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礦井地質構造研究方法

發布時間:2022-06-05 19:59:24

『壹』 礦井地質構造包括井田范圍有哪些

礦井地質
構造包括
井田
范圍有:
中型構造
)中型構造:分布在井田范圍內,影響水平、
采區
劃分和巷道布置的次一級構造。勘探階段尚未查明,對生產影響極大,是研究的重點。

『貳』 礦井地質構造劃分依據有哪些

斷層 層理 褶皺 等

『叄』 主要的礦井物探方法

礦井常規物探方法介紹

依據物探方法和目的不同,將礦井常規物探方法介紹如下:

一、掘進工作面超前探測:指探測掘進巷道迎頭前方一定范圍順層、頂板、底板和兩幫可能存在的低阻異常體,防止掘進誤揭導水構造造成突水。一般採用瞬變電磁儀進行探測,也可採用在線電法儀順延底板電極連續探測。

二、工作面坑透:指採煤工作面巷道系統形成後,在機、風巷之間採用無線電波透視,根據吸收率不同確定工作面內隱伏的地質異常體,防止採煤誤揭導水構造造成突水。坑透最大限制是透距偏小,一般不超過180m。

三、採煤工作面槽波地震:類似於坑透,利用放炮產生的震波代替無線電波進行工作面透視,根據震波衰減程度的不同確定地質異常體。槽波穿透距離大,解決無線電波透距偏小的問題。

四、工作面底板音頻電透:類似於坑透,在工作面風巷底板供電,在機巷底板測量電場電位,得到透視區域工作面底板一定深度內岩層的電導率。改變供電頻率,測量不同深度岩層的電導率。根據整個工作成底板岩層電導率不同判定高導異常體的位置和發育高度,防止採煤鄰近隱伏導水構造造成突水。

五、高密度電法:採用改進型電法儀,64個電極一次布設,儀器自動供電、自動測量和數據採集,升井後專門軟體解釋並編製成果圖件,根據視電阻率確定低阻異常體。該方法可用於底板電測深、掘進超前探測、雙巷並聯網路電法探測、鑽孔巷道間網路電法探測等。

六、遞進掩護探測:利用上區段採煤工作面機巷,採用大測距瞬變電磁儀器對下區段進行探測,確定地質異常體的分布范圍,為下區段巷道快速施工提供依據。

七、環採煤工作面立體探測:在採煤工作面機、切、風巷,採用瞬變電磁儀,對工作面內、外側順層、頂板、底板進行多方向、多傾角探測,一類礦井採煤工作面投產前,必

『肆』 地質研究方法

煤層頂板穩定性預測構造解析法的主要研究內容包括: ①對礦井構造、構造應力場、煤層頂板岩性分布規律、頂板岩體力學特徵等主要因素的研究; ②結合礦井採掘工程條件綜合分析相關因素,預測煤層頂板穩定性。

煤層頂板構造評價是煤層頂板穩定性評價體系中的一個子系統,也是比較重要的一個子系統。頂板構造評價子系統的確立需要在採集有關頂板構造參數的基礎上,建立頂板構造參數庫,發現參數間的相關關系,確立評價方法和技術。礦井地質條件評價和礦井地質構造評價方法,多採用模糊綜合評判方法,在定性參數平分 ( 給定權值) 的基礎上進行綜合評判。而更多見的是用某些指數對頂板進行分區評價。以頂板岩石沉積結構構造及結合岩石力學特徵為主體的研究,也是煤層頂板穩定性評價和煤層構造研究的一個重要方面。對煤層頂板砂岩分維及與岩石力學性質相關性的研究,是頂板穩定性研究的一個新領域和新方法。對於煤礦小型地質構造的研究,自 20 世紀 80~90 年代以來,除了地球物理勘探中三維地震技術有重要突破並解決了煤礦開採的疑難問題外,在地質研究方面幾乎沒有新的進展。作者曾提出用構造 - 地層分析方法作為小型構造預測和評價的方法之一,但這一方法沒有進一步完善和發展。經過理論探討和實踐,我們認為煤層頂板構造穩定性分析及評價可按 ( 圖5.1) 思路進行。

