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在鉆探施工過程中,工人大部分情況下是依靠感覺和經驗而獲得鉆進特征,通過對鉆進狀態的判斷來采取用來調整操作的措施。這種主觀性的方法需要鉆工具有足夠的工作經驗和豐富的專業知識,不能輕易掌握并且很難形成標準化操作。近年來,通過利用科學技術研究和對外技術合作,通過各傳感儀鉆進參數探測系統可以及時準確地掌握鉆桿旋轉速度,鉆進進尺速度,鉆桿扭矩,鉆進壓力,進、返水量,泵壓,孔深,泥漿粘度、密度和酸堿度等鉆進參數,依據這些參數,鉆工可及時、準確地調整操作。不僅大大降低工人勞動強度,還可提高鉆進質量和工作效率。隨著煤田地質勘探技術的提高,該技術得到越來越廣泛的應用。
2地球物理勘探
在當前煤田地質勘探工作中,地球物理勘探是必不可少的技術手段之一。地球物理勘探主要是用物理方法來勘測地殼上部巖石、構造等來澄清地質問題,尋找有用礦產的新興科學,是根據地質體的物理性質差異,借助一定裝置和專門的儀器來探測其物理量分布規律。地球物理勘探常利用的巖石物理性質有:密度、磁導率、電導率、彈性等。與此相應的勘探方法有:重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探等。
2.1電法勘探電法勘探是根據巖石及礦石電學性質如導電性、電化學活動性、電磁感應特性和介電性等電學性質差異,借助專門的儀器設備觀測和研究地球物理場的變化及分布規律,來找礦和研究地質構造的一種地球物理勘探方法。其主要特點是利用的場源形式多、方法變種多、解決的地質問題多,工作領域寬廣。
2.2地震勘探地震勘探是地球物理勘探中重要的技術手段之一,是通過利用地下介質彈性和密度的差異,通過觀測和分析大地對人工激發地震波的響應,推斷地下巖層的性質和形態的地球物理勘探方法,目前采用最多的是高分辨地震勘查技術。高分辨地震勘查技術通過采用高分辨二維地震、三維地震、多波多分量震等方法,來查明斷層落差,圈定煤層分叉合并區、巖漿巖對可采煤層的影響范圍及陷落柱分布情況等。
2.3重力勘探重力勘探是測量與圍巖有密度差異的地質體在其周圍引起的重力異常,以確定這些地質體存在的空間位置﹑大小和形狀﹐從而對工作地區的地質構造和礦產分布情況作出判斷的一種地球物理勘探方法。重力勘探具有成本低、深度大、輕便快捷獲得煤田地質資料的優點。
2.4磁法勘探通過觀測和分析由巖石、礦石磁性差異所引起的磁異常,進而研究地質構造和礦產資源(或其它探測對象)的分布規律的一種地球物理勘探方法。在地面磁法勘探中,一般是布置一系列的平行等距的測線,垂直于被尋找的對象(礦體等)的走向,在每條測線上按一定距離設置測點,在測點上測地磁場垂直分量的相對值,測線距與測點距之比從10﹕1到1﹕1。在煤田地質勘探中,煤礦與周圍巖石的磁性具有明顯差異而發生磁異常,地面儀器接收到磁異常后形成數據資料進行保存,然后對該資料進行分析和研究,即可推斷出隨測區域煤礦的分布規律。
2.5地球物理測井地球物理測井是運用物理學的原理和方法,使用專門的儀器設備,沿鉆井(鉆孔)剖面測量巖石的物性參數,了解井下地質情況,從而發現煤層、金屬、非金屬、放射性等礦藏資源。這是煤田地質勘探中不可缺少的手段。巖石和礦物有不同的物理特性,如導電特性、聲波特性、放射性等。在地球物理勘探中相應地建立了多種測井方法,如電法測井、聲波測井、放射性測井和氣測井等。
3煤田地質勘探中的遙感技術
目前,在地質勘探中已經形成了煤炭遙感技術體系,遙感技術被應用的領域日趨廣泛,如在煤炭資源調查、煤層氣資源評價以及煤礦區環境評價,水害防治和監測等方面都得到了應用。煤炭資源遙感技術主要是通過應用航天遙感、航空遙感、地面遙感測試等技術,對地下煤炭資源進行調查和評價,以得到煤炭資源開發利用的可靠信息。遙感技術具有高效率、低成本、層次性、時相性、波段性以及較強綜合性等特點,是調查和評價煤炭資源的重要技術手段。隨著遙感技術的進步,遙感傳感器種類也不斷增多,同時,還提高了遙感圖像分辨率,使遙感數據處理和信息提取技術也得到一定程度的發展。可見,遙感技術有著日益廣闊的發展和應用前景,在煤田地質勘探中,調查煤炭資源的遙感探測模式和技術方法逐步得到完善。
4綜合勘探方法
