煤炭地质勘查图例图示规范(煤矿最新制图图例标准)
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我国煤炭勘查的几个前沿问题
针对煤炭地质勘查研究存在的问题煤炭地质勘查图例图示规范,可以看出,煤炭地质勘查图例图示规范我国煤炭地质勘查虽然研究成果较多,但是由于手段多样化、技术的差异性、区域地质条件不均性以及实际操作的差别造成了以上存在的几个问题,综合分析来看,我国煤炭地质勘查技术与方法仍需加强以下几个研究方向:
1.煤炭地质勘查阶段划分研究需要重新厘定
我国现行的勘查阶段划分仍然沿袭前苏联的四分法。但是,从目前情况看,勘探阶段对矿井地质条件的查明程度与安全高效矿井建设的需求依然有很大差距,难以满足市场经济条件下煤炭工业建设规划需要。实际上,煤炭地质勘查是为矿井建设和生产服务的,勘查技术主要进展、矿井开采地质条件综合勘探效果更多的体现在矿井生产实践验证中。因此,包括建井和生产阶段的补充勘探是勘查工作的继续,无疑属于煤炭地质勘查范畴。建议将煤炭地质勘查工作划分为5个阶段,制定补充勘探阶段的工作程度、技术标准,并将其纳入重新修订的煤炭地质勘查规范中去。
《煤、泥炭地质勘查规范》中,要求煤炭地质勘查遵循以煤为主、综合勘查、综合评价的原则。但是,在煤炭资源地质勘查手段、工程量布置和控制程度等方面上,均是以钻探手段为主要依据,按照几类(针对构造复杂程度)几型(指煤层稳定程度)确定勘探类型,对最终阶段即勘探(精查)阶段的要求也仅是“详细查明先期开采地段内落差等于和大于30m的断层、详细查明初期采区内落差等于和大于20m(地层倾角平缓、构造简单、地震地质条件好的地区为15~10m)的断层”。
深部煤炭资源的赋存条件,一般情况下要比浅部复杂;新建矿井多为高产、高效矿井,综合机械化生产对煤矿地质工作提出了更高要求,包括查明断距3~5m的断层、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空区的空间分布等。因此,现行规范对于深部煤炭资源地质勘查的手段比较单一、勘查精度要求整体偏低。
如何提高勘查精度,从规范上提高精度要求,成为当代煤炭勘查工作解决的前沿问题。
2.加快煤炭空白区勘查,满足优质煤炭基地建设和矿井生产接替需要
我国西部煤炭地质勘查空白区相对于东部较多,其勘查程度低,开发工作滞后,经济可采储量严重不足,具有重要的勘查潜力。因此,煤炭地质勘查要以新的成矿理论为指导,采用先进的勘查技术手段和设备,对该类型地区进行研究,及时准确地发现新的煤炭资源,为国家经济安全发展提供新型能源基地。
3.加大深部煤矿床精细勘探技术研究
由于勘查程度低,对深部煤炭资源赋存状况和地质条件掌握程度差。从已进入深部生产的矿井看,随着采煤深度增加,高水压、高地温、高地压、高瓦斯问题日趋严重,地质构造愈来愈复杂。未来深部矿井均是高产高效矿井,为开发利用深部煤炭资源,将开发风险降低到最低限度,必须掌握煤矿区、矿井、尤其是采区、工作面的地质条件。为此,以物探方法为先导,配合基础地质勘查手段,结合其他勘探手段,提高深部煤岩层精细构造和灾害源探测能力与精度。
4.加快资源勘查、矿井建设、煤气安全开采一体化和环境保护四位一体化研究步伐
煤炭地质勘查是煤气共采的基础。煤田勘查坚持统筹规划、协调开发的原则,从普查阶段开始就将煤层气勘查评价与煤勘查有机结合起来,统一部署、同时设计、同时组织施工,进行一体化勘探、综合评价。对煤层气有利区块开展试井和小井网勘探。煤炭科学研究总院西安研究院研发的地面钻孔煤层绳索取心装备和煤层气含量快速测定技术,大大降低了逸散气的体积,通过实验室适当加温和连续解吸,以提高煤层气解吸速率,在几小时至几天内可以获得煤层气含量。与自然解吸法相比,其结果准确率超过90%。同时,煤炭科学研究总院西安研究院根据我国煤田地质条件和储层物性特征,对从美国引进的煤层气注入/降压试井设备进行改进,配合无污染钻井液,减少了试井工程对储层的伤害,提高了煤层原位瓦斯含量、成分、储层压力、渗透率和原地应力的测试精度。借助自主研发的开放式煤层气试井软件,实现了煤层气工程设计、数据处理、结果分析、报告生成的自动化。
5.与煤伴生的微量元素勘查研究