頂板構造研究從第一層次上看,主要是考慮 3 個方面 ( 參數) : 頂板地質構造、頂板沉積 ( 岩石) 參數、頂板岩體結構及岩石力學 ( 參數) 。在第二層次的參數或指標可以設立 10 余項內容,這些參數分別進行採集和分類。第三層次的參數是具體的實測指標,是頂板構造穩定性最多、最具體、最真實的數據,需要認真收集和整理,有些參數需要采樣測試,而且要在研究區內具有相對均勻的分布。在參數採集和大量整理有關頂板構造及其相關參數的基礎上,進行相關性分析。其方法可以採用模糊綜合評判方法,也可以採用其他數學方法。

目前,在地理信息系統 ( GIS) 基礎上進行開發、定量評價煤層頂板構造穩定性是最新的方法和技術。GIS 是建立在統一地理坐標基礎上的空間信息管理系統,它是集地理數據採集、管理、查詢、計算、分析和可視表現為一體的計算機技術系統。勘察、生產過程中獲得的煤層頂板穩定性評價相關基礎資料和數據,無論是鑽孔點源資料,還是生產巷道的線狀資料或是工作面的面狀資料,其空間分布以及屬性都可以通過地理信息系統進行管理。基於 GIS,可以建立煤層頂板穩定性評價模型,該模型利用 GIS 強大的分析和成圖功能,進行煤層頂板穩定性評價,並將評價結果以圖的形式表現出來。目前常用的 GIS 系統一般均具有可開發性,針對煤層頂板穩定性評價系統的要求,通過二次開發及介面技術對GIS 系統分析處理功能的擴充,從而實現復合分析功能。

圖5.1 煤層頂板穩定性分析評價體系

『伍』 礦床學研究內容和方法

礦床學研究內容通常可概括為研究礦床的特徵及其形成條件、形成作用與過程時空分布及其控制因素。前者即闡明礦床的成因,後者即查明礦床的分布規律。礦床學正是圍繞著這些問題的提出和解決不斷發展起來的。

現代礦床學已包括以下一些相對獨立而又互有聯系的研究領域。成因礦床學或稱礦床地質學討論礦床成因和分布的基本理論問題。金屬礦床學研究各種金屬富集成礦條件及礦床類型。非金屬礦床學研究各類非金屬礦產形成條件和礦床類型。礦相學在顯微鏡下研究金屬礦石的礦物組成和微觀組構。區域成礦學主要是通過分析區域成礦背景,闡釋成礦作用演化和礦床分布規律。還有礦床地球化學是礦床學與地球化學的邊緣學科,從 20世紀30~40年代開始把地球化學理論和方法應用到礦床研究以來,顯著地擴展了礦床研究的廣度和深度。

礦床研究工作一般是結合著礦床的發現、勘查與開采過程而進行的。研究一個具體礦床的工作內容大體包括以下方面:①區域地質特徵,礦床在區域地質構造分區中的位置,該地區的沉積作用、岩漿作用,構造發展和成礦的有利背景。②礦區地質特徵,區內的岩石、構造類型和特點,礦床的產出條件及分布。③礦體的產狀和形態及其空間位置的控制,礦體內外礦化特徵變化的查明。④礦石的類型,礦石的組成和組構,有用組分的存在形式,影響礦石質量的因素。⑤綜合研究,礦床成因和類型的確定,礦床的評價。在不同工作階段中研究的內容有所側重,在礦床尋找和發現初期,著重研究區域和礦區與成礦有關的基礎地質問題,對該地區成礦條件作出遠景評價。在礦床勘查階段,研究工作更多地圍繞礦床本身。通過詳細的地質工作和各項勘探工程所取得的資料數據的整理分析,總結礦床的特點並作出對礦床的工業評價。在勘查工作進程中以及開采過程中也常常需要針對生產中遇到的問題進行某些專題性研究工作。總的來說,礦床研究始終是圍繞這兩個中心,一是盡可能獲取礦床成因信息,二是取得充分的礦床評價的資料和數據。

