(一)吕凤矿区找煤示范
吕凤矿区位于福建省龙岩市新罗区白沙镇吕凤村,南与直距16km的白沙南井田隔山相望,北与漳平赤水矿区毗邻,2006年8月至2007年6月开展地质工作,完成钻探进尺12617.06m/19孔;1:1万地质填图13km2。2007年12月提交《福建省龙岩新罗区吕凤矿区煤矿详查(最终)地质报告》。全区主要可采煤层5层,含煤地层为中二叠统童子岩组(P2t)。经勘探,P2t1含可采煤层一层,即35煤层,平均0.89m;P2t3含可采煤层4层,即13、20、22、25煤层,厚度0.79~1.17m,平均0.98m,可采煤层埋藏较浅。提交煤炭总储量3000多万t。
1.吕凤矿区构造特征
本区地处龙永煤田东北部边缘,位于顺昌、上杭隆起带的东侧、政和—大埔深大断裂西侧,大田—龙岩坳陷的中部,捷步断裂北东侧,吕凤-赖源复式向斜东南翼,印支运动—燕山运动早期含黑云母花岗岩侵入体大面积出露在矿区东南外围,上侏罗统南园组(J3n)喷出岩体大面积出露在矿区西北部,区内断裂构造发育,总的构造形态为以北东向断裂构造为主的向北西倾斜的单斜构造。在断裂构造发育处见一些次一级牵引褶皱,矿区内一系列的褶皱和断裂控制了本区煤层的展布(图4-25,图4-26)。
2.吕凤矿区在“火山岩”下找煤实践
吕凤矿区位于龙岩市新罗区自沙镇吕凤村,通过分析周边矿区综合成果,应用滑覆构造理论,采用CSAMT法物探新技术及绳索取心金刚石钻探工艺揭示,吕凤矿区煤矿区大面积的上侏罗统南园组(J3n)直接以角度整合覆盖在上二叠统翠屏山组(P3cp)和中二叠统童子岩组(P2t)之上。因火山岩的影响,使中二叠统童子岩组第三段上亚段(P2t3-3)大部分缺失。同时中二叠统童子岩组(P2t)含煤地层沿倾向方向的延伸部分被剥蚀,煤层遭受破坏;该矿区资源量3500万t(图4-26)。
图4-25 吕凤矿区构造纲要图
图4-26 龙岩市新罗区吕凤矿区煤矿3线地质剖面图
3.吕凤矿区在“火山岩”下找煤成果分析
推覆构造为寻找隐伏煤炭资源提供了地质理论依据。运用推覆构造理论及研究成果进行新一轮成矿预测,开展寻找新的隐伏煤炭资源。这使过去一向被认为找煤“禁区”地带,将成为今后寻找隐伏煤炭资源的主要靶区和重点要的勘查对象。
本区主要运用层序地层、推覆构造解析理论,充分利用以遥感技术为主的各种手段提供的地质信息进行综合研究,推测在上侏罗统南园组(J3n)喷出岩推覆体下存在煤系地层。
本区采用遥感技术在煤田地质填图与煤炭资源调查方面发挥了重要作用。以ETM、SPOT-5图像为信息源,进行了1:10000煤田地质调查,厘定了工作区构造格局、含煤盆地的成因类型,基本掌握了工作区煤炭资源的分布状况和赋存状态,圈定了含煤远景区的范围。并编制了大中比例尺的专题图件,总结出了区内植被覆盖度及火山岩盖层规律。
(二)仁盘矿区找煤示范
1.地质背景及资源背景
20世纪80年代以来,福建煤田地质工作经过理论创新,大胆探索,发现了龙岩、永定、永安、天湖山等八大煤炭生产基地,为福建经济和社会发展提供了强有力的煤炭资源保障。如今,经过几十年的煤炭地质勘探和开发利用,福建省出露的煤系地层已经基本查明,要在“翻”了无数遍的“熟地”里再找到新的煤炭资源,需要进一步解放思想。对此,地质人员在找煤思路上实现了新的突破,重点是要瞄准“三下”(红层下、火山岩下、推覆体下)进行找煤。仁盘矿区就是在这种思路下开展地质工作的。
仁盘矿区煤矿位于福建省龙岩市新罗区城区55°方向,地处龙岩市新罗区雁石镇仁盘自然村境内。东西宽2.10km,南北长2.30km,面积3.29km2,勘查标高范围+483.70m至-750m。仁盘矿区煤矿预查项目于2003年4月开始,2006年4月至2008年4月开展了普查工作,2009年3月提交详查设计,2010年3月提交详查(最终)地质报告。共完成9个钻孔9225.40m,1:5000地质填图3.29km2,全区主要可采煤层为童子岩组第三段(P1t3)的7、16、22、23、24、28六层煤层,估算可采煤层总资源量(332+333+334?)近3000万t,其中控制的内蕴经济资源量(332)为1000多万t,推断的内蕴经济资源量(333)为1329万t。实现福建“红层下”找煤重大突破,并且是福建目前煤矿区单平方面积含煤量最大的矿区。