由于大部分情況下勘探區地形地質條件和物理性質等復雜,一種簡單的勘探技術很難使勘測結果達到十分精確的水準。因此,根據煤礦區的地形地質條件、構造復雜程度等,可以合理選取多種勘探手段,統籌各項勘查工程布置,將得出的各種地質信息進行綜合分析,從而提高地質報告的質量。也就是將鉆探技術、物探技術、遙感技術以及測井等技術手段相結合,在勘探區內,運用得出的重磁資料推定煤系的分布范圍;用高分辨率數字地震控制斷層、褶皺和其它異常體的發育;用鉆探結合測井方法驗證地震勘探結果,并重點控制煤層的變化。煤田地質勘探技術手段多種多樣,每一種勘探方法都有自己的作用和使用條件,應結合工作實踐的具體情況選取適當的方法進行運用,以提高煤田地質勘探的工作效率。
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【關鍵詞】煤田;地質鉆探;孔內事故;質量控制
1 煤田地質鉆探施工特點簡析
熟練掌握煤田鉆探施工特點是開展全過程質量控制的先決條件。在煤田地質鉆探施工實踐中,運用鉆機作業時,多采取單機操作。同時,在鉆探施工中,要使用組合鉆具、發電機組、鉆機以及泥漿泵等施工機械完成鉆探任務。而且,在鉆探過程中,還須以鉆塔為依托,并于井場或者鉆場的上方實施鉆塔搭設,使其能夠與鉆探運用的鉆機卷揚機兩者協調配合,以便結合鉆探實際進行鉆具合理升降,滿足鉆探的實際要求。此外,煤田地質鉆探施工質量還受到煤田地層以及鉆探施工人員的技術水平、素質等環境、人員因素的影響,發生孔內事故的概率非常高?;诖耍诿禾镢@探過程的質量管理實踐中,應根據其鉆探施工特點與實際,扎根于機組,針對鉆探施工各環節的質量問題、事故進行有針對性地分析與控制,強化煤田地質鉆探全過程的質量控制。
2 煤田地質鉆探施工全過程質量控制
2.1 強化鉆探施工前的準備工作
(1)加強鉆探施工人員的教育培訓。鉆探施工人員是整個地質鉆探施工的核心因素,其施工技術水平與素質嚴重影響著鉆探施工質量。首先,要對鉆探施工人員實施必要的崗前培訓,結合實際情況,加強對鉆探施工中所運用的技術工藝的分析,并對鉆探施工中可能產生的質量問題與事故進行分析,強化鉆探施工人員的技術素質與質量意識,使其在施工中能夠自覺加強施工質量控制。其次,要實施必要的職業道德教育與安全教育,使其能夠自覺規范施工行為,保障鉆探施工質量與安全。再次,要積極鼓勵鉆探施工人員熟練掌握新技術工藝以及新鉆探設備的使用方法,能夠在鉆探實際中加以運用,提升鉆探施工質量。此外,在鉆探施工之前,還需對施工人員,如鉆工、技術人員以及管理人員等進行合理的分配,確保鉆孔測量、原位測試以及室內試驗各個環節中的人員分配科學合理,具有層析性。
(2)強化鉆探機械設備的質量管理。一方面,在巖心管、鉆桿、泥漿泵以及鉆機等鉆探機械設備的購置與安裝過程中,確保各機械設備性能良好,施工用設備質量可靠。另一方面,加強對鉆探施工機械設備的預防性投入,即實施必要的機械設備維修與養護管理,確保設備完好,能夠正常運轉,加強設備質量保障,延長鉆探機械設備的使用壽命。
(3)現場踏勘與技術交底。在地質鉆探施工之前,要進行必要的現場踏勘,了解鉆探施工周圍的環境,對電源接入、供水情況等進行充分地了解,為設備進場與鉆機定位做好準備。同時,還需組織鉆探施工中記錄員、泵工、鉆工等進行技術交底,檢查驗收安全防護措施與設施,并積極成立QC小組,結合質量目標,加強鉆探施工質量檢測。
2.2 優化鉆探施工過程中的質量控制
煤田地質鉆探是一個流水作業過程,在鉆探施工中,必須加強各環節的質量控制,積極建立鉆探施工質量責任機制,強化各崗位與各環節的質量控制。同時,煤田地質鉆探隊要強化各部門的緊密協調與配合,如實驗室要針對取芯數量與質量對野外作業或室內相關部門進行及時反饋等。同時,煤田地質鉆探施工機組應充分重視各工種之間的協調配合,做好交接班工作,嚴格加強鉆探施工過程中的質量把關。在鉆探施工過程中,還應高度重視施工中事故處理以及合理選用清洗液,加強質量控制:
(1)孔內事故處理??變仁鹿适敲禾锏刭|鉆探施工中常常發生的事故,在質量管理與控制中,必須要加強對孔內事故的防控處理。通常而言,在煤田鉆探施工中,正常鉆進時忽然不進尺,或鉆進過程中回轉阻力驟然增加,鉆具回轉時突然變輕等斷脫鉆具與埋鉆,燒鉆事故的產生,都可能發生孔內事故?;诖?,在鉆進施工中的孔內事故處理中,首先要明確斷頭所屬地層及其深度、內外徑尺寸等,再進行孔內事故處理。對于斷頭事故而言,在下鉆時,錐子應平穩、緩慢,防止對事故頭產生沖擊(錐子在錐入過程中通常會多下移8cm左右);對于比較的燒鉆或者埋鉆事故而言,可借助千斤頂進行起拔,但必須確保頂座墊穩,在頂力相對較大的情況下,可每頂10cm左右,可稍作停頓再繼續頂??傊?,在孔內事故處理過程中,要重點處理好“錐、提、吊、打、擴、反頂、破”等環節,強化孔內事故防控,優化質量控制。