礦床研究內容的多層次性和綜合性,要求多種礦床研究方法的相互配合與補充。礦床研究要應用礦物學、岩石學、地層學、構造地質學等各基礎學科的理論和方法。當然,更要應用和發展礦床地質學、礦相學這些礦床學自身的理論和方法。隨著礦床地球化學已成為研究礦床不可缺少的內容,許多藉助現代分析測試技術進行分析對比的礦床地球化學研究方法已得到迅速發展和廣泛應用。下面對野外現場地質研究和實驗室研究重要方法及特點作一概略介紹。

野外或現場地質觀察研究:在收集和研究前人工作成果資料的基礎上進行工作區地質路線和重點地段的踏勘調研,實際了解區域地質特點及成礦條件。對礦區內地表露頭和揭露礦體的各種勘探工程、鑽孔岩心進行全面的觀察和描述,同時採集各類標本、樣品,並作系統的編錄,為進一步實驗室研究准備材料。

地質填圖是區域和礦區地質研究的基本方法,一般區域地質圖採用中比例尺,礦區地質圖採用大比例尺。隨著礦床類型的不同,進行中大比例尺填圖時都帶有專門地質測量的性質。如針對沉積岩區、火山岩區、侵入岩區、構造簡單或構造復雜地區都有相應的岩石學研究和構造測量與解析等不同研究內容和方法特點。

利用各種類型勘探工程成果補充地面地質觀察研究是礦床地質研究的重要特點和優點。經過合理選擇和精心布置的探槽、淺井、坑道及鑽孔,揭露和控制了礦體的分布和產狀形態變化。在山地工程的工作面上和對鑽孔的岩心進行詳細觀察、素描和描述,並系統采樣分析,確定礦體邊界,並獲得對礦石類型、特徵與質量變化的了解。整理各項工程資料,編制出適當比例尺的坑道平面圖,勘探線剖面圖,以及縱剖面圖等地質圖件,這些圖件是獲得對礦床從局部到整體的認識和客觀反映礦體特徵以及正確進行礦床評價的基本依據。

實驗室研究:包括傳統的岩石學、礦相學方法和有了很大發展的包裹體研究方法以及在現代分析測試技術基礎上發展起來的礦床地球化學研究方法。

岩石學和礦相學:在透射光和反射光顯微鏡下研究礦區岩石和礦石的類型、礦物組成和組構特點,確定礦物共生組合和生成順序,劃分成礦階段,查明一些礦物的賦存狀態,以及測量礦物顆粒大小和交生關系等影響礦石加工工藝的性質。顯微鏡下觀察一方面彌補了肉眼觀察尺度的限制,另一方面又為作進一步微區、微量組分研究指示方向,它是一個重要的中間環節。

礦物包裹體研究:包裹體研究是在礦床研究中早已應用的方法之一,近年來有了很快的發展,這里包裹體指的主要是礦石中某些礦物內部的氣液相包裹體,它們是當礦物形成時被捕獲在其晶體缺陷中的少量成礦流體。這類包裹體多數<100μm,在顯微鏡和冷、熱台上研究改變溫度時氣液相包裹體的變化可測得或計算出成礦時的溫度、壓力,也可以測定其鹽度、密度、PH值、氧化還原指標等。藉助新的技術也已能夠進行包裹體內微區微量成分分析和流體的穩定同位素組成的分析,而獲取到更多的成因信息,包裹體研究是現在研究成礦流體最直接有效的方法之一。

現代分析測試技術方法的應用:在一般岩礦鑒定基礎上,針對某些特殊需要還可以選擇應用光譜(發射光譜、吸收光譜、拉曼光譜)、極譜(汞電極極譜)、質譜(氣體質譜和固體質譜)、色譜(氣相色譜、液相色譜)、能譜分析(如中子活化法),確定有關岩石和礦物的化學成分,包括微量成分和礦物微區的成分。也可以選擇利用 X射線分析、熱分析、電子顯微鏡分析(透射電鏡、反射電鏡及掃描電鏡即電子探針)和礦物譜學(紅外、核磁共振、穆斯堡爾譜等)研究其結構和原子價態,有的也涉及礦物成分。

