淺析桑木場背斜北西翼煤炭整裝勘查方法

孫永士

摘要：本文以習(xí)水縣煤炭整裝勘查項(xiàng)目為研究對(duì)象，首先評(píng)述了勘查的手段、類型及成果等，其次分析了勘查區(qū)內(nèi)的煤層與煤質(zhì)，再次圍繞開采技術(shù)條件展開了討論，內(nèi)容涉及水文、工程、環(huán)境等方面，最后對(duì)煤炭開采經(jīng)濟(jì)意義進(jìn)行了提煉和概括，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：貴州省習(xí)水縣；桑木場背斜北西翼；煤炭整裝勘查

前言：貴州省習(xí)水縣擁有豐富的無煙煤，為保證煤電一體化能夠獲得充足的煤炭資源，加快地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，財(cái)政廳和國土資源廳聯(lián)合設(shè)置了“桑木場背斜北西翼煤炭整裝勘查”的項(xiàng)目，其目的是全面勘查煤炭資源地質(zhì)，評(píng)價(jià)勘查區(qū)現(xiàn)有煤炭資源的開發(fā)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為遠(yuǎn)景規(guī)劃、詳查工作的開展提供地質(zhì)資料。

1.勘查工程評(píng)述

1.1勘查手段

此次勘查工作的內(nèi)容，主要包括地形測繪，地質(zhì)和水文測量，鉆探工程，采樣及煤層氣的勘查等。通過實(shí)地考察能夠發(fā)現(xiàn)，整裝勘查區(qū)內(nèi)地貌屬于中等切割低中山地貌，具有山高坡陡、地形復(fù)雜、地面高差大的特征；多數(shù)含煤層的露頭地段，均被小煤礦占有或被第四系所覆蓋；非煤系地層的地基裸露相對(duì)較好。綜上，此次勘查工作應(yīng)參照地質(zhì)任務(wù)，以地質(zhì)、地形和煤巖層特點(diǎn)為依據(jù)，綜合利用鉆探、測井、采樣、煤礦調(diào)查等手段，高效完成勘查的任務(wù)。

1.2勘查類型

整裝勘查區(qū)位于桑木場背斜北西翼，地層傾角的變化明顯，從南西至北東逐漸變陡，褶曲及斷層較發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜程度中等，可采煤層相對(duì)可靠、穩(wěn)定，屬于第二類煤層。由于勘查區(qū)的構(gòu)造復(fù)雜程度中等、煤層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此，最終確定此次勘查的類型屬于二類二型。

1.3工程布置

首先，此次勘查共在全區(qū)范圍內(nèi)布置勘查線26條，所有勘查線均垂直于地層走向和主要構(gòu)造；其次，此次勘查以煤層構(gòu)造、埋深和傾角情況為依據(jù)，對(duì)鉆孔進(jìn)行布置，從原則上來說，鉆孔布置的孔距應(yīng)<勘查線距，除特殊情況外，均應(yīng)在勘查線上進(jìn)行布置，少數(shù)受地形、煤礦礦界等因素影響的鉆孔，孔距為700m，其余孔距均為1000m，所布置鉆孔的數(shù)量共有49個(gè)；再次，此次整裝勘查在定孔過程中所采用工具為手持GPS，對(duì)照孔位、地層構(gòu)造、層位和設(shè)計(jì)位置，若無問題存在，方可進(jìn)行施工，如果存在施工難度過大的情況，相關(guān)人員應(yīng)及時(shí)向業(yè)主、監(jiān)理報(bào)批，獲得許可后移動(dòng)孔位，再進(jìn)行施工，另外，需要引起重視的內(nèi)容，還包括地質(zhì)孔和煤層氣孔應(yīng)兼用，這樣做的目的是提高勘查水平；最后，在連線范圍內(nèi)，對(duì)內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源總量進(jìn)行圈定并推斷[1]。

1.4施工原則

在施工過程中，相關(guān)人員應(yīng)遵循以下原則：第一，首先開展地質(zhì)填圖工作，初步查清勘查區(qū)內(nèi)地層層序、煤層的分布情況及構(gòu)造的發(fā)育程度，其次組織鉆機(jī)開展施工，最后進(jìn)行定孔，核對(duì)開孔層位和構(gòu)造情況；第二，通過調(diào)查和訪問的方式，獲得勘查區(qū)內(nèi)煤層的煤樣；第三，相互配合，測井和鉆探相互配合，鉆探和填圖相互配合，煤礦調(diào)查和老窯調(diào)查相互配合。實(shí)踐證明，只有綜合應(yīng)用各種勘查手段，驗(yàn)證并補(bǔ)充所獲得結(jié)論，在此基礎(chǔ)上展開綜合分析，才能對(duì)可采煤層、地質(zhì)構(gòu)造、開采技術(shù)等內(nèi)容，具有更加客觀、全面的了解。