(2)清洗液合理選用。在煤田鉆探施工中,選用的清洗液的流變性與粘度對煤田地質鉆探中鉆進速度具有決定性的影響。煤系地層的鉆進過程中,選用的清洗液粘度過低,在縮徑、松軟等底層的鉆進時易產生漏失現象;若粘度過高,容易造成泥包鉆頭等問題,唯有粘度合適,才能夠使孔壁穩定。基于此,在煤田地質鉆探施工中,對于不同地層,要進行具體分析,選用粘度合適的清洗液。此外,在鉆進施工中,對于破損地層,如縮水地層或者是遇水膨脹的地層,在鉆進施工中,應做到泵量與間隙小、轉速適中,以便孔壁中的漿液形成保護膜,實現護壁效果。最后,在鉆進時,可通過摸漿液的方式進行仔細觀察,對漿液的粘度進行正確判斷,再根據地層結構與孔內具體體情況進行鉆進,確保鉆進施工質量。
2.3 注重鉆探施工后的質量持續改進
質量監督檢查是煤炭地質鉆探質量控制與管理中不可或缺的環節。在煤田地質鉆探施工過程中或者施工結束后,QC小組首先要進行設備與管理的自查自改,以此為基礎,對煤田地質鉆探施工的鉆進進度、鉆進施工質量等進行綜合評價,有機結合定性與定量質量評估方式,對鉆探產品質量實施合理評價,并針對其中的質量問題,提出有效的整改意見,積極開展反復的質量整改與排查工作,從而在持續質量改進工作中,全面提升煤田地質鉆探過程質量控制水平。
綜上可見,在煤田的地質鉆探過程中,影響鉆探施工質量的因素多種多樣,在鉆探過程的質量控制中,必須樹立“全過程質量控制”的理念,加強施工前的人員培訓與分配、設備質量控制,制定質量責任機制,強化施工過程中的質量管理,突出事故處理,加強清洗液粘度控制,并實施質量的持續排查,全過程控制鉆進產品質量,以促進煤炭工業的良性發展。
參考文獻:
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M.Rocha提出的整體取芯法是采用百分之百優質巖芯的有效方法。其操作步驟是:先用N級鉆頭鉆進至需要整體取芯的深度,改用26mm小口徑鉆頭繼續鉆進,深度與N級巖芯管長度相當,最多可達1.5m。鉆完后摻入一根鋼桿,并用水泥漿或環氧樹脂澆注固定,做好方位標記。待凝固后,仍用標準巖芯管鉆進取芯。取出的巖芯是由預埋鋼桿串聯起來的環狀巖芯,巖體中不連續面的寬度、方位均能從巖芯上準確地反映出來。此法已經實踐證明有效,主要缺點是進度慢,成本高,難以普遍使用。在現有實際鉆探工藝中,繩索取芯法能夠大大地提高巖芯采取率,但實際施工證明繩索取芯法在松軟地層施工對工人的技術水平要求非常高,2013年伊犁州尼勒克縣喀拉圖拜某繩索取芯鉆機在13.50m厚(偽厚)煤層中連續多次折斷鉆桿,前后事故處理長達93天,造成巨大的經濟損失,因此在煤田地質鉆探施工中多采用普鉆取芯,其提高巖芯采取率的方法有限,主要以縮短進尺長度、增加提鉆次數為主,以投放石子等卡住巖芯為輔,這樣以犧牲鉆探效率有限地提高巖芯采取率的方法并不值得提倡。
二、巖芯采取率對RQD值的實際影響
因為要達到百分之百的采取率存在技術上的困難,因此有必要探討在達到規范規定的采取率的情況下,對RQD值的實際影響。如下表,伊犁某地區某鉆機在侏羅紀地層施工5個孔巖芯采取率(達到規范要求標準)與RQD值對照表。由上表可知,在巖芯采取率達到規范規定的要求時,在沒有構造的情況下,同一鉆機施工的巖芯的采取率對RQD值的影響在一個很小的范圍,經過分析認為這是因為巖芯在損失不大的情況下(巖芯采取率達到規范要求),損失的巖芯主要為易破碎巖芯,其對RQD值的影響不顯著。
三、非標準鉆探與標準鉆探對RQD值的影響