20世纪50~70年代,煤地质工作者对与煤伴生的U、Ge、Ga等有用元素进行过调查。80年代以来,随着人们对资源开发中环境保护问题的日益重视,查明煤中有害元素种类、含量及分布特点,研究它们的地球化学特性等成为煤炭地质勘查的重要任务之一。赵峰华根据环境质量标准确定了22种与环境密切相关的、需要特别关注的元素,并通过燃煤产物淋滤实验研究了它们的赋存机制。煤炭科学研究总院煤化工研究院对我国不同时代、不同地区的441个煤矿1018个煤样进行了31种微量元素抽样调查,全面地展示了大中型煤矿高硫煤中微量元素分布的基本特征。窦廷焕等研究了东胜-神府煤田16个精查矿井中有害微量元素时空分布,并评价了其环境意义。中国煤田地质总局、原地矿部等一些单位相继完成了全国主要煤矿区煤的物质组成、元素组成、微量元素时空分布规律、赋存状态、富集因素和成因类型调研工作。2000~2003年,中国煤田地质总局与中国矿业大学合作,将煤岩学、煤化学和微量元素地球化学理论与洁净煤技术有机结合起来,开展了中国洁净煤地质研究。通过煤矿开采和煤加工、洗选、燃烧试验,筛分出煤中11种潜在有毒有害元素作为环境评价指标,得出了它们在煤中的危险丰度;研究了潜在有害元素,特别是As和Hg在煤炭资源开发利用全过程中的迁移、富集、转化、再分配,及其对环境与人类健康的影响,为优化洁净煤技术,改善环境质量提供了科学依据。同时,与煤伴生的有益元素成因与成矿机理研究取得较大进展。代世峰等总结了华北和黔西若干煤中微量元素地球化学特征,研究了铂族元素丰度、配分模式及来源。代世峰还研究了内蒙古乌干达煤矿9#煤层黄铁矿杆状菌落,指出菌藻类等低等生物对Cu、Ni、Zn元素富集有重要贡献。李宏涛等采用多种分析方法,发现东胜煤田砂岩型铀矿床中磁铁矿-黄铁矿-方解石间具有成因联系,认为球状次生磁铁矿是烃类和微生物共同作用的结果,对本区铀矿和油气勘探具有重要的启发作用。樊爱萍等将煤盆地演化与成矿作用结合起来,指出东胜煤田砂岩物性受成岩过程和成岩环境控制,氧化-还原、酸性-碱性过渡带有利于铀元素在直罗组砂岩中富集成矿,这与周巧生等、杨殿忠等对吐哈盆地与侏罗纪煤有关的砂岩型铀矿床成矿作用的研究结论相似。
6.物探手段探测能力和精度急待提高
高产高效矿井建设是以丰富的资源优势、可靠的开采地质条件和先进的采煤设备为前提。随着煤矿生产机械化、集中化水平的提高,生产能力与规模的不断扩大,矿井生产对地质条件的查明程度提出了更新更高的要求。因此,无论是深部资源勘查还是浅部生产矿井补充勘探,精细查明影响矿井生产的主要地质因素是解决采掘方式与地质条件之间彼此适应的问题。据不完全统计,浅部勘探即使地震地质条件适合,三维地震勘探解释H(落差)10m脆性断层的验证准确率达90%以上,H=5~10m脆性断层的验证准确率为75%~80%,H=3~5m断层的验证准确率仅30%~40%。对于地震条件复杂的地区,探采对比准确率更低。层滑断层和H≤3m的脆性断层基本上属于三维地震勘探的盲区。因此,三维地震技术对构造的探测精度和可靠性不能完全满足现代化矿井生产的要求。
资源勘查与煤炭勘探
煤炭地质勘查是对煤矿床进行调查研究以获取地质信息的过程,是查明煤炭矿产资源、煤炭储量以及生产所需的其他基础地质信息的过程。这个过程不可能一次完成,需要分阶段并依次进行。它包括从煤矿床的预查直至开采完毕整个过程中的地质勘查工作,是由勘查对象的性质、特点和勘查生产实践需要决定的,也是由煤炭勘查的认识规律和经济规律决定的。勘查阶段划分的合理与否,将影响到煤炭勘查与矿山设计、矿山建设的效果。因此,它不仅是煤炭勘查实践中的实际问题,也是煤炭勘查中的一个重要理论问题和技术经济政策性问题。
根据煤炭地质勘查工作的特点和与煤矿设计、建设与开采的关系,一般可分为资源勘查、开发勘探和矿山闭坑治理三大阶段。在煤矿设计、建设前的地质勘查工作属于资源勘查阶段;而在煤矿设计、建设与开采过程中的地质勘探工作,属于安全生产保障勘探阶段,属于矿井地质工作的范畴,涉及闭坑阶段的地质勘查工作更注重环境建设与恢复治理。因此,煤炭勘探学实际上是煤炭经济地质学。
(一)综合勘查方法的形成
综合勘查的概念和方法体系是在新中国煤田地质勘查实践过程中逐渐形成并不断充实和完善的。