現代分析測試應用到研究地球化學以來已經積累了大量的各類數據,對這些數據進行了整理研究和統計計算,已經大大豐富和深化了對各種地球物質的化學組成、化學作用和化學演化規律的認識。礦床地球化學研究方法主要就是通過分析測試取得研究對象分析測試的結果後與已有數據、已建立起來的規律性進行對照和比較,作出有關成礦物質來源、成礦物理化學條件等的判別與解釋。現在應用最多的是微量元素研究和同位素研究。

微量元素研究:微量元素一般是指地殼中豐度較小、主要以類質同象或混入形式存在於主元素礦物或岩/礦石中的一些元素,各種金屬礦物內有不同的微量元素組合,例如鉛鋅礦石內有Cd、In、Ga、Ge、Se、Te、T1,鎢錫礦石內有Nb、Ta、Sc、Te、Bi、In、稀土元素等。已知在內生和外生成礦作用過程中微量和常量元素出現一定的演化序列,微量元素與相關常量元素的比值可作為地殼物質演化與成礦作用的標志。一些礦物或共生的礦物對微量元素的含量可用作地質溫度計。研究地區岩石和礦石中微量元素含量與已經計算出來的地球層圈、各類岩漿岩、沉積岩中微量元素豐度值的比較可用於成岩成礦物質來源的探索和構造環境的推斷。特別是稀土元素中14個元素的含量經標准化後作出的REE配分型式以及稀土元素總量、重稀土元素的比值、Eu 和Ce元素組成與標準的偏離(δEu,δCe)等參數都已用於判別成礦物質來源、成礦過程物理化學條件。

同位素研究:首先穩定同位素地球化學研究能獲得許多成岩成礦信息。應用硫化物硫同位素組成與隕石硫作標準的對比(δ34S)可以判斷硫的來源,區分出隕石硫、海相硫酸鹽型硫、生物硫或其間的過渡類型。應用氫、氧同位素組成與大洋水標准對比(δD、δ18O)可獲得成礦流體水的類型和來源,區分出是大氣降水、盆地地下水、地層水、變質水與岩漿水等。同樣,利用碳酸鹽礦物中的δ18O、δ13C也可以判別流體的起源與演化。成礦系統中硫和碳同位素結合起來研究可以確定成礦流體的溫度和fo2、fs2、fco2等物理化學參數及礦石沉澱機理。一些硫化物礦物對的同位素組成也可作為地質溫度計。

同位素年齡測定是應用放射性同位素衰變的基本原理,確定岩石和礦物形成時間的方法。一個計時的同位素系統包括放射性母體和穩定子體。研究工作主要是對選送樣品分析得到的數據進行整理、計算和作圖,得出其年齡值。要根據礦床類型選擇適合的測定對象和測定方法,如岩漿礦床可以用同時形成的含礦圍岩確定;鈾礦床可用晶質鈾礦等礦石礦物用 U-Pb法測定;稀土礦床用獨居石進行 Th-Pb或 Sm-Nd法測定得出准確成礦年齡;對硫化物礦床可用其中的黃鐵礦進行Re-Os法和40Ar-39Ar法測定;方鉛礦進行礦石鉛-鉛法測年。有的礦床也可以用成礦期間蝕變礦物進行測年。另外,要考慮不同成礦時代的礦床用不同的測定方法。如元古宙以前的礦床用 Sm-Nd全岩等時線法,晚元古代至古生代礦床用Rb-Sr全岩等時線法較好,新生代以來的礦床可用40Ar-39Ar 法、K-Ar法。現代成礦作用時代研究用14C法。

