(二)新规范的主要特点及适用范围
1.新规范的主要特点
1)符合我国煤炭资源勘查实际情况,基本实现与国际惯例接轨。
2)修订后的规范包含了新分类标准中预查、普查、详查和勘探四个勘查阶段的技术要求和三大类十六种类型的矿产资源储量。在叙述资源储量类型时,以探明的、控制的、推断的和预测的四种地质可靠程度为主线,分别列出相应的资源储量类型,便于使用。由于原规范和规定已经不能完全表达上述四个阶段的煤炭资源储量,因此本次修订后的规范名称为“地质勘查规范”,而不再是“地质勘探规范”。
3)规范在地质查明程度、地质工作研究程度、工程控制程度、工业指标制定和资源储量估算方面的相关规定,从煤炭工业建设的实际需要出发,满足煤炭工业规划、煤矿设计、建设和生产的需求。并在科学规定的基础上增加了灵活性,以满足勘查投资主体可能的决策要求。
2.关于适用范围
《煤、泥炭地质勘查规范》是煤炭资源地质勘查的技术标准。按照国土资源部国土资储发[2000]2号文的提法,“本次修订后的标准虽然是推荐性标准,但也是带有强制性的,标准的名称仍然是‘规范’,而不是‘指南’”。
属于“指南”性质的说明性条文一般不再写入规范中。
规范中凡涉及煤矿设计、建设、生产过程中安全的条款均应该是强制性的,例如,有关水文地质条件、煤层瓦斯、煤尘爆炸危险性、地温变化等开采技术条件。规范规定的工作量是可能查明上述地质条件的最低工作量,这是一个底线,满足了规范规定的工作量也不一定能够保证煤矿安全,这是因为上述地质条件的复杂性和勘查技术的局限性。但是不能因此而降低这些方面的工作程度要求或减少工作量。
在煤炭资源地质勘查设计编制、地质报告评审、资源/储量评估等过程中,均应遵循上述原则。
《固体矿产地质勘查规范总则》(国标,GB/T 13908-2002)
《固体矿产勘查/矿山闭坑地质报告编写规范》 (行标, DZ/T 0033-2002)
《铀矿地质勘查规范》(行标, DZ/T 0199-2002)
《铁、锰、铬矿地质勘查规范》(行标, DZ/T 0200-2002)
《钨、锡、汞、锑地质勘查规范》(行标, DZ/T 0201-2002)
《铝土矿、冶镁菱镁矿地质勘查规范》(行标, DZ/T 0202-2002)
《稀有金属矿产地质勘查规范》(行标, DZ/T 0203-2002)
《稀土矿产地质勘查规范》(行标, DZ/T 0204-2002)
《岩金矿地质勘查规范》(行标, DZ/T 0205-2002)
《高岭土、膨润土、耐火粘土矿地质勘查规范》(行标, DZ/T 0206-2002)
《玻璃硅质原料、饰面石材、石膏、温石棉、硅灰石、滑石、石墨矿产地质勘查规范》(行标, DZ/T 0207-2002)
《砂矿(金属矿产)地质勘查规范》(行标, DZ/T 0208-2002)
《磷矿地质勘查规范》(行标, DZ/T 0209-2002)
《硫铁矿地质勘查规范》(行标, DZ/T 0210-2002)
《重晶石、毒重石、萤石、硼矿地质勘查规范》(行标, DZ/T 0211-2002)
《盐湖和盐类矿产地质勘查规范》(行标, DZ/T 0212-2002)
《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》(行标, DZ/T 0213-2002)
《铜、铅锌、银、镍钼矿地质勘查规范》(行标, DZ/T 0214-2002)
《煤、泥炭地质勘查规范》(行标, DZ/T 0215-2002)
目前施行地质矿产勘查的规范主要有:
固体矿产地质勘查规范总则(GB/T13908—2002)(代替GB/T13687—1992,GB/T13688—1992,GB/T13908—1992)
固体矿产资源/储量分类(GB/T17766—1999)
固体矿产勘查/矿山闭坑地质报告编写规范(DZ/T0033—2002)
铀矿地质勘查规范(DZ/T0199—2002)
铁、锰、铬矿地质勘查规范(DZ/T0200—2002)
钨、锡、汞、锑矿产地质勘查规范(DZ/T0201—2002)
铝土矿、冶镁菱镁矿地质勘查规范(DZ/T0202—2002)
稀有金属矿产地质勘查规范(DZ/T0203—2002)
稀土矿产地质勘查规范(DZ/T0204—2002)
岩金矿地质勘查规范(DZ/T0205—2002)
高岭土、膨润土、耐火粘土矿产地质勘查规范(DZ/T0206—2002)
玻璃硅质原料饰面石村石膏温石棉硅灰石滑石石墨矿产地质勘查规范(DZ/T0207—2002)
砂矿(金属矿产)地质勘查规范(DZ/T0208—2002)
磷矿地质勘查规范(DZ/T0209—2002)
硫铁矿地质勘查规范(DZ/T0210—2002)
重晶石、毒重石、萤石、硼矿地质勘查规范(DZ/T0211—2002)
盐湖和盐类矿产地质勘查规范(DZ/T0212—2002)
冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范(DZ/T0213—2002)
铜、铅、锌、银、镍、钼矿地质勘查规范(DZ/T0214—2002)
煤、泥炭地质勘查规范(DZ/T0215—2002)
煤层气资源/储量规范(DZ/T0216—2002)
地质矿产勘查测量规范(GB/T18341—2001)
固体矿产勘查档案立卷归档规则(DZ/T0222—2004)
段铁梁
作者简介:段铁梁,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;但如果需要也可以再增加其他参数,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.
