浅析桑木场背斜北西翼煤炭整装勘查方法

孙永士

摘要：本文以习水县煤炭整装勘查项目为研究对象，首先评述了勘查的手段、类型及成果等，其次分析了勘查区内的煤层与煤质，再次围绕开采技术条件展开了讨论，内容涉及水文、工程、环境等方面，最后对煤炭开采经济意义进行了提炼和概括，供相关人员参考。

关键词：贵州省习水县；桑木场背斜北西翼；煤炭整装勘查

前言：贵州省习水县拥有丰富的无烟煤，为保证煤电一体化能够获得充足的煤炭资源，加快地方经济发展的速度，财政厅和国土资源厅联合设置了“桑木场背斜北西翼煤炭整装勘查”的项目，其目的是全面勘查煤炭资源地质，评价勘查区现有煤炭资源的开发意义和经济价值，为远景规划、详查工作的开展提供地质资料。

1.勘查工程评述

1.1勘查手段

此次勘查工作的内容，主要包括地形测绘，地质和水文测量，钻探工程，采样及煤层气的勘查等。通过实地考察能够发现，整装勘查区内地貌属于中等切割低中山地貌，具有山高坡陡、地形复杂、地面高差大的特征；多数含煤层的露头地段，均被小煤矿占有或被第四系所覆盖；非煤系地层的地基裸露相对较好。综上，此次勘查工作应参照地质任务，以地质、地形和煤巖层特点为依据，综合利用钻探、测井、采样、煤矿调查等手段，高效完成勘查的任务。

1.2勘查类型

整装勘查区位于桑木场背斜北西翼，地层倾角的变化明显，从南西至北东逐渐变陡，褶曲及断层较发育，构造复杂程度中等，可采煤层相对可靠、稳定，属于第二类煤层。由于勘查区的构造复杂程度中等、煤层结构稳定，因此，最终确定此次勘查的类型属于二类二型。

1.3工程布置

首先，此次勘查共在全区范围内布置勘查线26条，所有勘查线均垂直于地层走向和主要构造；其次，此次勘查以煤层构造、埋深和倾角情况为依据，对钻孔进行布置，从原则上来说，钻孔布置的孔距应<勘查线距，除特殊情况外，均应在勘查线上进行布置，少数受地形、煤矿矿界等因素影响的钻孔，孔距为700m，其余孔距均为1000m，所布置钻孔的数量共有49个；再次，此次整装勘查在定孔过程中所采用工具为手持GPS，对照孔位、地层构造、层位和设计位置，若无问题存在，方可进行施工，如果存在施工难度过大的情况，相关人员应及时向业主、监理报批，获得许可后移动孔位，再进行施工，另外，需要引起重视的内容，还包括地质孔和煤层气孔应兼用，这样做的目的是提高勘查水平；最后，在连线范围内，对内蕴经济资源总量进行圈定并推断[1]。

1.4施工原则

在施工过程中，相关人员应遵循以下原则：第一，首先开展地质填图工作，初步查清勘查区内地层层序、煤层的分布情况及构造的发育程度，其次组织钻机开展施工，最后进行定孔，核对开孔层位和构造情况；第二，通过调查和访问的方式，获得勘查区内煤层的煤样；第三，相互配合，测井和钻探相互配合，钻探和填图相互配合，煤矿调查和老窑调查相互配合。实践证明，只有综合应用各种勘查手段，验证并补充所获得结论，在此基础上展开综合分析，才能对可采煤层、地质构造、开采技术等内容，具有更加客观、全面的了解。

1.5主要成果

第一，确定了勘查区内地层的层序，针对聚煤特征、沉积环境特征展开了研究；第二，对勘查区构造的复杂程度进行初步评价；第三，对可采煤层的厚度、层位、煤质特征加以了解，除北东部少数点的煤类属于贫煤外，均为无烟煤；第四，调查了勘查区的地理条件和特征，确定了水文地质的勘查类型；第五，大致了解勘查区内可采煤层的瓦斯分布、自燃趋势、爆炸危险性等，并针对开采技术做出相应评价；第六，估算勘查区内可采煤层的资源量。

2.煤层与煤质概述

2.1煤层

（1）含煤性

主要含煤地层为上二叠系龙潭组，含煤情况变化如下：第一，横向变化，煤层、可采煤层的层数由东向西增加，厚度变化幅度较小，煤层总厚度和可采煤层厚度变化大致相同；第二，垂向变化，以含煤层数为依据，可将该含煤地层分为三段，上部含煤层较少，厚度和间距稳定，中部含煤层多，厚度和间距变化大，下部含煤层最少，厚度和间距稳定。