在礦床研究方法中,還應該提到成礦作用實驗研究和熱力學研究,這些研究顯然更具有理論研究的意義。礦床學文獻中早已引用了一些建立在實驗基礎上的各種熱力學相圖,用以說明成礦作用發生的物理化學條件和地質地球化學機理。現在的實驗研究就內容來看,不僅研究金屬元素在岩漿和熱液中的行為,而且已研究了揮發性組分在岩漿分異作用中和非岩漿成因低溫成礦作用中的行為與成礦的關系。由於礦床形成的復雜性和長期性,很難完全進行實驗模擬,因此實驗地球化學研究結果只是近似的,其應用是有條件的。此外,由於成礦作用實驗研究需要特殊的實驗設備和條件,其應用受到很大的限制。隨著成岩成礦模擬實驗的發展,礦物熱力學數據的不斷積累,可以用礦物組合的熱力學數據作為已知條件,用計算方法獲得有關礦物組合平衡溫度、壓力與逸度、酸鹼度及氧化還原電位之間的函數關系式,並繪制出溫度-壓力、溫度-逸度或酸鹼度-氧化還原電位的礦物平衡相圖,從而取得礦床形成物理化學條件某些定量或半定量的數據。現在,熱力學研究在成礦流體性質、金屬元素遷移和沉澱條件與機理、礦物組合的平衡關系、流體-岩石相互作用等方面都已取得了很好的成果。

『陸』 構造地質學的研究方法

岩石圈或地殼中的各種地質構造是在漫長的地質演化過程中形成的。人們無法直接觀察到各種地質構造的形成過程,也很難在實驗室中再造,因此,只能通過野外地質調查,研究岩石變形的幾何學、運動學特徵;研究構造變形時的作用力性質、大小、方向及應力場在空間上的變化;結合野外觀察和室內對有關資料的綜合研究,分析各種地質構造的形成過程、構造演化和地球動力學背景。這種研究方法稱為「反序法」。

盡管目前有多種研究地質構造的方法,但野外地質調查和地質填圖是構造地質學研究的最重要方法。通過地質填圖不僅可以了解研究區的岩石、岩層、岩體的分布、產狀、相互間的關系和形成的先後順序,而且可以認識研究區各種地質構造的幾何特徵、組合型式和變形序列等。地質構造是三維空間的地質實體,將野外觀測到的各種地質現象用一定比例尺反映在平面圖和剖面圖上,這對於分析構造的幾何形態是十分重要的。通過繪制地質剖面圖或者根據地表構造形態的觀測及鑽井和地球物理手段獲得的資料編制的構造等高線圖、地層厚度分布圖等,都能較好地反映深部地質構造的形態特徵。

變形模擬實驗是構造地質學研究的另一個重要研究方法,也是構造地質學研究中進展比較顯著的一個領域。由於透射電鏡、電子計算機及高溫、高壓設備的引入,構造模擬已從定性的物理模擬發展到定量的數學模擬;從宏觀的岩石礦物的實驗發展到微觀的模擬礦物變形實驗;從常溫、常壓條件下的實驗發展到高溫、高壓條件下的實驗。這些實驗手段的更新不但使構造變形研究深入到超微觀的晶體變形中,而且對不同層次構造的形成條件、形成機制和形成過程提供了重要依據。但自然界地質構造形成時的內部和外部邊界條件十分復雜,而且變形作用經歷的地質歷史十分漫長,這些都是實驗室所不能模擬的,所以在進行地質構造形成的力學機制的分析和探討中,模擬實驗仍然是一種有用的輔助手段。

現代航空、航天技術的進步與發展,為構造地質學的研究提供了大量的地球表面遙感信息,擴大了構造地質的視野和深度,彌補了野外地質調查的局限性。鑽探和地球物理方法在構造地質學研究中的應用,為研究深部地質構造提供了重要資料。

近年來,數學地質的發展和計算機技術的應用,使構造地質的研究向定量的數理分析方向發展。如應用概率統計處理分析構造數據;應用有限單元法來計算一定地區內的各點的應力方向和大小,進而對該地區的構造應力場做出數學模擬,據此推斷相應的構造圖像,並與該地區的地質構造特徵進行比較。

