造線方向垂直，其夾
角不得小於75°。
2）根據其用途不同，可劃分如下：
（1）主導剖麵線：工程點密於一般剖麵，能嚴密控製煤層和構造
的勘探線。
（2）基本勘探線：為配合主導剖麵線控製全區地質情況而布置的
一般勘探線。
（3）輔助線：在基本勘探線之間，為查清局部地質問題而布置的
短線。
3）在找煤或普查階段，要選擇構造簡單、含煤性好、交通便利的
區域布置勘探線。
4）勘探線的排列方向取決於勘探區的地質構造。如：地層走向變
化不大，勘探線以一定的距離平行排列；對於盆地和穹隆、勘探
線呈現放射狀。
3、勘探網
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）根據勘探網的形態，可分為：正方形網、長方形網和菱形網。
2）應用條件：地層平緩或波狀起伏的地區。
三、勘探程度和儲量級別
1、勘探程度：勘探區在不同階段，在相應的工程基本線
距控製的基礎上，對各種地質問題以及開采技術條件的
研究、查明程度。
2、儲量級別：根據勘探研究程度，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級儲量是煤礦設計和投資的依據。
（1）層位結構，煤層對比可靠；（2）煤種、煤質及變化；
（3）煤層產狀； （4）落差大於20m的斷層；
（5）岩漿岩影響範圍。
2）B級：B級儲量是煤礦設計和投資的依據。
（1）層位結構，煤層對比可靠；（2）煤種、煤質及變化；
（3）煤層產狀； （4）落差大於20m的斷層；
（5）岩漿岩影響範圍。
3）C級：用一定的勘探工程控製的儲量，是配合A、B級儲量設
計和投資的依據。
初步查明：（1）煤層層位，厚度及變化；
（2）煤質、煤種；
（3）地質構造。
4）D級：根據地質測量和地麵物探方法確定的煤層分布範圍，或
是用山地工程和少數鑽孔控製的儲量。
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級不少於20-30%。
3）詳查階段：計算B+C+D級儲量，其中B+C級不少於70%，B級
20-30%。
4）精查階段：計算A+B+C級儲量。
4、儲量分類
主要用於生產礦井，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質料，繪製了
煤層底板等高線的基礎上進行的。儲量是地質勘探最終成果的集
中表現，儲量計算是否正確不僅影響地質勘探的質量，更重要的
是影響礦井設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
由煤層麵積、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—麵積（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，取決於麵積、厚度和
比重這些原始數據的可靠程度。
（二）麵積的確定
在計算麵積以前，首先要圈定計算麵積的範圍，確定
符合工業要求的煤層分布界線，然後再選擇測定方法。
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、
煤質符合工業要求的，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，也就是儲量計算麵積的界線。
2、麵積的測定方法
1）幾何法測定麵積：當麵積形態比較簡單，如正方形、三角形時，
可按幾何公式計算麵積。圖形複雜時此法就不準確了。
2）用求積儀測定麵積：
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
記數輪上讀出讀數n1，然後將針尖順時針沿圖形邊界線描繪一圈，
回到起始點，在記數輪上讀出讀數n2，麵積為：
S=P（n2—n1） P—求積儀第一常數
利用求積儀圈定麵積時，每塊麵積測定兩次，其差值不得超過
5%，采用兩次測量的平均值。
3、麵積的計算方法
麵積測定之後，還要考慮煤層的傾角，煤層傾角小於15°時，
可用測定的平麵麵積計算儲量，傾角大於15°時需要換算麵積：
（1）煤層傾角15°--60°時：S=S1/cosα
S1--水平投影麵積，α—煤層傾角
（2）煤層傾角大於60°時：S=S2/cosα
S2—立麵投影麵積，α—煤層傾角
（三）厚度的確定
采用煤層的平均厚度，即在計算麵積內各鑽孔煤層厚度的平
均值。
M=（m1+m2+...+ mn）/n
m1、m2、...mn—各鑽孔煤層厚度
（四）比重的確定
對化驗值求其算術平均值。
（五）儲量計算方法
A、地質塊段法
將全區的總麵積按不同的地質條件（產狀、煤厚、煤質）劃分
成若幹塊段，對每一塊段分別求出煤炭儲量,稱之為地質塊段法：
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、應用條件：1）可用於任何勘探階段；2）煤層產狀水平、傾斜
均可使用；3）傾斜煤層傾角變化最好均勻。
3、優缺點：1）適用性比較廣泛，有利於設計和生產部門使用。