早在20世纪50年代初期,新中国煤炭地质勘查队伍创建之初,学习苏联煤田地质工作方法,在老煤矿区向外围新区发展中,裸露和半裸露地区多采用山地工程、地质填图、钻探和采样化验等手段进行煤炭地质勘查工作。为验证钻探质量并发挥钻孔一孔多用的作用,亦逐步开展电测井工作。
20世纪50年代末,中国东部地区在分析地质规律基础上,采用电法扫面、钻探验证的综合普查找煤方法,总结出一套地质-地球物理综合勘查经验,在皖北、鲁西、豫东、冀东、辽南等地找到了一系列大型隐伏煤田。
20世纪60~70年代,在全国范围内因地制宜的采用山地工程、地质填图、物探、钻探和采样化验相结合的综合地质勘查方法并逐渐开展和应用航片地质填图、遥感解译、数学地质等新技术和方法。
20世纪80年代,在安徽刘庄和山东唐口精查中采用高分辨率地震勘探和钻探相结合的综合勘查,提高了勘查精度并减少了2/3钻探工程量,大大节省了勘查投资,缩短了勘查周期。高分辨率地震勘探能查明落差大于10m的断层,在地震、地质条件好的地区甚至连落差为5~10m的断层亦有明显显示,在探测煤层厚度变化、分叉和尖灭方面亦取得了初步成果。
20世纪90年代以来,三维地震勘探技术得到推广运用,1995年煤矿采区三维地震技术取得了突破性进展,在探明井田内小型地质构造和煤层厚度等方面取得显著进展,大大提高了勘查精度。1996年以后,彭苏萍(1996)等利用三维地震勘探技术成功解决了影响煤矿安全生产的小断层、小陷落柱等地质问题,在中国东部能查清1000m深度内3m断层,精释精度大大提高。提高了地质勘查对煤矿安全生产的保障程度。目前,以高精度三维地震和快速精准钻探技术为核心,遥感、物探、钻探、测试技术相结合的煤炭资源综合勘查技术方法体系不断完善并趋于成熟。
我国煤炭资源赋存条件的复杂性和多样性,决定了煤炭地质工作中综合勘查的重要性。综合勘查又称为综合勘探(generalized exploration),有广义和狭义之分。
广义的综合勘查,是指在地质勘查中以煤为主,同时做好勘查区内各种与含煤岩系伴生或共生矿产资源的综合评价和勘查。《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215—2002)明确指出,煤炭地质勘查必须坚持“以煤为主、综合勘查、综合评价”的原则,做到充分利用、合理保护矿产资源,做好与煤共伴生的其他矿产的勘查评价工作,尤其要做好煤层气和地下水(热水)资源的勘查研究工作。同时,综合勘查也是指在煤田地质勘查各阶段,针对具体地质和地球物理条件,因地制宜地综合运用各种勘查手段所进行的勘查研究工作。
狭义的综合勘查,是指各种勘查手段的综合运用,又称为综合勘查方法或综合勘查技术。煤炭地质综合勘探技术是集地质填图、钻探、物探、测试、测绘、遥感和计算机于一体的综合勘探技术体系,即根据勘查区地形、地质和物性条件,合理选择高分辨率地震、钻探和数字测井等相结合的综合勘查手段,合理布置各项工程,强调各种手段密切配合和各种地质信息综合研究的现代煤炭地质综合勘查技术,它主要包括以下几个方面:
1.地理、地质和地球物理条件分析
我国煤炭资源地域分布广泛、煤系赋存状况差异显著。晚古生代海陆交互相煤系形成于巨型聚煤坳陷,煤层稳定但后期改造显著,原型煤盆地破坏殆尽。中生代煤系形成于大、中型内陆盆地,煤质优良、后期构造变形相对较弱。新生代煤系多形成于小型山间盆地或断陷盆地,煤层厚度大但不稳定。西北地区气候干旱、煤系裸露或半裸露;西南地区地形起伏大、植被高度覆盖、交通极为不便;华北东北平原区为巨厚新生界覆盖。各勘查区地理、地质和地球物理条件的显著差异,构成综合勘查方法选择的基础依据。
2.合理选择勘查手段
物探、钻探等各种勘查技术手段各有其不同的原理、特点、适用条件和应用效果,在运用各种勘查技术手段时要取长补短、合理配置、综合运用。综合勘查方法体系的主要内容,是根据勘查区具体的地理、地质和地球物理条件选择适当的勘查技术手段组合,以取得最佳勘查效果。
我国黄淮海等地震地质条件比较好的地区一般采用地震、钻探、测井和化验测试等勘查手段。在地层出露较好的地区则应充分利用地质填图和遥感技术,开展大比例尺填图,如在贵州等地区效果非常好。
3.注意各种手段的密切配合和施工顺序
