1、第一节第一节 煤矿地质勘查手段煤矿地质勘查手段第二节第二节 建井地质勘探建井地质勘探第三节第三节 生产地质勘探生产地质勘探v煤矿地质勘探煤矿地质勘探运用地质科学理论和技术，分析、运用地质科学理论和技术，分析、研究、探测煤矿床。研究、探测煤矿床。v 目的：为煤矿设计、建设和生产提供可靠的地质目的：为煤矿设计、建设和生产提供可靠的地质资料，保证煤炭资源合理、顺利开发。资料，保证煤炭资源合理、顺利开发。v 任务：运用各种地质理论，选择相应的技术手段任务：运用各种地质理论，选择相应的技术手段和工作方法，查明地层、地质构造、煤层、煤质、和工作方法，查明地层、地质构造、煤层、煤质、储量及开采技术条件，正确
2、评价煤矿床及伴生的其储量及开采技术条件，正确评价煤矿床及伴生的其它有益矿产。它有益矿产。在煤炭资源的普查与勘探过程中，为了揭露、在煤炭资源的普查与勘探过程中，为了揭露、认识客观地质规律及完成地质任务，需采用各种认识客观地质规律及完成地质任务，需采用各种技术手段。技术手段。常用技术手段：常用技术手段：v 一、遥感地质调查一、遥感地质调查 v 二、地质填图二、地质填图 v 三、坑探工程三、坑探工程 v 四、钻探工程四、钻探工程 v 五、巷探工程五、巷探工程 v 六、地球物理勘探六、地球物理勘探第一节第一节 煤矿地质勘查手段煤矿地质勘查手段一、遥感地质调查一、遥感地质调查 遥感技术在地质调查过程中的
3、具体应用遥感技术在地质调查过程中的具体应用就是就是像片的判读像片的判读。其中：其中：航片航片（可见光航空像片）（可见光航空像片）卫片卫片（多光谱卫星像片）（多光谱卫星像片）在遥远的空间，不与目标物直接接触，而通过信在遥远的空间，不与目标物直接接触，而通过信息系统（接收电磁波）去获得有关该目标物的信息息系统（接收电磁波）去获得有关该目标物的信息（图片与数据资料）。（图片与数据资料）。v主动遥感：从飞机或卫星向地面发射电磁主动遥感：从飞机或卫星向地面发射电磁波，并接收目标反射的信息。波，并接收目标反射的信息。v被动遥感：利用飞机或卫星运载的传感仪被动遥感：利用飞机或卫星运载的传感仪器，接收地面反射
4、或辐射的电磁波，获取器，接收地面反射或辐射的电磁波，获取目标的图象信息和数据信息。目标的图象信息和数据信息。一、遥感地质调查特点：v大面积同步观测，视域宽广v信息丰富，技术先进v定时、定位观测，提高观测的时效性v投入相对小，综合效益高二、地质填图 地质填图是煤炭普查与勘探最基础的工作，也是最基地质填图是煤炭普查与勘探最基础的工作，也是最基本的技术手段。本的技术手段。它是利用地质学的理论和方法，有目的地它是利用地质学的理论和方法，有目的地在含煤地区进行全面的地表地质研究，调查含煤区的地层、在含煤地区进行全面的地表地质研究，调查含煤区的地层、构造、主煤层和煤质及其它有益矿产情况，为以后的地质构造、
5、主煤层和煤质及其它有益矿产情况，为以后的地质工作指出方向工作指出方向。地质填图的主要成果是编制地质图、地质。地质填图的主要成果是编制地质图、地质剖面图、地层与含煤地层柱状图，作为煤田普查与勘探各剖面图、地层与含煤地层柱状图，作为煤田普查与勘探各个阶段编制设计的重要依据。个阶段编制设计的重要依据。填绘内容：岩层（岩石地层填绘内容：岩层（岩石地层单位）、断层、褶皱、煤层等单位）、断层、褶皱、煤层等填图工作已进入数字化阶段填图工作已进入数字化阶段传统的三大件：传统的三大件：罗盘罗盘 GPS GPS 锤子锤子 笔记本电脑笔记本电脑 放大镜放大镜 数码相机数码相机 手写板手写板数码相机数码相机GPS罗盘