（2）可采煤层

综合参考钻孔、小煤矿资料，确定区内可采煤层数量为5层，可采厚度约为3.3m～17.2m，煤层可采煤层厚度约为7m。

（3）煤层对比

本区煤层的对比依据，主要是岩性、测井曲线和古生物，其中，岩性对比标志层的特点为厚度稳定，例如，钙质泥岩、泥质灰岩等，无标志层段所参考对比标志，应为砂岩力度的变化及岩性组合的特征；测井曲线所依据的要素，主要是曲线形态和幅度；由于煤层顶板拥有丰富的化石资源，因此，相关人员可以根据化石种类，区别煤层类型[2]。另外，在对岩性标志层进行对比时，层位稳定且厚度变化小的龙潭组地层，被视为对比标志层，相关人员需在此区对标志层进行建立，再参考煤层物性特征，完成对形态、曲线进行对比的工作。

（4）稳定性评价

首先说评价方法，相关人员应对可采煤层的灰分、可采指数、变异系数等数据进行计算，综合利用定量分析法、定性分析法，评价煤层稳定性；其次说定量分析，定量分析是指借助数理统计方法，定量分析煤层，作为定性分析的补充，所采用指标包括可采率、稳定指数、变异系数等，其中，可采率越大，代表煤层稳定性越好，稳定指数越小，代表煤层稳定性越好，变异系数通常用来对煤层稳定性的变化进行直观表现，这是因为变异系数所反映数据，以厚度变化幅度、程度为主；最后说定性分析，根据煤层结构、厚度、可采性的分析结果可知，虽然主要可采煤层的厚度均存在一定变化，但也表现出了结构简单、规律明显的特点，属于较稳定煤层。

2.2煤质

（1）物理性质

区内可采煤层颜色均为黑色及灰黑色；块状煤最多，其次为碎块状煤和粉粒状煤；煤层结构包括两类，分别是细条带状结构和中条带状结构；多为玻璃光泽，少数呈现出金属光泽；存于煤层中的黄铁矿的形态，普遍为透镜状、球粒状、似层状、结核状。

（2）化学性质

其一，灰分产率，原煤干燥基的灰分产率，平均值为26.8%，属于典型的中灰煤；其二，硫分，原煤干燥基的全硫平均值为3.6%，折算后的干燥基，全硫平均值为3.7%，可采煤层中硫的存在形态，多为无机硫酸盐硫、黄铁矿硫；其三，挥发分产率，原煤干燥基的挥发分产率为6.11%～20.53%，，平均值为11.6%，而浮煤干燥基的挥发分产率，普遍在5.5%～12.4%这一范围内[3]，平均为8.54%，可以划分为特低挥发分煤。

（3）煤岩类型

从宏观的角度来看，区内煤岩多为半亮型煤，掺有少量丝炭及镜煤；从微观的角度来看，煤岩可分为无机组分与有机组分，其中，无机组分多为粘土类矿物质，少量为碳酸盐和氧化物类矿物，有机组分又可以被分为堕质组和镜质组。

（4）变质程度

区内可采煤层中，镜煤反射率的最大值及显微硬度，均随埋藏深度的加深而增大，这代表煤的变质程度在增强。

（5）煤类

区内各可采煤层浮煤干燥无灰基挥发分平均8.54%（小于10%）；浮煤干燥无灰基氢含量为平均3.52%。根据《中国煤炭分类》（GB/T5751—2009），区内各可采煤层除北东部个别点为贫煤外，其余点煤类均为无烟煤三号（WY3）。

（6）工业用途

以可采煤层的煤质指标为依据，综合考虑煤类属于无烟煤这一特点，确定煤炭用途如下：可作为动力用煤、民用煤、锅炉用煤、发电用煤，可用于冶金喷吹、高炉炼铁、电石制造。由于煤层中硫多为易脱硫煤，因此，相关人员在对其进行开采和应用时，可通过动力配煤、洗选脱硫等方式，降低硫分在煤中的含量，提高资源利用效率，减少燃烧过程中煤炭所产生二氧化硫带来的污染，实现社会的持续发展。

3.开采技术条件

3.1水文地质条件

位于龙潭组中上部的可采煤层，充水来源多为顶板岩溶裂隙水，水文条件中等；位于龙潭组底部的可采煤层，充水来源多为底板岩溶裂隙水，水文条件复杂；勘查区属于以裂隙充水为主、条件中等的煤矿床，勘查类型属于二类二型。

3.2工程地质条件

勘查区内岩性以碳酸盐岩、碎屑岩为主，工程地质岩组分为坚硬岩组、半坚硬岩组、软弱岩组、松散岩组，层状结构为主，岩体各向异性，强度变化大，总体上地层岩性较复杂，岩体以中等完整为主，质量等级一般，风化或软弱夹层地段易发生矿山工程地质问题，工程地质勘探类型为第三类层状岩类中等型。

3.3环境地质条件

实地考察结果表明，整装勘查区属于典型的低中山侵蚀、溶蚀地貌，特征如下：地质构造相对复杂，地势起伏明显，岩性多变且复杂，崩塌、裂缝等地质灾害较发育。另外，矿井水的疏排，间接导致部分区域地表水被污染，地下水位随之下降，因此，地质环境类型被划分为二类中等。