20世纪90年代完成的唐口和刘庄勘探(精查)等中日合作项目,均成立了由地质、物探等专业人员组成的项目组,组织协调地质勘查工作,并制定了严格的施工顺序:先施工地震、测井参数孔、开展地震试验,获得最佳的地震参数,在此基础上开展地震工作,根据地震资料调整钻孔位置,施工钻探基本工程;根据钻探、地震取得的地质成果综合分析研究,确定勘查区的煤岩层对比、构造方案;初步编制资源/储量估算图,分析地质任务的完成情况,根据分析结果确定、施工构造验证孔和其他加密工程。
4.强化各种地质资料的综合分析研究
一个勘查项目应用多种勘查手段所获得地质资料十分丰富,要取得真正意义上的综合勘查,强化各种手段获得的地质资料的综合研究十分必要。如唐口等项目,除综合钻探、地震等手段取得的地质资料进行构造分析研究以外,还运用地震资料研究煤层厚度和结构变化趋势、河流冲刷带、圈定煤层可采边界、上覆松散层含水层分布等,同时,深入分析煤质资料,研究煤质特征和分布规律,从而大大提高了研究程度。
(二)综合勘查方法的运用
《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215—2002)规定了综合勘查方法运用的基本原则:煤炭地质勘查工作应根据地质目的、经济效果和地形、地质条件、物性条件的不同以及各种勘查手段的特长,因地制宜地配合、组合选用。
在中国西部地质工作研究程度较低的地区,宜先用遥感方法进行矿产资源综合调查,选择有利含煤区块进行地质填图、施工物探工程和钻探工程。在中国南方和西南暴露煤田和半隐伏煤田宜先开展地表地质工作,进行地质填图、施工坑探工程和钻探工程。在中国北方隐伏煤田以物探为主、钻探验证。
1)暴露煤田和半隐伏煤田应在充分利用地质填图(有条件时还应开展航天、航空遥感地质填图)辅以槽探、井探、浅钻和地面电法做好地面地质工作的基础上,再采用钻探、测井和其他手段完成各项地质任务。
2)凡地形、地质和物性条件适宜的地区,应以地面物探(主要是地震,也包括其他有效的地面物探方法)结合钻探为主要手段,配合地质填图、测井、采样测试及其他手段进行各阶段的地质工作。地震主测线的间距:预查阶段一般为2~4km;普查阶段一般为1~2km;详查阶段一般为0.5~1km;勘探阶段一般为250~500m,其中初期采区范围内为125~250m或实施三维地震勘查。
3)凡不适于使用地震勘查的地区和裸露、半裸露地区,应在槽探、井探、浅钻、地面物探和地质填图的基础上开展钻探工作。
矿产勘查实施标准与规范
一、矿产勘查现场实施标准的灵活性
在煤炭地质勘查图例图示规范我国现行的地勘体制下,不论是财政投入的还是社会资金投入的地勘项目,矿产勘查实施中的所有细节,都由统一的勘查技术标准和规范加以明确,都必须执行国家技术监督局颁布和原地质部、地质矿产部,原各工业部门和国土资源部制定的勘查技术标准和规范。细到三大岩类的分类命名方案、原始资料编录综合整理格式、各种比例尺地质填图的图式图例,都有具体规定。这也是储量评估和矿权评估所要求的。但在市场经济国家,上述标准中的很多内容却是项目首席地质学家定的。只要能正确评价矿体,降低风险,降低勘查成本,项目首席地质学家就有权决定矿产勘查实施规范和技术标准。举三个例子来说明。
1.卡吉巴特铅锌矿预可行性研究加密钻探的编录
BHP矿业公司技术发展部在西澳大利亚州卡吉巴特铅锌矿开展预可行性研究,加密钻探控制概略储量,大致相当于我国的详查、勘探。由项目主管地质学家Mick Roche制定钻探编录技术要求。根据对密西西比型铅锌矿的理解和对加密钻探的安排,煤炭地质勘查图例图示规范他拟定了95种地质现象需要编录,岩石11种、岩石构造9种、岩石结构19种、矿化类型14种、矿化顺序13种、化石29种。对每种地质现象制定了图例,做了确切解释。Mick Roche认为,利用编录的这95种现象,可以准确划分沉积相,指导控制和连接矿体。编录员只需按图例,记录在编录表上即可。编录员没有增加记录内容和解释地质现象的责任。编录员Nigel Bassett一年要编录30 000米岩心,她的任务是不要漏录95种地质现象,多余的编录会提高勘查成本。
2.四川会东红光铅锌矿勘查项目地质填图
澳大利亚BHP勘查公司和原冶金工业部西南冶金地质勘查局,建立了中国第一家中外合资勘查公司——康滇公司,开展四川会东红光铅锌矿勘查。按铜铅锌银镍矿地质勘查规范,应作1:2 000地质填图。该项目的主管地质学家认为,该矿与震旦系、寒武系不整合面有关,在地质填图中无需按规范对巨厚的震旦系碳酸盐岩地层八分的分层测量,节省了填图的工作量,简化了地质图。