6、罗盘铁锤铁锤放大镜放大镜便携计算机便携计算机 在暴露区或半暴露区，在暴露区或半暴露区，坑探工程坑探工程是不可缺少的勘探技是不可缺少的勘探技术手段。一般术手段。一般坑探工程坑探工程是在地质测图之前进行施工，以便是在地质测图之前进行施工，以便于进行地表地质研究与观察，提高地质图的测绘精度和研于进行地表地质研究与观察，提高地质图的测绘精度和研究程度。究程度。使用的使用的坑探工程坑探工程目的在于：揭露及研究被表土所覆盖目的在于：揭露及研究被表土所覆盖的含的含煤煤地层；进行地层；进行煤煤层的取样与层的取样与煤质煤质的研究；了解的研究；了解煤煤层的层的产状要素及地质构造等。产状要素及地质构造等。坑探工程坑
7、探工程包括探槽、探井、探硐和小窑调查等。包括探槽、探井、探硐和小窑调查等。利用探井可以揭露含利用探井可以揭露含煤煤地层，了解和查明含地层，了解和查明含煤煤层数及层数及层位、层位、煤层煤层厚度和结构、标志层层数和层位，地层产状和厚度和结构、标志层层数和层位，地层产状和构造变化，追索构造变化，追索煤层煤层和标志层露头，以及采取和标志层露头，以及采取煤煤样等。样等。v在表土覆盖较薄地区用人工揭露含煤地层，在表土覆盖较薄地区用人工揭露含煤地层，以便进一步观察、研究。以便进一步观察、研究。v 1.1.探槽：表土层小于探槽：表土层小于3.0m3.0m，垂直地层走，垂直地层走向挖掘的一条槽沟。向挖掘的一条槽
8、沟。三、坑探工程v 2.2.探井：表土层大于探井：表土层大于3.0m3.0m、小于、小于20.0m20.0m，从垂直地面挖掘的探井，揭露地层倾角较从垂直地面挖掘的探井，揭露地层倾角较平缓的地层、煤层。一般沿岩层走向布置，平缓的地层、煤层。一般沿岩层走向布置，配合探槽和地质填图使用配合探槽和地质填图使用。v v3.3.探巷：勘探后期，为研究煤层和采集探巷：勘探后期，为研究煤层和采集煤样而在岩、煤层中开掘的各种巷道煤样而在岩、煤层中开掘的各种巷道（平硐、斜井、立井）。（平硐、斜井、立井）。钻探工程是利用机械传动钻杆和钻头，向地下钻进成直钻探工程是利用机械传动钻杆和钻头，向地下钻进成直径小而深径小而
9、深(从数十米到从数十米到10001000多米，甚至数千米多米，甚至数千米)的园孔，称为的园孔，称为钻孔钻孔。在矿井建设和生产时期也可以在井下巷道中布置钻探在矿井建设和生产时期也可以在井下巷道中布置钻探工程，以解决相关地质问题工程，以解决相关地质问题 钻探工程是勘探中极其重要的手段。钻探工程是勘探中极其重要的手段。其主要原因有以下五点：其主要原因有以下五点：v 在地球物理勘探确定有希望的含煤区，或经过地质预测而推定的含煤区，在地球物理勘探确定有希望的含煤区，或经过地质预测而推定的含煤区，必须依靠钻探去验证、揭露和圈定。必须依靠钻探去验证、揭露和圈定。v 表土覆盖很厚的掩盖地区和老矿区的深部，钻探
10、就成为最重要的手段。表土覆盖很厚的掩盖地区和老矿区的深部，钻探就成为最重要的手段。v 表土含水过多的半沼泽和含煤地层赋存于地表水体下的地区，即使表土表土含水过多的半沼泽和含煤地层赋存于地表水体下的地区，即使表土层很层很薄也不能使用山地工程，其它手段的应用也受到限制，钻探成为重要薄也不能使用山地工程，其它手段的应用也受到限制，钻探成为重要的手段。的手段。v 钻探能够揭露整个含煤地层，取得完整的含煤地层柱状和含煤地层的岩钻探能够揭露整个含煤地层，取得完整的含煤地层柱状和含煤地层的岩性、煤层、煤质、构造、水文地质、工程地质及其它开采技术条件等方面性、煤层、煤质、构造、水文地质、工程地质及其它开采技术