1.5主要成果

第一，確定了勘查區(qū)內(nèi)地層的層序，針對(duì)聚煤特征、沉積環(huán)境特征展開了研究；第二，對(duì)勘查區(qū)構(gòu)造的復(fù)雜程度進(jìn)行初步評(píng)價(jià)；第三，對(duì)可采煤層的厚度、層位、煤質(zhì)特征加以了解，除北東部少數(shù)點(diǎn)的煤類屬于貧煤外，均為無煙煤；第四，調(diào)查了勘查區(qū)的地理?xiàng)l件和特征，確定了水文地質(zhì)的勘查類型；第五，大致了解勘查區(qū)內(nèi)可采煤層的瓦斯分布、自燃趨勢、爆炸危險(xiǎn)性等，并針對(duì)開采技術(shù)做出相應(yīng)評(píng)價(jià)；第六，估算勘查區(qū)內(nèi)可采煤層的資源量。

2.煤層與煤質(zhì)概述

2.1煤層

（1）含煤性

主要含煤地層為上二疊系龍?zhí)督M，含煤情況變化如下：第一，橫向變化，煤層、可采煤層的層數(shù)由東向西增加，厚度變化幅度較小，煤層總厚度和可采煤層厚度變化大致相同；第二，垂向變化，以含煤層數(shù)為依據(jù)，可將該含煤地層分為三段，上部含煤層較少，厚度和間距穩(wěn)定，中部含煤層多，厚度和間距變化大，下部含煤層最少，厚度和間距穩(wěn)定。

（2）可采煤層

綜合參考鉆孔、小煤礦資料，確定區(qū)內(nèi)可采煤層數(shù)量為5層，可采厚度約為3.3m～17.2m，煤層可采煤層厚度約為7m。

（3）煤層對(duì)比

本區(qū)煤層的對(duì)比依據(jù)，主要是巖性、測井曲線和古生物，其中，巖性對(duì)比標(biāo)志層的特點(diǎn)為厚度穩(wěn)定，例如，鈣質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r等，無標(biāo)志層段所參考對(duì)比標(biāo)志，應(yīng)為砂巖力度的變化及巖性組合的特征；測井曲線所依據(jù)的要素，主要是曲線形態(tài)和幅度；由于煤層頂板擁有豐富的化石資源，因此，相關(guān)人員可以根據(jù)化石種類，區(qū)別煤層類型[2]。另外，在對(duì)巖性標(biāo)志層進(jìn)行對(duì)比時(shí)，層位穩(wěn)定且厚度變化小的龍?zhí)督M地層，被視為對(duì)比標(biāo)志層，相關(guān)人員需在此區(qū)對(duì)標(biāo)志層進(jìn)行建立，再參考煤層物性特征，完成對(duì)形態(tài)、曲線進(jìn)行對(duì)比的工作。

（4）穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

首先說評(píng)價(jià)方法，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)可采煤層的灰分、可采指數(shù)、變異系數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，綜合利用定量分析法、定性分析法，評(píng)價(jià)煤層穩(wěn)定性；其次說定量分析，定量分析是指借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，定量分析煤層，作為定性分析的補(bǔ)充，所采用指標(biāo)包括可采率、穩(wěn)定指數(shù)、變異系數(shù)等，其中，可采率越大，代表煤層穩(wěn)定性越好，穩(wěn)定指數(shù)越小，代表煤層穩(wěn)定性越好，變異系數(shù)通常用來對(duì)煤層穩(wěn)定性的變化進(jìn)行直觀表現(xiàn)，這是因?yàn)樽儺愊禂?shù)所反映數(shù)據(jù)，以厚度變化幅度、程度為主；最后說定性分析，根據(jù)煤層結(jié)構(gòu)、厚度、可采性的分析結(jié)果可知，雖然主要可采煤層的厚度均存在一定變化，但也表現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)律明顯的特點(diǎn)，屬于較穩(wěn)定煤層。

2.2煤質(zhì)

（1）物理性質(zhì)

區(qū)內(nèi)可采煤層顏色均為黑色及灰黑色；塊狀煤最多，其次為碎塊狀煤和粉粒狀煤；煤層結(jié)構(gòu)包括兩類，分別是細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)和中條帶狀結(jié)構(gòu)；多為玻璃光澤，少數(shù)呈現(xiàn)出金屬光澤；存于煤層中的黃鐵礦的形態(tài)，普遍為透鏡狀、球粒狀、似層狀、結(jié)核狀。

（2）化學(xué)性質(zhì)