3.西澳大利亚州耶尔冈绿岩带找金的化探
BHP勘查公司每年都要开展如何节约勘查费用的研讨活动。节约勘查费,除了从行政管理方面挖潜外,还在其他方面,如选择安全、适用、价格合理的野外用越野车类型等上挖潜。但节约勘查费主要还是要从调整公司的技术标准入手。公司每年有一项预算,来开展节约勘查费的技术标准研究,研究结果必须在可承受的风险以内。经过节约勘查费的技术标准研究,在西澳大利亚州耶尔冈绿岩带找金,除金、砷以外,钨在表生条件下稳定,可直接指示矿体存在,有重要的辅助作用。只要分析了金、砷、钨三个元素,就可以指导找金的异常验证,漏矿的风险不大。总地质师批准了该研究报告。根据这项节约勘查费的技术标准研究,把耶尔冈绿岩带找金的化探指示元素缩减为三个。
二、矿产勘查实施标准与规范的一些实例
1.空气反循环钻探(RC)
评价物化探异常,使用空气反循环钻探是一个成本低、速度快的勘查方法。例如西澳大利亚州耶尔冈绿岩带中,金砷钨组合异常可能是绿岩型金矿的反映,应进行快速评价。使用空气反循环钻探每天可钻进150~600米,2~3 天即可评价一个异常。岩屑放在现场地上,每米样一堆。首次每6米取一个样。测试发现金矿化(Au>0.2克/吨),再每米取一个样。若获得Au>1克/吨的样,则上金刚石取心钻探寻找矿体。但我国的固体矿产地质勘查规范尚未承认这种探矿方法,只能用岩心钻探评价异常,速度慢,成本高,异常验证的比例低。
2.金刚石取心钻探
我国的岩心钻探规程是原地质矿产部在1982年颁布的,其技术要求和西方矿产勘查公司存在较大的不同。西方矿产勘查公司的要求是:
采取率。在要求取心的井段,不分岩心和矿心,要求采取率≥95%,高于我国岩心钻探规程要求。
对于陡倾矿体,要求施工高角度的斜孔,一般为45°斜孔。高角度的斜孔,可以防止产状变化时漏矿,有效利用钻探进尺控制矿体。
用稀盐酸清洗岩心,使地质现象清晰,便于编录。
对于钻孔弯曲度没有硬性规定。使用勘查软件,可以对每个矿块的品位、资源量/储量、可信度做出评估。因此钻孔的偏斜对评价矿床的影响是有限的。
3.加工测试
不论是大型矿业公司还是初级勘查公司,都通过合同委托商业实验室完成样品的加工测试。这类商业实验室很多,近年来通过并购,形成了全球性的集团公司。澳大利亚的ALS(Australia Laboratory Services)和加拿大的Chemex并购,成为全球最大的商业实验室ALS Chemex。共有40个中心实验室分布于五大洲,形成全球性的矿产勘查分析网络。
提供现场服务,称On-site Lab Service,例如ALS Chemex在全球最大的勘查营地——蒙古奥尤陶勒盖铜矿设立了样品加工车间,加工17台钻机和外围普查的矿样。
商业实验室的服务项目和价格表里,明示了各项技术标准。这些标准和矿产勘查的技术现状是一致的。若提出灵敏度等超过标准的要求,离开商业实验室工业化的分析流程,则要收取很高的费用。
以金为例,分为火法试金、分散流次生晕测金、氰化物堆浸样测金、冶金样测金等。再以火法试金为例,分为痕量级、矿石级等。在矿石级再细分为不同的测试范围,例如0.05~1000×10-6,再按送样重量,做进一步分类。收费标准如50克标准样重(AuGRA),每件13加元。
ALS Chemex的技术标准包括:
样品制备:样品包装、烘干、破碎、分样、研磨、过筛、样品组合、样品储存、样品提取,每一项都有多项标准和价格。
送样安全:有的公司规定,特别是贵金属的分析,必须使用特制的样袋,必须在实验室打开样袋。若在送样过程中,样袋破损,该样则为废样。这一技术标准,保障分析数据可靠。国内则无这样的技术标准要求。
贵金属分析:金、银和铂族金属。
地球化学样分析:按超微量、微量、常量、单元素,再按不同分析方法划分。
矿石分析:按不同的测试范围、不同的分析方法,列出标准和价格。仅矿石中铜的分析就有4类。
特殊服务:划分为标准和非标准服务,包含了矿产勘查所需要的测试。包括金刚石找矿的地球化学分析、绝对年龄测定、同位素分析、重砂分析、工业矿物分析、水化学分析、稀土配分等。
4.矿产勘查软件