在煤田地質鉆探施工中普鉆一般通過雙套DMD(鉆頭內徑:58mm)采取煤芯提高煤樣采取率,單套采取巖芯提高進尺效率,但這樣對提高巖芯的采取率和準確測量巖芯的RQD值不利,我們在同一單斜構造(地質條件相似)施工場地分別找到3個鉆井隊(河南四隊,鉆機型號:TX-1000,鉆頭種類:復合片鉆頭,鉆頭規格:直徑98mm;陜煤194隊,鉆機型號:XY-6,鉆頭種類:合金鉆頭,鉆頭規格:直徑98mm;東北107隊,鉆機型號:1600,鉆頭種類:復合片鉆頭,鉆頭規格:直徑98mm),進行了非標準鉆具和規范規定的標準鉆具對砂礫巖、粗砂巖、中砂巖、細砂巖和粉砂巖層進行了鉆進對比實驗,實驗內容是在鉆機施工鉆進過程中分別在三個鉆孔鉆探施工到達某巖性穩定層時,先用普通單套巖芯管鉆探取芯10m,然后換上雙套DMD巖芯管、金剛石鉆頭取芯10m,得到相應的RQD值,實驗數據如下:通過數據我們得出以下結論:
1.用非標準單套方式取芯與采用規范規定的標準取芯方式相比,總體上RQD值偏低,以三個施工單位各巖性RQD平均值如下圖:
2.巖性的不同會較大地影響到非標準單套方式取芯測得的RQD值準確度,以三個施工單位各巖性RQD平均值來看,不同巖性測得的RQD值非標準單套方式取芯相比標準方式取芯損失的比例是不一樣的。其中粗砂巖RQD值損失率達到73%(損失率=(標準RQD值-非標準RQD值)/標準RQD值),研究其原因是因為該地區粗砂巖膠接松散,在外力的作用下容易破碎。如果引入一個修正參數λ來表達標準RQD值(X)與非標準RQD值(Y)的關系,那么X=λY就有這樣的規律,λ>1,且Y值越小,則λ越大,因此巖性的軟硬、膠接程度會很大程度上影響非標準取芯方式獲得的RQD值準確度。
3.各個鉆機取芯工藝的不一致,回次取芯長度的不同,泥漿的使用不一樣,因此,各鉆機獲得的RQD值損失率差異較大,以砂礫巖為例,河南四隊RQD值損失率為22.72%,陜煤194隊RQD值損失率為34.36%,東北107隊RQD值的損失率為39.21%,通過現場分析得知,除開鉆探設備和取芯工藝不一致外,東北107隊在做本次實驗時回次取芯長度較大也是其RQD值損失率較大的一個重要原因。
四、結論
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關鍵詞::煤田地質勘探;技術特點;常見問題及分析;改進措施
中圖分類號:P62文獻標識碼: A
隨著科學發展觀、可持續發展等理念的逐步落實,我國正在不斷地優化資源結構,但是據有關專家調查:到21世紀中期,我國的能源結構依舊以煤炭資源為主,而且對國民經濟發展和社會發展有重大影響。而在國民經濟的發展過程中煤田地質勘查扮演著十分重要的角色。因此煤田地質勘查工作是優化我國煤炭資源結構的重要舉措。為了保證我國煤炭工業健康、持續、高效的發展,我們需要建立科學的煤田地質勘查,充分考慮煤層儲量、開采條件等地質條件,以確??辈楣ぷ黜樌瓿?。因此,煤田地質勘查是煤炭工業發展的前提和保障。
1.我國煤炭地質勘探的主要技術
我國煤炭地質勘探技術目前整體水平處于國際先進地位。主要表現為:
(1)高分辨地震勘查技術:采用高分辨二維地震、三維地震、多波多分量地震等方法,可以查明斷層落差,圈定煤層分叉合并區、巖漿巖對可采煤層的影響范圍及陷落柱分布情況,劃分奧陶系灰巖巖溶裂隙發育帶等。
(2)重磁電及地質雷達勘查技術:采用瞬變電磁法勘探、高精度磁法勘探、高精度重力勘探、直流電法勘探(含高密度電法勘探)、地質雷達探測、頻率域電磁法勘探等方法進行勘探。廣泛應用于煤田地質勘探、石油地質勘探和地下水勘探等資源勘探領域。進行斷裂、褶曲、沉積盆地和陷落柱等地質構造的探測;圈定巖溶發育帶、地下河、含水裂隙帶等隱伏地質體或地質構造;礦山采空區和空洞等異常體的工程勘查。
(3)測井勘查技術:采用電、聲、核系列物理參數測井,水文測井及煤層氣測井等技術。可精確為煤層定厚、定深;非煤系地層定厚、定深。常應用于煤巖層定性、定深、定厚;煤巖層力學性質分析,煤層炭灰水分析,煤層沙泥、水分析等。
(4)遙感技術:應用航天遙感、航空遙感(微波、紅外、可見光)、地面遙感測試技術。進行煤炭資源評價、煤層自燃遙感探測以及城市地籍信息系統建立等。
2 煤田地質勘探的內容
煤田地質勘探主要包括三項內容:一是煤田地質勘探階段。二是煤田地質勘探類型。三是儲量級別和儲量分類。
2.1 煤田地質勘探階段
該階段工作劃分為四個階段:預查階段、普查階段、詳查階段、勘探階段。
2.1.1 預查階段
預查應在煤田預測或區域地質調查的基礎上進行,其任務是尋找煤炭資源。預查的結果,要對所發現的煤炭資源是否有進一步地質工作價值做出評價,并計算。預查發現有進一步工作價值的煤炭資源時,一般應繼續進行普查;預查未發現有進一步工作價值的煤炭資源,或未發現煤炭資源,都要對工作地區的地質條件進行總結。