2）每一塊段麵積較大，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、地質塊段及等高線法
按不同的地質條件，將煤層劃分成若幹塊段，利用每一塊段之
間的煤層底板等高線，計算塊段之內等高線之間的煤炭儲量，然
後將各儲量相加。
1、應用條件：1）勘探及生產礦井階段均可適用；2）煤層產狀水
平、傾斜均可使用；3）煤層厚度有變化時也可使用。
2、優缺點：1）既按不同地質因素劃分塊段，又按不同水平計算
儲量，便於設計及生產部門使用。
2）在一定程度上，反映了地質構造的麵貌，是目前
經常使用的方法。
（六）儲量級別的圈定
1、劃分各級儲量塊段，原則上以相應控製程度的勘探線、煤層底
板等高線或主要構造線為界。對在設計和生產中實際意義不大的
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、在煤層穩定和較穩定地區，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；或在有工程控製的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
準連續外推，不穩定煤層一般不能外推。
3、在構造簡單和中等地區，一般可以跨越已查明的落差不大於
50m的單個斷層劃分高級儲量，在斷層兩側各留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、小構造特別發育的地段，一般不能計算高級儲量，與老窯采空
區或風氧化帶邊界相鄰的高級儲量塊段，應根據其邊界的可靠程
度確定是否劃出一定範圍為C級儲量塊段。
（七）儲量計算誤差
1、地質誤差：由地質研究程度和勘探程度不足而引起的誤差。
1）構造誤差； 2）煤層對比誤差； 3）邊界線誤差。
2、技術誤差：儲量計算時，由於技術原因引起的誤差。
1）麵積誤差； 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，以地質誤差為最大，所以地質構造研究
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 礦井地質勘探
一、建井地質勘探：
1、井筒檢查鑽孔：
1）布置原則：
（1）豎井檢查鑽孔
（2）斜井斜井檢查鑽孔布置在
距井筒中心線10—25米的平行線
上，一般不少於3個。
2）獲得的地質資料：
（1）沿井筒中心線的完整地質剖麵
（2）煤岩層岩性、構造特征
（3）水文資料、含水層、水位、水量
2、層位控製鑽孔
二、生產地質勘探
1、采區準備過程中的生產地質勘探：
1）新采區設計時，煤層賦存狀況不清，需要布置一定的生產勘探
鑽孔，進一步控製煤厚、產狀和變化。
2）對煤層群中的構造複雜、煤層厚度變化大的薄煤層，通過鑽孔
不能肯定可采價值時，盡量使用風巷超前的方法開圈定可采塊段。
2、巷道掘進過程中的生產地質勘探
1）煤層薄且變化大，又受地質構造破壞的地段，其可采邊界的圈
定，隻靠鄰近巷道打鑽，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鑽孔加以探測。
3、工作麵回采過程中的地質勘探
1）分層回采工作麵探厚；2）查明不穩定煤層的變薄帶；
3）查明工作麵的中、小型斷層。
三、礦井延伸、擴建地質勘探
此勘探要解決的問題：
1、了解未來開拓區的地質構造及煤層變化情況。
2、把井田深部和兩翼範圍內的低級儲量升為高級。
3、探明井田過去設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、進行專門水文地質工程，解決受地下水威脅而不能可采的煤層
延伸地質勘探過程中，充分利用上部地質資料；擴建勘探中要考
慮鄰近的構造、煤層資料，這樣可節省人力物力，有效地解決地
質問題。
四、老區找煤
1、調查老采區：應取得的資料：
1）老采空區的開采時間、範圍、航道布置等
2）煤層厚度及變化、殘存煤量
3）地質、水文地質條件
4）有無複采的可能性
2、編製複采地質圖
對老采區的煤層分布圖、剖麵圖及巷道圖要進行嚴格核對，對
地質情況不清地段進行勘探，確定找煤塊段，編出複采地質圖。
3、複采的探采工作
根據地質條件可用鑽探或巷探等手段，查明過去的開采情況和
殘餘煤量。
思考題：
1、煤田普查與勘探階段劃分的依據？劃分為哪些階段？
2、煤炭工業基本建設劃分哪些階段？
3、煤田普查與勘探各階段的主要任務是什麼？
4、煤田普查與勘探技術手段有那些？
5、地質填圖、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，應該注意的問題？
8、勘探工程布置的原則？
9、勘探網、主導剖麵線、基本勘探線、輔助線的概念？
10、各勘探階段應提交哪些儲量？
11、劃分儲量塊段應滿足哪些要求？
12、儲量計算有哪些誤差，其中那種誤差影響最大？ |
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