近年来,勘查软件的广泛使用对矿产勘查的影响很大。这里以Micromine国际矿业软件公司的KANTAN3 D软件为例,介绍其在矿产勘查中的应用。
将地质、地球物理、地球化学信息叠置在三维空间中,实现信息融合,数据分层,透明显示。
根据三维可视化的综合信息,优选勘查靶区,可以非常直观地在矿化最有潜力的地段,设计钻孔,提高找矿成功率。
将所有剖面上的矿体和钻孔放在一起浏览,看矿体在走向和倾向上是否封闭,钻孔是否已达到必要的深度,使用线框工具表达断层,指导施工,探求更多的资源量。
正确地指导连接和圈定矿体,使用现代计算方法,如资源量/储量标准多使用克里格法等,对矿块的储量和储量精度赋值,并根据矿产品价格和采选冶技术的变化,进行储量的动态计算。
利用勘查软件,将勘查和可行性研究联系起来;利用品位、岩石类型、断层、水文地质的三维资料,方便地过渡到采矿设计上。
煤矿矿区、矿井、采掘工作面瓦斯地质图图例
煤矿矿区、矿井、采掘工作面三级瓦斯地质图煤炭地质勘查图例图示规范,是瓦斯地质规律和瓦斯预测成果煤炭地质勘查图例图示规范的直观表达和高度概括。瓦斯地质图,内容丰富、区带分明、层次清晰、一目了然、直观简明、使用方便,使得各级领导和工程技术人员进行瓦斯综合治理有了共同语言,它直接用于安全生产管理、瓦斯 ( 煤层气) 抽采利用和煤矿规划,是我国煤炭工业发展必不可少煤炭地质勘查图例图示规范的技术和图件。随着煤矿开采深度的日趋增加和地质条件的复杂性,越来越显得重要。
《煤矿安全规程》第一百八十一条,突出矿井必须及时编制矿井瓦斯地质图。无论是高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井还是低瓦斯矿井,无论是瓦斯灾害防治还是瓦斯资源开发利用,都需要编制煤矿三级瓦斯地质图。2007 年,经国家安全生产监督管理总局批准,中煤协会科技 [2007]54 号文,下达了 《矿井瓦斯地质图编制方法》行业标准的通知。
“图例”是表达图的纲领性语言,是编图工作的关键技术。此次提出的煤矿矿区、矿井、采掘工作面瓦斯地质图图例 ( 表 1. 1) ,是瓦斯地质研究和瓦斯地质编图工作多年的结晶,它随着瓦斯地质编图工作的发展将不断完善。
表 1. 1 矿区、矿井、采掘工作面瓦斯地质图图例
续表
续表
续表
注: 字高为 AutoCAD 中取值,新罗马字体指 Times New Roman。
《煤、泥炭地质勘查规范》实施后对物探规范的思考
段铁梁
作者简介煤炭地质勘查图例图示规范:段铁梁煤炭地质勘查图例图示规范,中国煤田地质总局,教授级工程师,矿产储量评估师。
自从《固体矿产资源/储量分类》(GB/T 17766—1999)、《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T 13908—2002)国家标准和《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T 0215—2002 以下简称新规范)发布实施以来,对指导和规范煤炭资源勘查、开发和管理起到了积极的推动作用,但实际工作中对于早于发布实施的《煤田地球物理测井规范》(DZ/T 0080—93)和《煤炭煤层气地震勘探规范》(MT/T 897—2000)的执行和配套,尤其是在市场经济条件下仍存在一些问题。为了更好地理解和执行新规范及相关文件精神,笔者根据对新规范和有关物探规范的学习理解,结合近年对矿产资源/储量评审工作的实践,谈几点对有关物探规范实施中的认识和体会,与同仁们商榷。
1 关于煤田地球物理测井规范的实施
1.1 测井参数方法
煤田地球物理测井规范要求至少测量4种物性参数,应该特别指出物性参数是指针对岩石物理性质的参数,井径、井温、井液电阻率等不是物性参数。一般常用的物性参数是视电阻率、自然电位、自然伽马和散射伽马,也可根据需要将自然电位换成声波速度。目前数字测井中视电阻率可以换成三侧向电阻率。这些参数一般情况下可以满足对煤岩层的定性、定厚解释煤炭地质勘查图例图示规范;但如果需要也可以再增加其煤炭地质勘查图例图示规范他参数,例如,若要与地震配合或者研究岩石的力学特征,必须测量声波参数;若要研究地层的孔隙特征,可加测中子-中子等方法;而要解决煤矿三带的划分,则应进行声波成像测井。