2.1.2 普查階段
普查是在預查的基礎上,或已知有煤炭賦存的地區進行。
2.1.3 詳查階段
詳查是為礦區總體發展規劃提供地質依據。凡需要劃分井田和編制礦區總體發展規劃的地區,應進行詳查。
2.1.4 勘探階段
勘探的任務是為礦井建設可行性研究和初步設計提供地質資料,一般以井田為單位進行。
2.2 煤田地質勘探類型、煤田地質勘探分兩種類型
2.2.1 構造復雜程度
它又劃分為四種類別:一是簡單構造:含煤地層沿走向、傾向的產狀變化不大,斷層稀少,沒有或很少受巖漿巖的影響。二是中等構造。含煤地層沿走向、傾向的產狀有一定變化,斷
層較發育,有時局部受巖漿巖的一定影響。三是復雜構造。含煤地層沿走向、傾向的產狀變化很大,斷層發育,有時受巖漿巖的嚴重影響。四是極復雜構造。含煤地層的產狀變化極大,斷層極發育,有時受巖漿巖的嚴重破壞。
2.2.2 煤層穩定程度
它又劃分為四種類型:
(1)穩定煤層。煤層厚度變化很小,變化規律明顯,結構簡單至較簡單;煤類單一,煤質變化很小。全區可采或大部分可采。
(2)較穩定煤層。煤層厚度有一定變化,但規律性較明顯,結構簡單至復雜;有兩個煤類,煤質變化中等。全區可采或大部分可采??刹煞秶鷥群穸燃懊嘿|變化不大。
(3)不穩定煤層。煤層厚度變化較大,無明顯規律,結構復雜至極復雜;有三個或三個以上煤類,煤質變化大。包括:煤層厚度變化很大,具突然增厚、變薄現象,全區可采或大部分可采;煤層呈串珠狀、藕節狀,一般連續,局部可采,可采邊界不規則;難以進行分層對比,但可進行層組對比的復煤層。
(4)極不穩定煤層。煤層厚度變化極大,呈透鏡狀、雞窩狀,一般不連續,很難找出規律,可采塊段分布零星;或為無法進行煤分層對比,且層組對比也有困難的復煤層;煤質變化很
大,且無明顯規律。
3 儲量級別和儲量分類
3.1 傳統的儲量級另I】與分類
傳統儲量分級為A、B、C、D四級,各級有相應的標準。其中A、B級為高級儲量。傳統儲量分類為:一是地質儲量(生產礦井總儲量)=能利用儲量+暫不能利用儲量。二是能利用儲量=遠景儲量(D級)+工業儲量(A+B+C級)。三是工業儲量=可采儲量+設計損失量。
3.2 現用的、與國際接軌的儲量分類
一是現用的、與國際接軌的固體礦產資源/儲量有具體的分類方案。二是儲量地質可靠程度分類。地質可靠程度反映了礦產勘查階段工作成果的不同精度,分為4種:預測的:預查階段后估算的預測資源量;推斷的:普查階段后估算的推斷資源量,可信度較低;控制的:詳查階段后估算的控制資源量,可信度較高;探明的:勘探階段后估算的探明資源量,可信度高。三是可行性評價。分為三個階段:
(1)概略研究:對礦床開發經濟意義的概略評價,缺乏準確參數和詳細資料,其目的是為了確定投資機會;
(2)預可行性研究:對礦床開發經濟意義的初步評價,其結果可為是否下一步進行勘探或可行性研究提供決策依據;
(3)可行性依據:對礦床開發經濟意義的詳細評價,其結果可為對擬建項目技術經濟可靠性提供投資決策依據。
經濟意義的分類。經過對礦產資源不同階段的可行性評價,對其經濟合理性進行劃分,共分四類:
(1)經濟的:其數量和質量是依據市場價格確定的生產指標計算的。開采時技術上可行、經濟上合理、環境等允許,滿足投資回報;
(2)邊際經濟的:開采不經濟,接近盈虧邊界,只有將來改善技術、經濟環境等條件或政府扶持下可變成經濟的;
(3)次邊際經濟的:開采是不經濟的或技術上不可行,需大幅提高礦產品價格、或技術進步、降低成本方能變為經濟的;
(4)內蘊經濟的:僅有概略研究,不確定因素太多,無法區分其經濟意義。
(5)儲量分類。其分類依據是地質可靠程度、經濟意義。
3.3 礦井地質勘探
其主要內容包括:一是礦井地質勘探的任務、特點。二是礦井地質勘探分類為解決煤礦建設和生產中所遇到的地質問題、提高儲量級別、增加可采儲量、保證生產正常持續和安全生產所進行的一切地質勘探工作。
4 礦井地質勘探的任務、特點
4.1 任務
一是新井開工前查明井筒、井底車場、主要大巷所在地的地質情況及水文工程地質情況;二是新水平開拓區設計前,查明地質構造、煤層及水文地質情況,提高勘探程度和儲量級別;
三是開采過程中解決工程中所遇到地質問題。
4.2 特點