11、条件等方面的资料。的资料。v 大规模生产各种各样的钻探机械及其配套设备，并且大量出现安装在汽大规模生产各种各样的钻探机械及其配套设备，并且大量出现安装在汽车上的轻便钻机，为地质勘探广泛采用钻探工程创造了条件。车上的轻便钻机，为地质勘探广泛采用钻探工程创造了条件。钻孔示意图钻孔示意图一边钻进，一边选一边钻进，一边选择层位提取岩心，择层位提取岩心，对岩心进行测量和对岩心进行测量和描述，获得地质信描述，获得地质信息，然后绘制原始息，然后绘制原始钻孔柱状图。钻孔钻孔柱状图。钻孔到达目标深度并提到达目标深度并提取岩心后，按规定取岩心后，按规定必须对钻孔进行地必须对钻孔进行地球物理测井最后球物理测井最后对
12、钻孔进行技术封对钻孔进行技术封闭，以免给以后煤闭，以免给以后煤矿生产带来突水等矿生产带来突水等隐患。隐患。v缺点：缺点：v 通过钻探只能获取一个点的资料，对通过钻探只能获取一个点的资料，对煤层的赋存状态不能直接进行全面的连煤层的赋存状态不能直接进行全面的连续观测；取出的岩、煤芯有时质量不高，续观测；取出的岩、煤芯有时质量不高，对相邻钻孔间的地质构造的认识带有一对相邻钻孔间的地质构造的认识带有一定的推断性；钻探设备比较笨重，施工定的推断性；钻探设备比较笨重，施工技术也比较复杂，尤其在中、高山地区技术也比较复杂，尤其在中、高山地区施工困难。施工困难。钻探工程由地表往地下钻进一系列钻孔，这些钻孔都是
13、呈网络布钻探工程由地表往地下钻进一系列钻孔，这些钻孔都是呈网络布置的。在网络中垂直岩层走向方向由若干钻孔连成的线称为勘探线。置的。在网络中垂直岩层走向方向由若干钻孔连成的线称为勘探线。用勘探线上的钻孔柱状绘制勘探线剖面图，然后据此再编制其它的地用勘探线上的钻孔柱状绘制勘探线剖面图，然后据此再编制其它的地质平面图，以了解和掌握煤层在地下的赋存状态。质平面图，以了解和掌握煤层在地下的赋存状态。钻孔分类钻孔分类 浅孔浅孔 深孔深孔 直孔直孔 斜孔斜孔 探矿孔又称储量孔探矿孔又称储量孔 构造孔构造孔 水文孔水文孔 水源孔水源孔 取样孔取样孔 井筒检查孔井筒检查孔 定位孔定位孔 验证孔验证孔 l 钻孔的
14、深度从十几米到千米钻孔的深度从十几米到千米,至今世界至今世界上最深的钻孔上最深的钻孔12400米。孔径从米。孔径从33400毫米。工程施工钻的基础桩孔径达毫米。工程施工钻的基础桩孔径达2米多。按深度划分米多。按深度划分,一般一般300米以内称浅米以内称浅孔；孔；300600米称中深孔；米称中深孔；6001500米称为深孔米称为深孔,l500米以上称做超深孔。米以上称做超深孔。l直井：地层倾角直井：地层倾角60，斜井与岩层倾，斜井与岩层倾向相反，与岩层走向尽量垂直向相反，与岩层走向尽量垂直v五、巷探工程五、巷探工程 在井下利用巷道直接探测地质现象。在井下利用巷道直接探测地质现象。巷探工程最大的优
15、点是可以直接观测地质现象、量取地质巷探工程最大的优点是可以直接观测地质现象、量取地质数据、采集样品，而且可以数据、采集样品，而且可以“一巷多用一巷多用”。施工中专门的。施工中专门的探巷一般都采取小断而简易支护的方式、以便减少费用。探巷一般都采取小断而简易支护的方式、以便减少费用。每隔一定距离每隔一定距离布置阶段石门，布置阶段石门，这些石门的挖这些石门的挖掘既提前获得掘既提前获得了所需的地质了所需的地质资料，又是以资料，又是以后生产后生产必需的巷道。必需的巷道。利用岩石、矿体所具有的物理性质（如密度、磁性、电性、弹性利用岩石、矿体所具有的物理性质（如密度、磁性、电性、弹性和放射性等），以及对地球