如果不是同时测量多种参数的组合测井,各种方法中一般应先测量自然电位。
对于含水层的富水性解释,一般依据视电阻率、自然电位、自然伽马,这些方法主要是对岩性进行解释,从而推断地层的富水性;但是如果是专门水文测井这些参数是不够的,必须进行扩散法测井或者流量测井等专门的水文测井,以研究含水地层的某些水文地质特征和参数。
1.2 工程测井
(1)井斜测量是确定煤层空间位置的重要方法,大于100m的钻孔必须测井,否则测井本身的质量就不能保证;而且,必要的检查点和加密点也是影响质量的重要原因。井斜测量一般采用点测,且应该自上而下测量,以保证成果的真实性。
(2)井径测量是鉴别散射伽马曲线是否存在似煤异常的重要方法,尽管该方法不是物性参数,但应该尽可能进行测量。
(3)地温测量是确定开采技术条件的重要方法,一般应该在详查阶段对约总钻孔数量1/2的钻孔进行简易测温;钻孔的布置应选择深部、主要构造部位(如向斜轴部、断层附近等);在初步确定为地温异常区时,应适当安排近稳态测温钻孔,以确定恒温带的深度和温度,求取时间校正关系曲线,从而计算地温梯度;若为地温正常区,可不进行近稳态测温,勘探阶段一般也可不安排地温测量,或在可能存在高温的区域适当安排少量钻孔进行简易测温。
1.3 采集质量控制
主要应该重视以下几方面:
(1)所有的数字测井均应做好监视记录,监视记录(或回放曲线)的要求应该按照模拟曲线的要求,煤层要保证有相应的幅度、曲线要检查是否有畸变和周波跳跃,从而进行现场解释和对测井质量进行验收。
(2)测井的电缆提升速度,也是应该注意的问题,一味追求测井速度和效率,难以保证测井质量。
(3)仪器的刻度和井场检查,是保证仪器工作性能和进行半定量解释的基础,按照规范要求进行必要的工作,这是测井必须进行的日常工作。
(4)光电玛轮的传送误差也应该引起注意,否则就会产生深度误差,影响测井成果的可靠性。
1.4 测井地质成果和应用
对于数字测井,一般可以在以下几方面获得应用(其中后三项是数字测井的优势):
(1)岩性解释;
(2)煤层的定性、定厚;
(3)煤岩层对比;
(4)断层破碎带的解释;
(5)煤层炭灰水分析;
(6)岩层砂泥水分析;
(7)岩石力学性质计算。
应该指出,煤层炭灰水分析和岩层砂泥水分析目前仍然处于试验阶段,准确进行定量计算,达到实际应用仍需进一步研究和一定过程;但是岩石力学性质计算尽管也存在横波速度是按经验公式推断的问题,但因化验室测试值变化范围较大,测井确定的强度指数经过与测试结果进行相关分析,在煤层顶底板稳定性评价中已经获得实际应用,对于煤层顶底板变化较大和稳定性较差的地区,进行岩石力学性质计算是很有意义的。
1.5 地质报告的编写内容
1.5.1 煤岩层物性特征
阐述区内不同时代地层煤层和主要岩层物性特征,总结其规律。可以用表格或插图表示并配以文字说明。
1.5.2 仪器设备
本次与以往各阶段使用的仪器设备及相应的技术参数,仪器刻度及校验情况,井场刻度检查情况,可以列表或文字说明。
1.5.3 采用的参数方法
阐述本次与以往各阶段使用的参数方法,包括定性、定厚参数方法,以及其他测井方法(如扩散法、流量测井、井径、井温等)。
1.5.4 定性、定厚解释
煤层、断层、岩层定性解释原则,煤层定厚解释点选择原则,总层数(可采与不可采层);如果以往各阶段解释原则与本次不同,应加以说明。
1.5.5 工作量及质量
本次与以往各阶段的工作量(包括孔数、实测米、条件米,扩散法、流量测井、井径、井温、井斜等其他测井或特殊测井的孔数和必须的说明性图件),全孔测井质量和煤层质量(可分阶段说明)。除文字说明外,应附必要的表格。
1.5.6 煤岩层对比
说明标志层、组合地层的典型物性曲线特征(附插图),不同时代地层的典型物性曲线特征(附插图),以及其他对比依据。
1.5.7 成果应用
详细说明测井的地质效果和测井解释的煤层、含水层、断层等在地质报告中的应用情况。
1.5.8 存在问题与建议
说明测井质量、应用等方面存在的问题,尤其是在钻孔中发生放射源掉落事故时,应详细说明放射源的种类、活度、半衰期、包装情况,以及事故孔的孔号、掉落深度和事故发生时间。
附图:本阶段所有钻孔的测井综合柱状图、煤层炭灰水和地层砂泥水解释成果图、扩散法曲线图、流量测井图、测井曲线对比图(可附30%钻孔)、地温成果图以及其他必要的图件。