與煤田地質勘探相比具以下特點:(1)繼承性、補充性;(2)直接為采掘生產服務;(3)針對性、局部性;(4)資料豐富、手段多樣。
5 礦井地質勘探分類
按照勘探目的不同,分為五類:
(1)建井地質勘探。井筒簡稱鉆孔:核實井筒地質剖面、構造、水文與工程地質等。包括立井、斜井、平峒。
(2)礦井資源勘探。解決煤礦生產過程中的煤炭資源問題。包括開拓延伸煤炭資源升級、生產過程中煤炭儲量因地質問題而發生變化,以及找煤等。
(3)礦井補充勘探。是生產礦井為解決原勘探程度不足進行的補充性地質勘探。
(4)生產勘探。主要解決影響采區、掘進安全生產、煤層變化等地質問題,是經常性、直接為采掘生產服務的勘探。
(5)礦井工程勘探。是根據專項工程要求進行的勘探,如查明老采空區、邊界斷層、確定找煤方向等。
6 結語
根據地形、地質和物性等條件,合理選擇勘探手段,統籌布置各項工程,嚴格工程施工順序,綜合研究各種地質信息,提交高質量地質報告,這就是近年來逐漸完善的煤炭資源綜合勘探方法,具有明顯的技術經濟效益。
作者簡介:
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關鍵詞:煤田地質;地質勘查;煤質工作
中圖分類號: F407 文獻標識碼: A
1煤質工作在煤田地質勘探中的作用
首先,是勘探部門必須提供的地質資料。為確保煤炭質量,相關地質勘探部門需提供詳細、準確的勘探資料,以便于礦井設計、施工開采過程中,確保煤質措施。礦井設計前,勘探部門必須的編制《地質勘探報告》給設計部門,報告中詳細說明煤田地質的實際、詳細情況。其一,煤層厚度。主要包含煤層結構、分層厚度、煤層變化規律、煤群層間距與總厚度;其二,煤層傾角與變化規律。煤層的傾角和厚度是確定煤礦開發方案的重要依據,并且直接關系到工作區煤層可采厚度的確定;其實單,地質構造特征。例如地質裂隙、斷層等,及火成巖與巖溶情況,反映其變化規律;其四,煤質特征。主要包含煤種類、灰分、發熱量、硬度、水分與硫分等,確定煤可選性,反映變化規律;其五,夾矸層、圍巖性質。反映圍巖巖性、巖層組合關系及煤層與巖層關系,勘探夾矸層強度、圍巖強度、冒落難易程度、裂隙發育程度;其六,水文地質特征。主要包含透水層厚度、含水層厚度、滲透系數、裂隙透水性、斷層透水性、水力聯系、水源聯系。
其次,煤質工作在煤田地質勘探中的作用。主要包含兩個方面:其一,合理評價煤炭資源的利用與開發。按照煤田地質報告所反映的煤質特性,結合發熱量、煤灰分、水分等煤質指標,客觀評價煤炭資源的開發與利用。因此,必須提供準確、可靠的煤質資料;其二,為煤礦設計提供煤質依據。在煤礦設計中,必須考慮盤區與井田劃分、井田水平,合理選擇排矸方式、設施,合理設計回采工作面,這些均需要煤田勘探的地質資料,將煤田劃分成井田,必須考慮煤層構造、地質構造與煤質,反映其變化規律,盡可能選擇水文地質、煤種變化、自然地質等變化線設置井田邊界。劃分盤區與水平過程中,需考慮煤層厚度、煤種類型、地質構造與煤質變化規律等。在設計回采工作面時,需依據工作面的走向長度與采高、斜長與推進度,確定參數時,必須依靠煤田地質資料,以確定回采工作面分層、位置、工藝,進而確保煤炭產品質量。
再次,煤質工作為礦井煤質技術管理提供依據。針對煤質技術工作,主要包含如下要點:按照煤層儲存量、煤層質量情況,確定煤層優劣情況,制定開采方案,確保煤炭質量趨向穩定。掌握煤層分布規律,了解質量位置走向,分析接續情況,編制煤炭質量計劃,使之符合實際情況。動態掌握煤質質量的影響因素,掌握煤質變化規律,制定煤質措施。按照礦煤質特點,與用戶需求相結合,選擇合適加工工藝,安排產品等級、品種,使能源得以有效利用,確保企業實現銷售收益最大化。煤炭企業為提升市場競爭力,其前提條件是煤炭質量的優良、穩定。所以,煤礦制定采區接續計劃、長遠規劃時,必須按照煤層質量情況、儲存量情況,確定煤層優劣,制定開采計劃,確保煤炭質量的穩定。未開掘巷道之前,充分利用地質勘探的分煤種與煤層儲存量、火成巖侵入情況、火成巖變化范圍、元素分析與工業分析資料、煤層平面圖與煤層剖面圖、夾石層巖性、煤層頂底板、煤粒度資料、煤可選性,掌握礦區的煤層儲存情況,了解煤層的質量分布規律,才能編制合理、科學的開采方案。另外,煤質工作作為煤礦生產、經營的重要內容,對企業經濟效益具有直接影響。所以,必須運用科學方法、準確數據制定煤質計劃。針對未開掘煤層特性,必須按照煤田勘探資料數據,制定煤質計劃,其指標是企業產品質量需實現的目標,企業通過一系列質量管理措施實現這一目標。制定的煤質方案,是否準確與科學,對煤炭產品的穩定、優質具有直接影響到,決定煤炭產品能否占領市場,關乎企業的經濟效益。因此,地質勘探數據準確性,關乎煤質方案準確,決定能否實現質量指標,對企業信譽、產品質量具有直接影響。