其一，灰分產(chǎn)率，原煤干燥基的灰分產(chǎn)率，平均值為26.8%，屬于典型的中灰煤；其二，硫分，原煤干燥基的全硫平均值為3.6%，折算后的干燥基，全硫平均值為3.7%，可采煤層中硫的存在形態(tài)，多為無機(jī)硫酸鹽硫、黃鐵礦硫；其三，揮發(fā)分產(chǎn)率，原煤干燥基的揮發(fā)分產(chǎn)率為6.11%～20.53%，，平均值為11.6%，而浮煤干燥基的揮發(fā)分產(chǎn)率，普遍在5.5%～12.4%這一范圍內(nèi)[3]，平均為8.54%，可以劃分為特低揮發(fā)分煤。

（3）煤巖類型

從宏觀的角度來看，區(qū)內(nèi)煤巖多為半亮型煤，摻有少量絲炭及鏡煤；從微觀的角度來看，煤巖可分為無機(jī)組分與有機(jī)組分，其中，無機(jī)組分多為粘土類礦物質(zhì)，少量為碳酸鹽和氧化物類礦物，有機(jī)組分又可以被分為墮質(zhì)組和鏡質(zhì)組。

（4）變質(zhì)程度

區(qū)內(nèi)可采煤層中，鏡煤反射率的最大值及顯微硬度，均隨埋藏深度的加深而增大，這代表煤的變質(zhì)程度在增強(qiáng)。

（5）煤類

區(qū)內(nèi)各可采煤層浮煤干燥無灰基揮發(fā)分平均8.54%（小于10%）；浮煤干燥無灰基氫含量為平均3.52%。根據(jù)《中國煤炭分類》（GB/T5751—2009），區(qū)內(nèi)各可采煤層除北東部個(gè)別點(diǎn)為貧煤外，其余點(diǎn)煤類均為無煙煤三號(hào)（WY3）。

（6）工業(yè)用途

以可采煤層的煤質(zhì)指標(biāo)為依據(jù)，綜合考慮煤類屬于無煙煤這一特點(diǎn)，確定煤炭用途如下：可作為動(dòng)力用煤、民用煤、鍋爐用煤、發(fā)電用煤，可用于冶金噴吹、高爐煉鐵、電石制造。由于煤層中硫多為易脫硫煤，因此，相關(guān)人員在對(duì)其進(jìn)行開采和應(yīng)用時(shí)，可通過動(dòng)力配煤、洗選脫硫等方式，降低硫分在煤中的含量，提高資源利用效率，減少燃燒過程中煤炭所產(chǎn)生二氧化硫帶來的污染，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。

3.開采技術(shù)條件

3.1水文地質(zhì)條件

位于龍?zhí)督M中上部的可采煤層，充水來源多為頂板巖溶裂隙水，水文條件中等；位于龍?zhí)督M底部的可采煤層，充水來源多為底板巖溶裂隙水，水文條件復(fù)雜；勘查區(qū)屬于以裂隙充水為主、條件中等的煤礦床，勘查類型屬于二類二型。

3.2工程地質(zhì)條件

勘查區(qū)內(nèi)巖性以碳酸鹽巖、碎屑巖為主，工程地質(zhì)巖組分為堅(jiān)硬巖組、半堅(jiān)硬巖組、軟弱巖組、松散巖組，層狀結(jié)構(gòu)為主，巖體各向異性，強(qiáng)度變化大，總體上地層巖性較復(fù)雜，巖體以中等完整為主，質(zhì)量等級(jí)一般，風(fēng)化或軟弱夾層地段易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題，工程地質(zhì)勘探類型為第三類層狀巖類中等型。

3.3環(huán)境地質(zhì)條件

實(shí)地考察結(jié)果表明，整裝勘查區(qū)屬于典型的低中山侵蝕、溶蝕地貌，特征如下：地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，地勢起伏明顯，巖性多變且復(fù)雜，崩塌、裂縫等地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育。另外，礦井水的疏排，間接導(dǎo)致部分區(qū)域地表水被污染，地下水位隨之下降，因此，地質(zhì)環(huán)境類型被劃分為二類中等。

3.4其他技術(shù)條件

首先，可采煤層的瓦斯?jié)舛龋淄槠骄繛?8.1%，氮平均含量為18.3%，二氧化碳平均含量為2.6%，區(qū)內(nèi)可采煤層均屬富甲烷煤層；其次，煤塵爆炸的危險(xiǎn)性：區(qū)內(nèi)煤層以無煤塵爆炸危險(xiǎn)性為主，局部有煤塵爆炸危險(xiǎn)性；最后，自燃傾向性：以自燃為主，局部區(qū)域?yàn)椴灰鬃匀?，相關(guān)人員應(yīng)做到實(shí)時(shí)監(jiān)管。

4.煤炭開采經(jīng)濟(jì)意義

4.1市場預(yù)測

（1）供應(yīng)現(xiàn)狀

21世紀(jì)是經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的關(guān)鍵時(shí)期，能源需求量正隨經(jīng)濟(jì)增長而增加，各國均根據(jù)自身情況，調(diào)整了能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和需求方向，作為石油替代品的煤炭，需求量增加的情況無法避免，價(jià)格也因此而有所增長，現(xiàn)階段，煤炭市場屬于典型的賣方市場，簡而言之，就是供不應(yīng)求。