吴国强
作者简介:吴国强,中国煤田地质总局地质矿产部副部长,教授级高级工程师,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,但实际工作中仍存在新旧标准混用、不能正确理解和运用新标准规范等一些问题。为此,国土资源部于2007年2月6日发布了《固体矿产资源储量核实报告编写规定》(国土资发[2007]26号)、2007年2月14日发布了《<煤、泥炭地质勘查规范>实施指导意见》(国土资发[2007]40号,以下简称指导意见)和2007年4月25日发布了《关于全面实施<固体矿产资源/储量分类>国家标准和勘查规范有关事项的通知》(国土资发[2007]68号)等一系列文件,使新规范得以逐步完善。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相关文件的学习理解,结合近年对矿产勘查和矿产资源储量评审工作的实践,谈几点对新规范资源储量估算有关规定的认识和体会,与同仁们商榷。
1 关于资源储量估算范围
1.1 勘查许可范围和采矿许可范围
各阶段勘查报告的资源储量估算范围首先必须明确是在勘查许可范围内,即在探矿权登记的平面坐标范围内的可采煤层可采边界内。
核实报告资源储量估算范围首先必须明确是在采矿许可范围内,即在采矿权登记的三度空间坐标范围内的可采煤层可采边界内。需要指出的是相当一部分报告编制者,在资源储量估算中忽视了开采许可水平标高。
1.2 露天煤矿勘查范围
新规范对露天煤矿工作程度做了规定,但对露天煤矿勘查条件未作说明,近年来随着矿产勘查、开发市场化,有些探矿权人提交的勘探报告,对井工和露天开采条件范围的确定有些模糊,造成资源储量估算和评价范围不准确,有必要予以说明,以便更好地执行新规范。笔者比较认同旧规范的规定,即露天煤矿开采范围应在详查或相当于详查工作程度的基础上,由矿山设计部门按照矿区总体设计或在矿区可(预可)行性研究报告中确定露天煤矿边界。也可参照表1中关于近似的深部境界剥采比的要求,大致地圈定露天勘探的境界。在可(预可)行性研究报告中确定露天煤矿范围内,估算资源/储量,其他未进行可(预可)行性研究的井工范围内,估算资源量。
表1 深部境界剥采比要求
露天煤矿的深部境界,在勘查阶段一般难以正式确定。为了划定露天勘查深部的边界,可以用钻孔柱状图计算深部境界附近的岩煤比,视作近似的境界剥采比,并以此会同煤矿设计部门商定露天勘探的深部边界。
固体矿产地质勘查、资源储量报告编制文件及规范解读
式中:O——松散覆盖层的单位体积(m3);
R——露天开采的最下一个可采煤层以上的全部岩石和不可采煤层的单位体积(m3);
C——露天开采的全部可采煤层的单位体积(m3);
μ——煤的回采率,85%~95%;
d——煤的平均容重。
1.3 先期开采地段和初期采区
勘探报告还要确定先期开采地段(或第一水平)和初期采区(或首采区)。新规范对先期开采地段(或第一水平)和初期采区(或首采区)有如下说明。
先期开采地段(第一水平):地层倾角平缓,不以煤层埋深水平划分,而采用分区开拓方式的矿井,满足矿井设计生产能力和相应服务年限的开采分区范围,为先期开采地段,它相当于按煤层埋深布置开采水平时,一般以一个生产水平来保证矿井设计生产能力和该水平服务年限,其最浅的水平,即第一水平。
初期采区:达到矿井生产能力最先开采(或最先同时开采)的采区,为初期采区,亦称首采区。
国土资发[2007]68号文件对先期开采地段和初期采区划定条件和工作程度要求有进一步规定:在矿床(井田)勘探工作进行前,应根据已有地质勘查成果,由矿山设计部门提出先期开采地段(或首采区、第一水平)范围,先期开采地段要有保障一定服务年限的资源量,主要由探明的、控制的资源量组成。新规范规定了资源储量比例:在先期开采地段范围内探明的和控制的比例的一般要求可参照附录E1确定(露天矿比例要求提高10%),在初期采区范围内主要可采煤层应全部为探明的。