2煤田地質勘探中煤質工作方法
(1)鉆芯樣本收集時,采取率要控制80%~90%左右,這個范圍內的采取率能夠保證煤的代表性,可以保證檢驗結果的準確定和穩定性。(2)在開始鉆取的時候,如果鉆頭受到摩擦而使其本身產生熱量導致起火,就要依照樣本分析得到的數據來研究煤種變化,這樣的分析實際上是沒有任何意義的。(3)如果在采集樣本室不慎摻入了泥垢或碎石等異物,會提升樣本的灰分,為了規避異物對灰分測量的干擾,如果用水對樣本進行沖洗,會使可溶性的含K、Na元素的堿性化合物溶解從而導致樣本灰分下降,還會使樣本中煤渣被水溶解帶走導致煤礦質量指標測量受到干擾。因此,要避免其接觸水分,不能用濕布擦拭,可以用干燥擦掉樣本表層的泥垢。如果樣本碎裂,可以小心去除可視的雜質。(4)煤礦中的鐵渣、鋼渣等含磁性的物質必須去除,要不然將會干擾灰分測定,甚至干擾煤灰成分和灰熔融性。(5)淺層地層煤礦的風化帶或氧化帶取得的煤礦樣本,化學檢測分析僅可以作為確定風化帶、氧化帶和計算其腐殖酸含量的依據,不可以當成煤礦樣本的計算基礎。(6)在勘探區內的小煤窯中采取半工業性或工業性的生產煤樣時,必須通過風化帶、氧化帶,同時不能采取煤層對比不清楚的煤層煤樣。(7)形成年度較晚的煤種,采集樣本是要密封存放,盡量與空氣隔絕,防止樣本與空氣或水分發生化學反應。煤樣化學性質不穩定,容易發生氧化反應,因此技術水準高的勘查人員可以使用惰性氣體對存放樣本的容器進行填充,以有效防止或減緩氧化速度。(8)動力用煤的勘探區,如果保留含水樣本的物理特性,就要防止水分的減少,所以要快速的制作全水份樣,及時密閉包裝并盡快送檢,關鍵的時候可以讓技術人員用專業設備運輸樣本。不能代表總體煤質的樣本作為基本的參考還可以,但是在具體計算的時候盡量不要使用,它基本不會起到任何參考作用,很有可能會因此得出錯誤的結果。
(9)其次,強化技術培訓。我國煤田勘探中存在的問題,主要關鍵原因在于技術人才的缺乏,相關地質勘察人員,缺乏了解煤田勘探方法、理論和內容。因此,必須大家推動煤田工程機制,加強技術人員、管理人員的培訓,尤其針對設計、施工的培訓,以滿足煤炭市場的需求。同時,注重環境和工程的共同作用。由于環境受工程建設的影響,尤其是在工程施工、運營的過程中,可能出現各種煤田問題,必須進行重復論證和預測,采用相應的治理措施。另外,合理選定化驗項目,由于不同牌號煤,其用途也不同,不同勘探階段,其化驗項目也不同,因此,必須合理選定化驗項目。
結束語
隨著我國社會不斷向著可持續發展的節約型方向發展,各行各業都在為節能減排努力,如何才能降低污染物排放,如何才能減少單位能耗,是目前我們關注的核心問題"因此煤炭企業應當從煤炭質量的提高上適應社會對于能源的高質量要求"煤炭質量工作是對煤炭開發利用的一個客觀評價,因此煤炭質量管理作為煤炭生產中的主要環節,是煤炭產品穩定性保證的基礎,關系到一個企業是否能夠健康蓬勃的發展下去。因此,一定要扎扎實實地做好煤田地質勘探中的煤質工作。只有煤炭質量提高,煤炭企業的競爭力才會隨之提高,才能增進企業效益,才是真正保證企業發展的重要策略。
參考文獻
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關鍵詞:兗州煤田;煤層;地質構造特征;水文地質
前言
兗州煤田位于山東省西南部,行政區劃屬濟寧市管轄,地跨濟寧、兗州、曲阜、鄒城等縣市,主體部分在兗州市、曲阜市、鄒城市境內。北、西、南以含煤地層露頭為自然邊界,東部及東北部分別以嶧山斷層、時莊斷層為自然邊界。兗州煤田總面積為3400多平方公里,探明煤炭儲量91億噸。品種屬優良的煉焦配煤和動力煤,含硫分、磷分和灰分很低,發熱量高[1]。深入研究兗州礦區的煤炭地質特征不但具有理論意義,而且對于隱伏區、空白區和缺煤地區的勘探靶區選擇、資源枯竭礦山的勘探具有現實指導意義。
1 礦區地質概況