（2）市場趨勢

我國的煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu)，所呈現(xiàn)出特點(diǎn)以多元化為主，主要的耗煤產(chǎn)業(yè)有4個(gè)，分別是電力、化工、冶金、建材，由于貴州省周邊地區(qū)的煤炭資源相對(duì)貧乏，不具備強(qiáng)勁的儲(chǔ)備量，因此，需要大量從貴州省購入煤炭，作為南方產(chǎn)煤大省的貴州省，所處地理位置相對(duì)優(yōu)越，可以為四川、湖南、廣東等省供煤，使區(qū)域煤炭需求更加平衡。

（3）煤炭需求

對(duì)煤炭需求量較大的行業(yè)，包括化工、冶金、建材、民用等，落實(shí)所制定“十二五”規(guī)劃的關(guān)鍵，就是大量供給煤炭，以貴州省為例，無論是煤礦產(chǎn)量、煤炭總需求還是供需缺口，所呈現(xiàn)出的趨勢均為逐步增加。

（4）價(jià)格預(yù)測

西南地區(qū)在動(dòng)力煤供需方面存在較為突出的矛盾，具體表現(xiàn)為電廠庫存緊張、需求量大，近幾年，煤炭的產(chǎn)銷量增長迅速，價(jià)格持續(xù)走高，研究表明，煤炭價(jià)格居高不下的原因，主要就是供需矛盾。另外，用煤行業(yè)的發(fā)展也在無形中使煤炭需求量得到了增長，長期存在的鐵路瓶頸，又制約了煤炭供給的增速，開采成本隨之上升[4]。商務(wù)部所提供煤炭價(jià)格走勢圖中，煤炭價(jià)格上升的勢頭十分明顯，因此，在未來一段時(shí)間內(nèi)，煤炭的價(jià)格應(yīng)持續(xù)處于高位運(yùn)行。

（5）市場競爭

煤炭行業(yè)的競爭趨勢正由價(jià)格向資源進(jìn)行轉(zhuǎn)變，近幾年，社會(huì)經(jīng)濟(jì)始終呈現(xiàn)出高速發(fā)展的趨勢，各行各業(yè)對(duì)煤炭的需求不斷增加，市場競爭的激烈程度有所緩和，國務(wù)院工作的重心，逐漸轉(zhuǎn)向煤炭資源的整合方面，希望能夠通過規(guī)劃、建設(shè)煤炭基地的方面，形成集中態(tài)勢，從根本上改變市場競爭格局。需要注意一點(diǎn)，雖然煤炭行業(yè)的發(fā)展勢頭良好，但是，可能制約行業(yè)發(fā)展的因素始終存在；另外，煤炭生產(chǎn)的安全性，始終沒有得到保障。

4.2資源量

桑木場背斜北西翼煤炭整裝勘查區(qū)域的資源條件良好，可滿足對(duì)大型礦井進(jìn)行建設(shè)時(shí)，在煤礦資源方面提出的需求。

4.3礦區(qū)建設(shè)效益

建設(shè)相關(guān)項(xiàng)目可以使市場供給得到增加，市場需求也會(huì)得到滿足，所帶來社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益自然更加良好，實(shí)踐證明，項(xiàng)目建設(shè)可以為建材行業(yè)的發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力，除此之外，受其影響的行業(yè)還包括建筑行業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)等。人口的增加，在無形中給項(xiàng)目所在地的社會(huì)服務(wù)行業(yè)提出了更高的要求，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為必然，地方稅收的收入隨之增加，這對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定和發(fā)展，具有重要作用。但是，在項(xiàng)目建設(shè)過程中存在風(fēng)險(xiǎn)的情況難以避免，由此而引發(fā)的問題，包括滯后影響出現(xiàn)、阻礙項(xiàng)目持續(xù)實(shí)施、制約經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮等，只有地方政府和參建單位共同努力，才能將外界因素帶來的影響降到最低。

5.結(jié)論

綜上所述，勘查施工嚴(yán)格按照規(guī)范開展，勘查程度滿足普查要求，最終結(jié)果表明，整裝勘查區(qū)內(nèi)擁有可靠的資源，所建設(shè)礦井與國家產(chǎn)業(yè)政策相符，另外，還能夠帶動(dòng)相鄰地區(qū)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力當(dāng)?shù)厝嗣裰赂唬Ｍ衔闹杏懻摰膬?nèi)容，可以在某些方面給人以啟發(fā)，為后續(xù)工作的開展提供支持，使煤炭行業(yè)對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有的促進(jìn)作用，得到應(yīng)有的發(fā)揮。

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