1.4 生产矿井扩大(延深)范围
生产矿井在平面或垂深超出原已批准地质报告的范围,即生产矿井扩大(延深)范围,应根据扩大区所处井田的部位,结合矿井改扩建设计对扩大(延深)范围的要求,进行资源储量估算。若扩大区直接作为开拓水平使用,其性质大致相当于勘探的第一水平,基本上以估算探明的、控制的资源储量为主;如近期不作为开拓水平使用,而是为了矿井生产能力增大之后有足够的资源储量,则其性质大致相当于勘探的第二、三水平,基本上以估算推断的资源量为主。
1.5 压覆范围
按国土资发[2007]68号文要求,凡新建设项目压覆矿产资源的,应按有关规定履行审批手续。因已有的建筑(设)因素(如铁路、村庄)、自然生态因素(如水源地、公园保护区)、法律社会因素(如禁止开发地段)等事实压覆的矿产资源,不必履行压覆审批手续,但应在资源储量报告中分割出压覆的矿产资源范围,估算内蕴经济资源量或预测资源量,经矿产资源储量评审备案,作为划定矿区范围(申请采矿许可证)、矿业权变更、压覆矿产资源储量登记的依据。在申请划定矿区范围前已压覆的矿产资源,申请人应在划定矿区范围申请时将压覆无法开采的部分扣除。
2 关于参与资源储量估算的可采煤层
参与资源储量估算的可采煤层包括全区可采煤层、大部分可采煤层、局部可采煤层。
2.1 全区可采煤层
指在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区),煤层的采用厚度、灰分、硫分、发热量全部或基本全部符合规定的资源量估算指标,可以被开采利用的煤层。
2.2 局部可采煤层
指在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区),有三分之一左右分布比较集中的面积,其煤层的采用厚度、灰分、硫分、发热量全部或基本全部符合规定的资源量估算指标,可以被开采利用的煤层。
2.3 大部分可采煤层
指在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区),可采程度介于全区可采煤层和局部可采煤层之间的煤层。
2.4 不可采煤层
在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区),其煤层的采用厚度、或灰分、或硫分、或发热量不符合规定的资源量估算指标,或符合的面积只占很小的比例;或者虽然占有一定的面积,但分布零星,不便或不能被开采利用的煤层。不可采煤层是否计量,根据具体情况确定。
需要指出的是,在预查、普查阶段,凡勘查许可范围内赋存煤层可采见煤点均要采样送验和验收评级,并进行初步评价;详查、勘探阶段对普查阶段评价为不可采煤层的可采见煤点是否进行采样送验和验收评级,根据具体情况确定,但要在设计中明确。
3 关于资源储量估算一般工业指标
资源储量估算一般工业指标,在指导意见中已从各个方面作了明细规定。笔者仅把各相关方面归纳一下,并谈一些在具体运用中需要注意的问题。
3.1 煤层厚度
指见煤点的采用厚度。
3.1.1 采用厚度对煤层稳定性评价
采用厚度:按照规范规定的方法计算而得的煤层厚度称为采用厚度,亦称计算厚度。采用厚度主要用于煤层可采程度和稳定程度的评价和计算煤的资源储量。
但需注意旧规范对于复杂结构煤层的稳定性评价还有如下说明:夹矸层数很多,单层厚度很小,一般均小于煤层最低可采厚度,在地质勘探和煤矿生产中,不需做分层对比工作,可以按全层厚度的变化来评价煤层的稳定程度。新规范和指导意见没有规定,在实际运用中也因人而异,笔者比较认同把结构复杂、全层厚度变化稳定煤层的稳定程度定为二型,即较稳定型。
3.1.2 有夹矸的煤层采用厚度的确定
采用厚度亦称估算厚度,主要用于煤层可采程度评价和估算资源储量。在研究煤层沉积环境、赋存规律、煤层对比时,以煤层的全层厚度为宜。