当时,之所以认为在“红层”下找到煤系地层的可能性比较大。主要依据是:第一,“红层”周边有少量的童子岩组、翠屏山组或文笔山组等地层出露。在这种情况下,可以有的放矢,针对童子岩组等地层往深部的延伸方向寻找,成功的概率比较大,可以减少不必要的浪费;第二,“红层”的不整合接触界面倾角较小,这样可以使下伏煤系最大范围的得以保存,更少被剥蚀。
在具体工作开展之前,地质人员也不是没有顾虑。主要是因为虽然在理论上“红层”下赋煤有可行性,但由于龙岩煤田受到构造运动频繁,到底“红层”厚度如何,“红层”下面的煤系地层是否被破坏,都是未知数。对本区的隐伏区下找煤,除了地质填图、钻探、物理测井、化验、小煤窑调查等传统手段,更需要借助物探手段来实现红层覆盖区的“基岩”形态,以此排除间接找矿信息的多解性,提高找矿预测的准确性,降低钻探成本,提高深部找煤成功率,实现多学科综合研究。
2.找矿技术方法
由于矿区内不存在地表直接出露的煤层,地表基本观察不到直接的煤系地层,找到近地表浅埋深隐伏矿产的可能性存在较大的不确定因素,所以在进行预查设计时,着眼于寻找“红层”下的煤系地层或接近煤系的上覆地层。由于“红层”覆盖层一般都在200m以内,且受构造影响大,因此采用的技术方法除了常规的地表填图、矿区附近小窑调查、化验测试、钻探验证外,主要引进了新的在控矿断层和“红层”覆盖上有重要作用的可控源音频大地电磁测深法(CSAMT),并最终通过对地质、地球物理测井、化验测试、钻孔岩心、可控源音频大地电磁测深等信息的综合分析,结合此前对龙岩煤田煤层赋存的认识,提交对“红层”下煤层赋存的合理预查、普查报告。具体各项工作的设计包括地质调查研究、钻探工程研究和地球物理探矿研究。
(1)地质调查研究:本次地质调查分为地形工程测量和地表地质填图两部分。
地形图修测:矿区控制测量由福建省地质工程测绘院完成,其余各项地质测量工作任务由121队测量组完成。矿区布设E级GPS控制点6个,测量钻孔9个,几何PDOP强度因子均小于8,卫星地平高度角均大于15°,观测时段长度大于60min,最弱点点位中误差0.3cm,最弱边相对中误差1/115000。
地质填图及小煤窑编录:在收集前人地质资料成果的基础上,以穿越法为主,辅以追索法,对野外地质点进行观测,重点为含煤地层及主要构造线和地层分界线的追索,非煤系地层适当放宽。共定地质观测点129个,填图面积3.29km2,平均密度15个/km2,其中基本观测点为52个,占总点数的40%。符合构造复杂类1:5000比例尺的地质填图精度要求。调查邻区小煤窑4个,编录386m。
(2)钻探工程研究:为了控制深部的构造形态,煤层厚度变化及煤质特征,根据设计的网度,共施工了9个钻孔,计9225.40m,见可采煤层79层次,所有钻孔岩心采取率要求75%以上,煤心长度采取率平均在95%以上,质量采取率平均在86%以上。钻进中的地质工作采取专人负责与项目组指导相结合的方法。
(3)地球物理探矿研究:
1)测井钻孔9个,全部按地质设计要求进行了地球物理测井工作,实测9158m,全部进行数字测井。9个钻孔均有煤层,其中解释煤层338层,验收煤层96层,优质煤层88层,优质煤层率达91.7%。通过综合分析其物性特征与规律性,地层的地球物理特征明显,岩、煤层的对比有明显的特征标记,对正确划分各组地层的分界,判定标志层及断层破碎带等实为一重要勘探手段。
2)根据本区的地质特征及找矿要求,选用可控源音频大地电磁测深法作为探测深部地层电性分布变化的技术手段,采用加拿大进口的V8系统进行作业。首先在已知矿区(罗山矿区)进行有效性试验,校正工作参数,然后对矿区两条测线进行CSAMT法测量。综合CSAMT电阻率剖面图、钻孔验证结果和地质剖面图,绘制了两条测线的综合剖面图,明确了地层其在CSAMT法电阻率剖面上反映的电阻率范围,并对经证实后的下伏煤系地层的情况进行了统计,内容包括线号、各测线电阻率剖面反映的电阻率范围、主要电阻率范围、深部低阻异常的电阻率范围、低阻异常大概面积、验证钻孔与低阻异常之间的位置关系及是否打到煤系地层。
3)仁盘矿区地处龙岩市新罗区雁石镇仁盘自然村境内。区内大部分被上白垩统沙县组(K2S)(俗称“红层”)所覆盖,综合分析周边矿区构造控煤规律,运用序地层学及滑覆构造理论,采用综合物探新方法CSAMT法结合深部钻探、数字测井手段,该矿区在红层下发现隐伏的主要含煤地层童子岩组第三段,含主要可采煤层6层,单层厚度0.72~2.0m。估算煤炭资源量2746万t,是龙岩煤田资源丰度最大的矿区。