以往阶段部分钻孔的测井综合柱状图、测井曲线对比图(可附少量钻孔)、地温成果图以及其他必要的图件。
2 关于煤炭煤层气地震勘探规范的实施
2.1 试验工作
由于各矿区地震地质条件变化较大,试验工作是地震勘探过程中必不可少的内容,是该区是否能够取得良好地质效果的关键。试验的内容主要包括:
(1)激发条件的选择。井深、药量、激发井组合方式。其中前两者比较重要。
(2)接受因素选择。观测系统(排列长度、叠加次数、偏移距、接受线炮线数量)、检波器道距和组合方式、地震数据采集的仪器因素等。
(3)波场调查。干扰波、环境噪音等。
实验应有明确结论。
2.2 资料采集
(1)仪器的年、月、日检。
(2)按试验结果确定的激发和采集因素进行施工,并进行必要的检查。
(3)测线或线束施工后的现场处理,是指导进一步生产的依据,也是提高采集质量的必要条件。现场处理后如果地质效果较差,应根据需要进行必要的补充试验,以保证取得较好的地质效果。
(4)测量工作。
(5)应确定保证质量的措施,并具体实施。
2.3 资料的处理与解释
(1)确定正确的处理流程和参数,选择合适的处理模块。处理后的时间剖面应有较好的信噪比,主要煤层反射波应有较好的连续性,以便在全区进行追踪对比。
(2)以时间剖面为主,配合各种切片进行解释,以获取各地质成果;在断层组合时,要充分了解施工区的地质情况,按照地质规律进行合理的组合。
2.4 主要地质成果
(1)煤层底板起伏形态,提交主要煤层的底板等高线图。
(2)煤系上覆底层和基底起伏形态。
(3)构造形态,断层、褶曲和陷落柱的解释或组合。
(4)主要煤层露头和采空区。
(5)煤层厚度变化趋势和煤层分布范围。
2.5 地质报告对地震资料的使用
煤层底板起伏形态、煤系上覆底层和基底起伏形态、断层、褶曲和陷落柱,可以结合钻孔资料直接予以利用,但根据地质任务和不同勘探阶段对断层控制的要求,对小断层进行合理取舍。应该指出,地震组合断层的可靠程度和地质上的断层查明程度不是一个概念,地震组合断层的可靠程度仅依据断点的级别,不考虑断层的延伸长度和落差,而地质则是综合分析的结果;如对于三维地震勘探组合的断层,断点数量很多,较大规模的断层即使是较可靠的也可能是查明断层;然而为地震勘探受工程网度的限制,可能一个可靠断层仅有2~3个断点,此时的可靠断层则不一定是查明断层。报告编制时应该进行综合分析和合理判断。由于地震勘探在煤层埋深较浅时效果较差,对于浅部的露头和采空区可靠程度较差,应用时应慎重。
煤层厚度的解释目前是地震勘探的研究课题,其解释精度(一般在0.5~1.0m之间)达不到地质勘探规范要求,不能用于资源量估算。但所确定的煤层厚度变化趋势可供地质人员参考;而无煤区边界尽管是视边界,但仍有一定的意义,可以结合钻探采用内插法确定无煤区范围,综合分析使用。
2.6 地质报告的编写内容
2.6.1 地震地质条件
阐述区内表、浅、深层地震地质条件。地震反射波的地质含义及对比。
2.6.2 数据采集
(1)试验结论(激发因素、观测系统、仪器因素)。
(2)工作量及其质量(含以往)。
2.6.3 数据处理
(1)数据处理流程及参数选择。
(2)处理剖面的数量、质量和分布(含以往)。
2.6.4 资料解释
各类地质成果的解释原则,断层的组合方法。
2.6.5 地质成果
(1)煤层底板起伏形态。
(2)煤系上覆底层和基底起伏形态。
(3)断层、褶曲和陷落柱,断层和陷落柱数量、分类和可靠性评价(含以往)。主要断层应附插图。
(4)主要煤层露头和采空区。煤层厚度变化趋势和煤层分布范围。
2.6.6 存在问题与建议
说明质量、应用等方面存在的问题。
附图:典型事件剖面、主要煤层底板等高线图、构造纲要图(含勘探前后变化)以及其他必要的图件。
参考文献
固体矿产资源/储量分类(GB/T 17766—1999).北京:中国标准出版社,1999.
固体矿产地质勘查规范总则(GB/T 13908—2002).北京:中国标准出版社,2002.
煤泥炭地质勘查规范(DZ/T 0215—2002).北京:地质出版社,2003.
煤田地球物理测井规范(DZ/T 0080—93).北京:地质出版社,1993.
煤炭煤层气地震勘探规范(MT/T 987—2000).北京:煤炭工业出版社,2000.