16、物理场所产生的异常，来寻找矿床和解决和放射性等），以及对地球物理场所产生的异常，来寻找矿床和解决某些地质问题的一种技术手段，简称物探。某些地质问题的一种技术手段，简称物探。物探方法物探方法井下物探：超前物探、坑探仪井下物探：超前物探、坑探仪重力勘探重力勘探地面物探地面物探磁法勘探磁法勘探 测井方法测井方法电法勘探电法勘探 地震勘探地震勘探 咖玛测井咖玛测井视电阻率测井视电阻率测井 自然电位测井自然电位测井v在新井开凿之前，为了正确掌握井筒剖面，编在新井开凿之前，为了正确掌握井筒剖面，编制施工设计方案，一般要求施工制施工设计方案，一般要求施工井筒检查钻孔井筒检查钻孔。v在井底车场、硐室和运输大巷
17、开凿之前，为了在井底车场、硐室和运输大巷开凿之前，为了准确确定工程的层位和方向，有时需要布置准确确定工程的层位和方向，有时需要布置层层位控制钻孔位控制钻孔。v一、井筒检查钻孔一、井筒检查钻孔v（1 1）井筒检查钻孔的布置原则）井筒检查钻孔的布置原则v 立井检查钻孔的布置原则如图立井检查钻孔的布置原则如图8-10所示。所示。v水文地质条件简单水文地质条件简单时，一般布置在主、副井筒中心时，一般布置在主、副井筒中心连线的中点。连线的中点。v水文地质条件中等水文地质条件中等时，除在两井筒中心连线的中点时，除在两井筒中心连线的中点布置一个检查孔外，还应在其延长线上的任意一端，布置一个检查孔外，还应在其
18、延长线上的任意一端，增加一个检查孔，该孔位置距离邻近井筒中心增加一个检查孔，该孔位置距离邻近井筒中心1025m为宜。为宜。v水文地质条件复杂水文地质条件复杂时，一般在井筒两侧都应有检查时，一般在井筒两侧都应有检查孔控制，其数目视具体情况而定。孔控制，其数目视具体情况而定。v独立井筒独立井筒或或两个井筒间距超过两个井筒间距超过50m时，检查孔布置时，检查孔布置在井筒圆周围，距井筒中心距离以在井筒圆周围，距井筒中心距离以1025m为宜。为宜。v除检查岩溶或特殊施工需要外，检查孔不得布置在除检查岩溶或特殊施工需要外，检查孔不得布置在井筒圆周以内和井底车场上方井筒圆周以内和井底车场上方。在终孔深度以内
19、，最。在终孔深度以内，最大偏斜位置距离井壁不得小于大偏斜位置距离井壁不得小于5m，以免日后井巷淋，以免日后井巷淋水。但当采用钻井法施工时，检查孔应布置在距井筒水。但当采用钻井法施工时，检查孔应布置在距井筒中心中心1m范围以内。范围以内。图图7-1 竖井检查孔竖井检查孔布置布置v检查孔的终孔深度检查孔的终孔深度应达到井筒落底标高以下，在可应达到井筒落底标高以下，在可能情况下，应打到未来延深水平。能情况下，应打到未来延深水平。v在设计井筒周围在设计井筒周围25m内已有施工钻孔内已有施工钻孔，或已掌握地，或已掌握地质及水文地质情况，能提出满足施工要求的预想地质质及水文地质情况，能提出满足施工要求的预