煤层中厚度等于或大于煤层最低可采厚度的夹矸,仅见于个别煤层点时,可不必分层估算。
结构复杂煤层:指夹矸层数很多,但单层厚度很小,一般均小于煤层最低可采厚度,在地质勘查和煤矿生产中,不需做分层对比工作,可以按全层厚度的变化来评价煤层稳定程度的煤层。
复煤层:指煤层全层厚度较大,夹矸层数多,厚度和岩性的变化大,夹矸的分层厚度在一定范围内可能大于所规定的煤层最低可采厚度。在地质勘查和煤矿生产中,属于应当进行分层对比的煤层。
夹矸较稳定,煤分层可以对比的复煤层:夹矸较稳定,煤分层可以对比的复煤层应按新规范8.4.1条、8.4.2条规定,分别计算各煤分层的采用厚度。
夹矸不稳定,无法进行煤分层对比的复煤层:夹矸不稳定,无法进行煤分层对比的复煤层,虽其夹矸的单层厚度有时等于或大于煤层最低可采厚度,但当夹矸的总厚度不超过各煤分层总厚度的1/2时,以各煤分层的总厚度为煤层的采用厚度,计算采用厚度按规范8.4.3条规定。
经对比属于同一复煤层的煤分层,当采用厚度的煤分层的底板深度与复煤层最下一层煤分层的底板深度相差较大,影响到资料使用时,是选用采用厚度的煤分层的底板深度,还是选用复煤层最下一层煤分层的底板深度,可根据设计和生产单位的要求,合理选用。
3.1.3 临界厚度
临界厚度:是旧规范中的名词,指的是煤层厚度比规定的最低可采厚度小0.10m以内的煤层厚度。
新规范对不符合工业指标的资源是否计量,没有明确规定。在实际工作中,过去和现在都有对煤层厚度比规范规定的最低可采厚度小0.10m的、灰分为40%~50%的、硫分大于3%的,予以计量的情况。笔者比较认同这部分煤层予以算量并单列(核实报告应保留以往计算的“暂不能利用储量”)。这不仅是因为符合国家鼓励合理开发利用煤炭资源的政策,尤其是对临界厚度采样要求,可以规避一些薄煤层和煤类变化较大的煤层,在资源储量估算缺失煤质资料的风险。在勘查施工阶段,对于最低可采厚度<1.30m和厚度在1.31~3.5m的煤层,钻探与测井厚度确定的误差,一般规定不大于0.10m和0.2m。经常会发生在测井可采,钻探不可采的情况下,采用测井厚度。若现场煤心有要求、没有处理,还可以采样弥补,据笔者所了解到的情况,大部分没有要求,钻孔已封闭,这样就造成煤质资料缺失。因此,建议在勘查设计中,对所有钻孔中的临界厚度煤层点,均应增加采取煤心煤样要求,同时建议褐煤的临界厚度比规定的最低可采厚度小0.20m。
3.1.4 煤层厚度采用时应注意的其他情况
根据地震勘探资料解释的煤层厚度的具体数字资料不能用于资源量估算,但其确定的煤层厚度变化规律、无煤区范围等,可以在划定最低可采边界时,结合钻探数据采用内插法确定无煤区范围,综合分析使用。
矿井核实报告资源储量估算应充分利用井巷工程揭露的煤层厚度;槽(井)探煤层厚度在确定其资料可靠的情况下也应充分利用。在一些报告的资源储量估算中往往忽视了对这两类资料的利用。
一般受断层影响的煤层变厚(缺失)点,不参加资源量估算。
3.2 最高灰分(Ad)
指该煤层可采见煤点(或全层)的灰分平均值。可采见煤点的灰分是该见煤点的可采部分中各煤分层的灰分和所有单层厚度不大于0.05m夹矸灰分的加权平均值。
资源储量估算中对于原煤灰分大于40%的可采见煤点,若是个别点应分析其形成的原因,其煤质资料可合理取舍;若原煤灰分在40%~50%的可采见煤点,分布有一定范围时,是否估算资源储量,可根据具体情况或探矿权人要求决定。
3.3 最低发热量(Qnet,d)
指该煤层可采见煤点(或全层)的发热量平均值。可采见煤点的发热量指该见煤点的可采部分中各煤分层的发热量和所有单层厚度不大于0.05m夹矸发热量的加权平均值。以干燥基低位发热量作为估算指标。
对灰分和发热量指标,一般可优先考虑灰分指标是否符合要求。当灰分指标符合要求时,可不考虑发热量指标;当灰分指标超过规定指标时,以发热量指标为准。在确定估算指标时,要避免确定的估算指标不合理,从而造成煤炭资源的浪费或破坏。