3.4其他技术条件

首先，可采煤层的瓦斯浓度，甲烷平均含量为78.1%，氮平均含量为18.3%，二氧化碳平均含量为2.6%，区内可采煤层均属富甲烷煤层；其次，煤尘爆炸的危险性：区内煤层以无煤尘爆炸危险性为主，局部有煤尘爆炸危险性；最后，自燃倾向性：以自燃为主，局部区域为不易自燃，相关人员应做到实时监管。

4.煤炭开采经济意义

4.1市场预测

（1）供应现状

21世纪是经济复苏的关键时期，能源需求量正随经济增长而增加，各国均根据自身情况，调整了能源消费结构和需求方向，作为石油替代品的煤炭，需求量增加的情况无法避免，价格也因此而有所增长，现阶段，煤炭市场属于典型的卖方市场，简而言之，就是供不应求。

（2）市场趋势

我国的煤炭消费结构，所呈现出特点以多元化为主，主要的耗煤产业有4个，分别是电力、化工、冶金、建材，由于贵州省周边地区的煤炭资源相对贫乏，不具备强劲的储备量，因此，需要大量从贵州省购入煤炭，作为南方产煤大省的贵州省，所处地理位置相对优越，可以为四川、湖南、广东等省供煤，使区域煤炭需求更加平衡。

（3）煤炭需求

对煤炭需求量较大的行业，包括化工、冶金、建材、民用等，落实所制定“十二五”规划的关键，就是大量供给煤炭，以贵州省为例，无论是煤矿产量、煤炭总需求还是供需缺口，所呈现出的趋势均为逐步增加。

（4）价格预测

西南地区在动力煤供需方面存在较为突出的矛盾，具体表现为电厂库存紧张、需求量大，近几年，煤炭的产销量增长迅速，价格持续走高，研究表明，煤炭价格居高不下的原因，主要就是供需矛盾。另外，用煤行业的发展也在无形中使煤炭需求量得到了增长，长期存在的铁路瓶颈，又制约了煤炭供给的增速，开采成本随之上升[4]。商務部所提供煤炭价格走势图中，煤炭价格上升的势头十分明显，因此，在未来一段时间内，煤炭的价格应持续处于高位运行。

（5）市场竞争

煤炭行业的竞争趋势正由价格向资源进行转变，近几年，社会经济始终呈现出高速发展的趋势，各行各业对煤炭的需求不断增加，市场竞争的激烈程度有所缓和，国务院工作的重心，逐渐转向煤炭资源的整合方面，希望能够通过规划、建设煤炭基地的方面，形成集中态势，从根本上改变市场竞争格局。需要注意一点，虽然煤炭行业的发展势头良好，但是，可能制约行业发展的因素始终存在；另外，煤炭生产的安全性，始终没有得到保障。

4.2资源量

桑木场背斜北西翼煤炭整装勘查区域的资源条件良好，可满足对大型矿井进行建设时，在煤矿资源方面提出的需求。

4.3矿区建设效益

建设相关项目可以使市场供给得到增加，市场需求也会得到满足，所带来社会经济效益自然更加良好，实践证明，项目建设可以为建材行业的发展提供源源不断的动力，除此之外，受其影响的行业还包括建筑行业、运输行业等。人口的增加，在无形中给项目所在地的社会服务行业提出了更高的要求，第三产业发展成为必然，地方税收的收入随之增加，这对社会的稳定和发展，具有重要作用。但是，在项目建设过程中存在风险的情况难以避免，由此而引发的问题，包括滞后影响出现、阻碍项目持续实施、制约经济效益发挥等，只有地方政府和参建单位共同努力，才能将外界因素带来的影响降到最低。

5.结论

综上所述，勘查施工严格按照规范开展，勘查程度满足普查要求，最终结果表明，整装勘查区内拥有可靠的资源，所建设矿井与国家产业政策相符，另外，还能够带动相邻地区和产业发展，助力当地人民致富，希望上文中讨论的内容，可以在某些方面给人以启发，为后续工作的开展提供支持，使煤炭行业对地区经济发展具有的促进作用，得到应有的发挥。

参考文献：

[1]罗勤义.贵州省金沙县禹谟煤炭整装勘查区水文地质勘查类型分析[J].西部资源， 2019（05）：111-112.

[2]张璇.贵州省习水县桑木场背斜北西翼煤炭整装勘查区煤质特征[J].内蒙古煤炭经济， 2015（02）：196-197.

[3]杨宁.贵州省习水县桑木场背斜北西翼煤炭整装勘查区地层结构分析[J].内蒙古煤炭经济， 2018（02）：159-160.

[4]何止.贵州省织金县三塘向斜北西翼煤炭整装勘查区地层富水性及充水因素分析[J].资源信息与工程， 2017， 32（04）：58-60.