20、想地质剖面图时，剖面图时，可以不打检查钻孔可以不打检查钻孔。v 斜井检查钻孔的布置原则如图斜井检查钻孔的布置原则如图7-2所示。所示。v 斜井检查钻孔应打出一条斜井检查钻孔应打出一条平行井筒中心线的完整地平行井筒中心线的完整地质剖面质剖面，该剖面位置距井筒中心线以，该剖面位置距井筒中心线以1025m为宜。为宜。v 两个相互平行、间距不大于两个相互平行、间距不大于50m的斜井，检查孔应的斜井，检查孔应布置在它们中间的平行线上布置在它们中间的平行线上。v 斜井检查孔斜井检查孔一般不少于一般不少于3个个，其中第一个钻孔，其中第一个钻孔应布置在煤层露头附近，最后一个钻孔布置在斜应布置在煤层露头附近，最
21、后一个钻孔布置在斜井落底与平巷连接处附近。井落底与平巷连接处附近。v生产矿井斜井延深时，一般不少于两个检查孔。生产矿井斜井延深时，一般不少于两个检查孔。v 检查孔的终孔深度，应达到该孔所在处斜井底板检查孔的终孔深度，应达到该孔所在处斜井底板标高以下。标高以下。v 平硐检查钻孔的布置原则与斜井基本相同。平硐检查钻孔的布置原则与斜井基本相同。图图7-2 斜井检查孔斜井检查孔布置布置v（2 2）井筒检查钻孔的勘探要求）井筒检查钻孔的勘探要求v重点应围绕重点应围绕水文地质水文地质和和工程地质工程地质这个核心：这个核心：v 井筒穿过的表土层、岩层和煤层的物理力学性质、厚井筒穿过的表土层、岩层和煤层的物理
22、力学性质、厚度和埋藏深度，度和埋藏深度，尤其要注意松散层的底砾岩、流砂层，基尤其要注意松散层的底砾岩、流砂层，基岩风化带，断层破碎带的深度和工程地质特征，以及煤与岩风化带，断层破碎带的深度和工程地质特征，以及煤与瓦斯突出的危险性。瓦斯突出的危险性。v 井筒穿过的含水层的层数、岩性、厚度、埋藏深度、井筒穿过的含水层的层数、岩性、厚度、埋藏深度、裂隙和岩溶的发育程度，以及各含水层的水量、水位、水裂隙和岩溶的发育程度，以及各含水层的水量、水位、水质和地下水动态。质和地下水动态。采用特殊凿井时，还应补充地下水的流采用特殊凿井时，还应补充地下水的流向、流速和水温资料。向、流速和水温资料。v钻孔终孔后，应
23、及时提交井筒检查孔竣工报告书，其中包钻孔终孔后，应及时提交井筒检查孔竣工报告书，其中包括简要括简要文字说明和图件、附表文字说明和图件、附表三部分。三部分。图图7-3 井筒检查孔井筒检查孔地质剖面地质剖面v二、层位控制钻孔二、层位控制钻孔v原则：原则：为了使井底车场、硐室、运输大巷布置在工程地质条件良好的为了使井底车场、硐室、运输大巷布置在工程地质条件良好的岩层中，有利运输，便于与煤层联络，在地质构造复杂，煤、岩层厚岩层中，有利运输，便于与煤层联络，在地质构造复杂，煤、岩层厚度和产状变化较大，邻近勘探钻孔资料准确度较差的情况下，应布置度和产状变化较大，邻近勘探钻孔资料准确度较差的情况下，应布置层
24、位控制钻孔。层位控制钻孔。v目的和任务：查明巷道所在水平的煤岩层的层位、分布、厚度和岩性，目的和任务：查明巷道所在水平的煤岩层的层位、分布、厚度和岩性，以及构造等地质条件，以满足井底车场、硐室和运输大巷等主要开拓以及构造等地质条件，以满足井底车场、硐室和运输大巷等主要开拓工程设计与施工的需要。工程设计与施工的需要。v层位控制钻孔一般应层位控制钻孔一般应布置在初步设计拟定的工程轴线的平行线上布置在初步设计拟定的工程轴线的平行线上，不不得布置在硐室或运输大巷的正上方得布置在硐室或运输大巷的正上方。v施工要求可参照井筒检查孔要求执行。施工要求可参照井筒检查孔要求执行。v层位控制孔的布置条件：层位控制