需要指出的是,煤质评价标准GB/T 15224.3—2004与GB/T 15224.3—1994标准的区别是将按收到基低位发热量范围分级,改为按干燥基高位发热量范围分级。对无烟煤和烟煤与褐煤分别进行分级,发热量分级由原来的6级改为:无烟煤、烟煤分5级,褐煤分3级。
资源储量估算指标是用干燥基低位发热量。三者有一定差别,在资源储量估算和核实时应按要求使用,并按相关公式进行换算。
3.4 最高硫分(St,d)
指该煤层可采见煤点(或全层)的硫分平均值。
可采见煤点的硫分是该见煤点的可采部分中各煤分层的硫分和所有单层厚度不大于0.05m夹矸硫分的加权平均值。
资源储量估算中对于原煤全硫大于3%的可采见煤点,若是个别点应分析其形成的原因,其煤质资料可合理取舍,一般不扣除大于3%范围,反之估算其资源量并单列;若原煤全硫大于3%的可采见煤点,分布有一定范围时,一般扣除大于3%范围,估算其资源量并单列。
对于可选性差的高灰、高硫的炼焦煤类,不能作为炼焦用煤其资源储量估算指标的选择,新规范没有明确,因此,在实际执行中也因人而异。笔者比较认同旧规范之规定,即应按非炼焦用煤的指标估算资源储量。
需要指出的是煤质评价标准GB/T 15224.2—2004 与GB/T 15224.2—1994 相比的主要区别:除了对炼焦精煤和动力煤分别进行分级、对动力煤中无烟煤和烟煤与褐煤分别进行分级和煤炭硫分分级级别进行适当调整(比原来的标准高了)外,还对动力煤进行硫分分级时,引入了干燥基高位发热量,并对不同煤种规定了各自的干燥基高位发热量为分级基准。应该注意的是,当煤炭的实测干燥基高位发热量不等于基准发热量时,要对硫分进行折算,得到折算后的干燥基全硫,然后以折算后的干燥基全硫再进行分级。
折算后的干燥基全硫的计算方法:
固体矿产地质勘查、资源储量报告编制文件及规范解读
基准发热量:基准发热量是指对不同煤种规定的干燥基高位发热量。各煤种的基准发热量见表2。
表2 各煤种的基准发热量
4 控制程度与块段划分
4.1 各类资源量估算块段划分的基本要求
新规范规定的“划分各类型块段,原则上以达到相应控制程度的勘查线、煤层底板等高线或主要构造线为边界。相应的控制程度,是指在相应密度的勘查工程见煤点连线以内和在连线以外以本种基本线距(钻孔间距)的1/4~1/2的距离所划定的全部范围”原则时,因没有明确使用条件,在执行中存在比较大的差异。2007年2月24日颁布的指导意见对此条进行了说明:相当于“旧规范”的第10.1.7条1、2项的表述内容,包含了两层意思:达到了相应控制程度时,原则上按勘查线、煤层底板等高线或主要构造线为边界来划分各类别块段;其次是在达到了相应控制程度的勘查工程见煤点连线以内和连线以外以本种基本线距(钻孔间距)的1/4~1/2的距离所划定的全部范围内,都视为达到了相同的控制程度,而不再视为外推的范围(划定工程见煤点连线以外1/4~1/2的距离范围时,其外侧还应有工程见煤点控制)。上述两种块段划分办法的采用应根据具体情况确定。但对“在达到了相应控制程度的勘查工程见煤点连线以内和连线以外以本种基本线距(钻孔间距)的1/4~1/2的距离所划定的全部范围内,都视为达到了相同的控制程度”理解上还存在差异,笔者比较认同,此种块段划分办法应适用于稳定和较稳定煤层的资源储量估算,不适宜不稳定煤层。在较稳定煤层资源储量估算时,应强调划定查明的或控制的块段,工程见煤点连线以外1/4~1/2的距离范围时,其外侧还必须有工程见煤点控制。
4.2 地质可靠程度划分条件