地質構造是在漫長的地質歷史中形成的,這種過程是人類歷史無法經歷和難以重復的,也是野外地質調查中難以觀察到的。因此,對地質構造的研究,應該是在野外觀測、收集的各種地質資料綜合整理和變形實驗研究的基礎上,進行全面的綜合分析,以便取得對地質構造的幾何學和運動學特徵、變形機制、構造演化等方面的理論認識。把取得的理性認識,再應用到工作實踐中,解決工作中遇到的各種地質問題,使研究成果不斷得到修正、補充和完善。

『柒』 什麼是煤礦地質學它研究的內容有哪些

煤礦地質就是利用地質基礎知識,研究煤的生成、煤的賦存狀態、確定煤的資源儲量及煤的用途,研究分析和解決影響礦井建設與採煤的地質因素,達到指導採掘工程的正常進行而發展起來的一門生產實踐性較強的學科。
煤礦地質學的主要內容是:
1、礦物與岩石(礦物、岩石基本地質學知識)
2、地史學的基本知識(地質年代單位及年代地層單位的概念、地層的接觸關系)
3、地質構造(地質構造的概念、單斜構造、褶皺構造、斷裂構造、斷層、岩漿岩侵入體)
4、煤、煤層、煤系和煤田
5、礦井水文地質(地下水的分類、礦井涌水量的計算方法、礦井充水因素)
6、礦井資源儲量及其管理(煤炭資源儲量估算、三量管理)
7、規程、規范、法規部分(防治水、探放水鑽孔布設原則、回採工作面掘進地質說明書的主要內容、礦井地質預報及其形式、礦井原始地質編錄)

『捌』 常用的煤礦床勘查技術手段有哪些

針對煤炭地質勘查研究存在的問題,可以看出,我國煤炭地質勘查雖然研究成果較多,但是由於手段多樣化、技術的差異性、區域地質條件不均性以及實際操作的差別造成了以上存在的幾個問題,綜合分析來看,我國煤炭地質勘查技術與方法仍需加強以下幾個研究方向:
1.煤炭地質勘查階段劃分研究需要重新釐定
我國現行的勘查階段劃分仍然沿襲前蘇聯的四分法。但是,從目前情況看,勘探階段對礦井地質條件的查明程度與安全高效礦井建設的需求依然有很大差距,難以滿足市場經濟條件下煤炭工業建設規劃需要。實際上,煤炭地質勘查是為礦井建設和生產服務的,勘查技術主要進展、礦井開采地質條件綜合勘探效果更多的體現在礦井生產實踐驗證中。因此,包括建井和生產階段的補充勘探是勘查工作的繼續,無疑屬於煤炭地質勘查范疇。建議將煤炭地質勘查工作劃分為5個階段,制定補充勘探階段的工作程度、技術標准,並將其納入重新修訂的煤炭地質勘查規范中去。
《煤、泥炭地質勘查規范》中,要求煤炭地質勘查遵循以煤為主、綜合勘查、綜合評價的原則。但是,在煤炭資源地質勘查手段、工程量布置和控製程度等方面上,均是以鑽探手段為主要依據,按照幾類(針對構造復雜程度)幾型(指煤層穩定程度)確定勘探類型,對最終階段即勘探(精查)階段的要求也僅是「詳細查明先期開采地段內落差等於和大於30m的斷層、詳細查明初期采區內落差等於和大於20m(地層傾角平緩、構造簡單、地震地質條件好的地區為15~10m)的斷層」。
深部煤炭資源的賦存條件,一般情況下要比淺部復雜;新建礦井多為高產、高效礦井,綜合機械化生產對煤礦地質工作提出了更高要求,包括查明斷距3~5m的斷層、幅度5m左右的褶曲、陷落柱和采空區的空間分布等。因此,現行規范對於深部煤炭資源地質勘查的手段比較單一、勘查精度要求整體偏低。

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