25、孔的布置条件：p354v 概念：概念：v为了查明采区准备、巷道掘进和工作面回采过程中影响为了查明采区准备、巷道掘进和工作面回采过程中影响生产的地质问题，所进行的局部性勘探工作，称为生产的地质问题，所进行的局部性勘探工作，称为矿井矿井生产勘探生产勘探。v它贯穿于煤矿开采的整个过程，是矿井地质一项经常性它贯穿于煤矿开采的整个过程，是矿井地质一项经常性的任务。的任务。v 主要任务：主要任务：v采区准备期间的生产勘探采区准备期间的生产勘探，主要是搞清采区地质构造形态、主要是搞清采区地质构造形态、煤层赋存状况，使采区布置合理，施工安全顺利。煤层赋存状况，使采区布置合理，施工安全顺利。v巷道掘进期间的生产
26、勘探，巷道掘进期间的生产勘探，主要是圈定不稳定薄煤层的可主要是圈定不稳定薄煤层的可采范围，查清断层情况，寻找断失翼煤层，为巷道掘进指采范围，查清断层情况，寻找断失翼煤层，为巷道掘进指明正确方向。明正确方向。v回采期间的生产勘探，回采期间的生产勘探，主要是查明不稳定煤层的薄化带和主要是查明不稳定煤层的薄化带和影响工作面连续推进的各种中小型地质构造，以保证回采影响工作面连续推进的各种中小型地质构造，以保证回采工作的顺利进行和煤炭资源的充分回收。工作的顺利进行和煤炭资源的充分回收。v 特点：特点：v（1）直接为采掘工程服务，勘探任务单纯，解决问）直接为采掘工程服务，勘探任务单纯，解决问题具体，因此熟
27、悉生产过程，了解采掘要求，是作好题具体，因此熟悉生产过程，了解采掘要求，是作好生产勘探的关键。生产勘探的关键。v（2）勘探工程布置要灵活机动、因地制宜，强调其）勘探工程布置要灵活机动、因地制宜，强调其针对性和实用性，在基本满足沿剖面布置勘探工程的针对性和实用性，在基本满足沿剖面布置勘探工程的前提下，不宜苛求其规则性和勘探网度。前提下，不宜苛求其规则性和勘探网度。v（3）矿井生产勘探手段，除了开采深度较浅，且地）矿井生产勘探手段，除了开采深度较浅，且地质问题距巷道较远的情况下采用地面钻探外，质问题距巷道较远的情况下采用地面钻探外，一般均一般均采用井下钻探和井下物探。采用井下钻探和井下物探。在井下
28、钻探不能解决地质在井下钻探不能解决地质问题时，才考虑使用巷探，但应注意一巷多用。问题时，才考虑使用巷探，但应注意一巷多用。v（4）矿井生产勘探勿需详细的勘探设计，只需提出）矿井生产勘探勿需详细的勘探设计，只需提出一份简单说明勘探目的、要求和数量的勘探任务书，一份简单说明勘探目的、要求和数量的勘探任务书，报请主管部门批准后，再作一单项勘探工程设计，即报请主管部门批准后，再作一单项勘探工程设计，即可施工。可施工。v生产勘探竣工后，勿需提交专门报告，只需利用其修生产勘探竣工后，勿需提交专门报告，只需利用其修改图件，编制和补充地质说明书。改图件，编制和补充地质说明书。v 生产勘探方法：生产勘探方法：v
29、采区准备期间的生产勘探采区准备期间的生产勘探，主要是搞清采区地质构造形态、主要是搞清采区地质构造形态、煤层赋存状况，使采区布置合理，施工安全顺利。煤层赋存状况，使采区布置合理，施工安全顺利。v巷道掘进期间的生产勘探巷道掘进期间的生产勘探，主要是圈定不稳定薄煤层的可主要是圈定不稳定薄煤层的可采范围，查清断层情况，寻找断失翼煤层，为巷道掘进指采范围，查清断层情况，寻找断失翼煤层，为巷道掘进指明正确方向。明正确方向。v回采期间的生产勘探回采期间的生产勘探，主要是查明不稳定煤层的薄化带和主要是查明不稳定煤层的薄化带和影响工作面连续推进的各种中小型地质构造，以保证回采影响工作面连续推进的各种中小型地质构造，以保证回采工作的顺利进行和煤炭资源的充分回收。工作的顺利进行和煤炭资源的充分回收。