新规范在地质可靠程度划分条件中对可采煤层本身的勘查、研究程度有明确规定,但没有列入水文地质条件、其他开采技术条件(如瓦斯、工程地质条件、煤尘爆炸危险性等)等方面的勘查、研究程度。没有列入并不是不重要,原因是这些方面一般只能以井田(勘查区)为单位进行评价。这方面的地质工作量和质量,在过去几年执行中有所削弱和下滑,2007年2月24日颁布的指导意见对此作了明确规定:新规范中凡涉及煤矿设计、建设、生产过程安全的条款都是强制性的,如有关水文地质、工程地质、煤层瓦斯、煤尘爆炸危险性、煤层自燃发火、地温变化等与开采技术条件相应的条款。规范规定的工作量是可能查明上述地质条件的最低工作量。因此,今后在地质勘查设计和资源储量评审中,必须严格执行。
4.3 各类型资源储量的地质可靠程度
探明的煤炭资源储量的地质可靠程度:相当于旧规范的A级储量条件。
控制的煤炭资源储量的地质可靠程度:相当于旧规范的B级储量条件。新规范7.2.3条“各项勘查工程已达到详查阶段的控制要求”,指详查阶段的一般情形,而不是勘探阶段的控制的资源储量的地质可靠程度条件。
推断的煤炭资源储量的地质可靠程度:新规范7.2.5条“各项勘查工程已达到普查阶段的控制要求”,指普查阶段的一般情形,而不是勘探阶段或详查阶段的推断的资源储量的地质可靠程度条件。推断的资源量属查明煤炭资源,按照《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T 13908—2002),原则上没有系统工程控制的要求,笔者比较认同,在普查阶段一般按“控制的”钻探工程基本线距扩大一倍,圈定为“推断的”资源量;在勘探阶段或详查阶段的推断的资源储量的地质可靠程度条件,可以按照《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T 13908—2002)规定执行。
4.4 断层两侧划为推断的块段、各类煤柱和压覆资源量
断层两侧划为推断的块段:由于断层对煤层破坏的影响,断层旁侧小断层的发育,断层位置和倾角局部小范围变动等因素,断层即使已查明,其两侧资源储量的可靠程度也较差。因此,规范规定在断层两侧各划出30~50m为推断的块段。它不等同于矿井设计时划出的断层煤柱。地质报告在统计资源储量总量时一般不作煤柱资源储量统计。
压覆资源量:按国土资发[2007]68号文规定划出的压覆范围内,所单独进行估算和统计的资源量。
煤炭资源储量估算时的煤柱:煤炭资源储量估算,应以客观地质条件为主要考虑因素,凡符合估算指标的,均应予以估算。在矿井设计和开采时,对报告的资源储量如何利用,原则上不应影响资源储量估算。在划分资源储量类别时,不能因将来可能划为煤柱而改变或降低其类别。
指导意见在说明煤炭资源储量估算时的煤柱时还有一段文字:“在预查、普查和详查阶段不单独估算煤柱煤量。在勘探阶段,如未进行预可行性研究或可行性研究时,不单独估算煤柱煤量。对在矿井设计和生产中可能划出的煤柱(如防水煤柱、断层煤柱、广场及建筑物煤柱和其他等),设计部门如有明确的划分方案,可以单独估算和统计”。这段文字和国土资发[2007]68号文规定的压覆资源量有重叠和矛盾,笔者认为,勘查各阶段均应执行压覆资源量估算和统计的规定,勘探阶段执行有关煤柱资源储量估算和统计的规定。
需要指出的是,在新规范执行前,有些精查报告将各类煤柱(包括压覆资源量)等列入“暂不能利用储量”,因此,资源储量核实时应将其与因厚度、灰分等工业指标原因而列入“暂不能利用储量”区分开来。
参考文献
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煤炭质量分级第1,2,3部分(GB/T 15224.1.2.3—2004).北京:中国标准出版社,2004.
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。
泥炭的有勘查类型的说法,煤的没见到过!
根据泥炭矿床规模、形态特征、埋藏状况以及圈定矿体的难易程度等,划分为两种勘查类型,即简单型和复杂型:
简单型:矿区规模大,矿体裸露地表或埋藏浅,形态规则,结构简单,矿层为水平层状,厚度稳定;复杂型:矿区规模较小,矿体深埋,形态不规则,结构复杂,矿层厚度变化大。