兗州煤田所處大地構造位置屬華北板快(Ⅰ)魯西地塊(Ⅱ)魯西南潛隆起區(Ⅲ),它處于荷澤-兗州隆起東北邊緣的兗州凸起。
本區區域構造基本特征明顯表現為斷塊型。含煤地層為石炭-二迭紀月門溝群太原組和山西組[2]。
1.1 太原組(C-PyT)
為兗州煤田主要含煤地層之一,全區分布。太原組屬海陸交互相沉積,厚度145.92~223.00m,平均174.89m,以煤田中東部較厚,但整個煤田太原組總的厚度變化趨勢不大,且旋回明顯,韻律清晰。含石灰巖10~14層;含煤16~24層(包括分叉煤層),其中16上、17煤層為全區主要可采煤層。
1.2 山西組(PyS)
山西組厚度0~152.91m,平均108.68m,煤田中部較厚,向南、北兩側有變薄趨勢。以泥巖、粉砂巖為主,夾中砂巖、細砂巖,含煤2~3層。
2 煤層
2.1 含煤性
兗州煤田含煤地層為太原組和山西組,平均地層總厚283.57m。共含煤23層,其中山西組含煤3層:1、2(2上)、3(3上、3下),太原組含煤20層:4、5、6、7、8(8上、8下)、9、10(10上、10中、10下)、11、12上、12(12中、12下)、13、14、15上、15下、16上、16下、17、18上、18中、18下。煤層總厚14.59~19.79m,平均17.31m,平均含煤系數6.1%。
2.2 可采煤層
兗州煤田可采、大部及局部可采煤層共8層:2(2上)、3(3上、3下)、6、10(10下)、15上、16上、17、18上,平均總厚13.88m。山西組3(3上、3下)煤層為全區主要可采煤層,平均厚度8.22m,占可采煤層總厚度的59.22%。
3 區內地質構造特征
3.1 區內地層及褶曲
兗州煤田總體表現為一寬緩不對稱、軸向北東東、向東傾伏的向斜構造(即兗州向斜)。兗州煤田其構造格局和展布規律受區域構造控制,以兗州向斜為主,煤田內還發育次一級寬緩褶曲,并伴有一定數量的斷層,斷層產狀以近南北向、北西向、北東向為主。煤田北部局部地段含煤地層中有巖漿巖侵入。
3.2 斷層發育
區內斷層按走向分為近東西向、近北東向、北西向及近南北向四組,其中以北西向最為發育,次為近北東向、近南北向,近東西向斷層不發育;按斷層性質分為正斷層及逆斷層,區內斷層絕大部分為高角度正斷層,發育少量逆斷層;主要斷層統計見表1。
4 區內水文地質條件
4.1 區域水文地質概況
區域水文地質單元東起嶧山斷層,西至聊考斷裂,北至汶泗斷層,南至鳧山斷層[3]。區域內地勢較平坦,地表水系發育。南部鳧山有寒武系及奧陶系灰巖零星出露,北部滋陽山有奧陶系灰巖零星出露,其他區域均被第四系覆蓋。
4.2 礦區水文地質條件
州礦區為一全隱蔽式煤田,上為第四系所覆蓋,下以奧陶系灰巖為基底。構造形態為一不完整的向斜盆地,東部為嶧山斷裂。西、北、南部為奧灰隱伏露頭[4]。盆地內除第四系上組和奧陶系灰巖外,其他含水層補給、徑流、排泄條件均不好。
4.3 充水因素分析
礦床充水條件好壞的根本因素取決于其充水水源的規模和充水途徑的導水性能。本區開采上組煤時的主要充水水源為3煤層頂、底板砂巖裂隙水和太原組三灰水,它們接受補給的能力均較差;開采下組煤的主要充水水源為太原組十下灰和奧灰水,其中尤以奧灰水對下組煤的開采威脅最大。主要的充水途徑有斷裂帶、接觸帶、采空區冒落裂隙帶、底板裂隙帶。
5 結束語
該礦區為全隱蔽型石炭-二疊系含煤區,總體表現為一寬緩不對稱、向東傾伏的向斜構造(即兗州向斜)。煤田東部邊界即區域性嶧山斷層。兗州礦區其構造格局和展布規律受區域構造控制,以兗州向斜為主,礦區內還發育次一級寬緩褶曲,并伴有一定數量的斷層,斷層產狀以近南北向、北西向、北東向為主。礦區北部局部地段含煤地層中有巖漿巖侵入。
兗州礦區地層產狀總體上有一定規律,礦區南部(兗州向斜南翼)地層走向總體為近東西向;西部(兗州向斜轉折端向北)橫河煤礦至古城煤礦一帶,地層走向總體變為近南北向、局部近北西向;礦區北部則總體轉為北北東向。
礦區內褶曲較發育并伴有一定數量的斷層,總體上應屬中等構造復雜程度。
參考文獻
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[2]羅斐.煤炭資源的現狀及結構分析[J].中國煤炭,2008,34(3).
[3]馬蓓蓓,魯春霞,張雷.中國煤炭資源開發的潛力評價與開發戰略[J].資源科學,2009,31(2):224-230.