大采深礦井地質勘探技術論文

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1．礦井基本特點

1．1機械化程度高，開采強度大錢家營礦位于唐山市豐南區錢家營鎮，核定生產能力為600萬t/a，是開灤集團的主力生產礦井。礦井分東、西兩翼開采，由上至下主要發育有煤5、煤7、煤8、煤9和煤12等5個可采煤層，其中煤7和煤12為主要可采煤層，為厚至中厚煤層，其它為薄至中厚煤層，局部不可采。井田東翼煤層傾角較緩，地質條件相對簡單，西翼煤層傾角較大，局部斷層較多，煤層厚度變化較大。以上因素，給采掘銜接布置帶來諸多不利影響，嚴重制約礦井的均衡生產。

1．2開采深度大，前期地質控制程度低錢家營礦目前已延深至三水平(－850～－1100)，井田深部勘探程度低，且鉆孔分布不均勻。按照煤炭地質勘查的基本原則，在勘查的不同階段，預查、普查、詳查和勘探對淺部和首采區勘查程度要求較高，而對于深部區域無論從資金投入還是技術手段上，地質控制程度均較差。2008－2012年錢家營礦在三水平開展了大量的地質及水文地質補勘工作，先后共完成地面鉆孔28個，使三水平地面勘探鉆孔達到63個，鉆孔密度達到3個/km2。據統計，一水平、二水平各采區鉆孔密度平均為6．5個/km2和3．8個/km2。因此，礦井生產過程中，深部區域的補充勘探工作量較大，采區設計前及井巷施工過程中需要增加勘探投入，以滿足生產的需要。

1．3地質構造、水文、瓦斯以及地溫等問題復雜生產實踐及勘探資料表明，深部區域局部地質條件復雜。三水平延深工程揭露此區域斷層復雜，在主石門施工563m范圍內揭露落差大于1m斷層就有13條，斷層密度遠大于淺部區域(一、二、三采區為3．6條/km)。此區域壓扭性斷層發育，－850主石門設計揭露煤層共8層，而實際揭露煤層達15層，其中有2個煤層重復2次，2個煤層重復1次。主石門掘進至接近5煤層時，2010年12月24日，掘進迎頭突發瓦斯動力現象。經井下鉆探探查，鉆孔瓦斯壓力超過臨界值0．74MPa，最大達到4．6MPa，單孔噴出煤量最大達7．5t，探測結果符合突出煤層的確定條件。深部區域還存在高地溫異常，尚未有明確的研究結論。三水平局部測得地溫達50℃以上(錢66孔在1020m測得地溫記錄為50．2℃)。

2．礦井地質勘探任務與方法

2．1基本任務礦井生產的礦井(采區)設計、井巷掘進施工和工作面回采的不同時期，對礦井地質工作也相應有不同的需求。礦井設計對地質的需求主要是煤層高級儲量比例要達到要求，區內基本構造形態以及采區主體工程有關的地質構造、層位、水文地質和工程地質條件要得到基本的控制等，勘探主要以宏觀控制為主;井巷施工過程中，則主要保障工程施工的安全，預防透水、層位發生大的變化、誤揭煤層造成突出事故等，要求對地質構造、煤層位置精確控制，要求查明施工地層的富水性;工作面回采則對于面內煤層的厚度、小構造以及頂底板富水性等要求有詳細的控制。工作面內局部煤層頂底板的起伏變化，也可能對回采造成重大影響，要求對煤層賦存狀態進行精細控制，在工作回采前要進一步做細做實勘探工作。

2．2基本方法礦井地質勘探主要分為物(化)探、鉆探以及巷探。鉆探是礦井地質勘探必不可少的手段，是地質構造、煤層賦存形態精確控制以及獲取相關煤巖層參數的重要手段，也是探放水、疏水降壓、瓦斯抽放以及井巷圍巖注漿治理等工程施工的唯一途徑;巷探是地質勘探中物探和鉆探的重要補充，但要盡量減少巷探工程量，杜絕不必要的投入。建礦至今，錢家營礦引進了眾多的物探方法，瑞雷波、釙210、磁偶源、美國地電、井下二維地震及高分辨率地震波等等，應用效果較好的物探方法有以下幾種:高分辨率三維地震法，依靠接收人工地震反射波，追蹤煤巖層反射界面形態的變化，能夠對采區內煤巖層基本賦存形態、大中型斷層和褶曲有較好的控制，這已得到礦區地質工作者的廣泛認同;瞬變電磁法和音頻電透視法，是利用不同煤巖層以及含水巖層電阻率的差異，判斷煤巖層性質的變化，尤其對含水構造和煤層頂底板富水性有較好的定性評價，可以指導疏水降壓鉆孔的設計和施工，是預防大的地質構造導通奧灰等強含水層突水的可靠手段;坑透法，對于工作面內煤層厚度變化及陷落柱則有較理想的探測效果。

3．大采深礦井地質勘探技術的基本思路與實踐

3．1做好地面勘探基本控制，滿足礦井(采區)設計的需要三維地震勘探能夠較好的探制采區內大中型構造的基本形態，正在被廣泛應用。錢家營礦2008年對三水平首采區做了三維地震工作，－850主石門三維地震掘勘對比表明，該區域物性條件較好，物探參數選擇合理，能夠對大中型斷層進行較好的控制。地面鉆探工程用于物探手段的驗證和煤巖性質等相關參數的收集，必不可少，但由于成本較高，特別是深部區域，地面鉆探工程正在被物探和井下鉆探工作所取代。

3．2做好超前探查工作，保障掘進工程安全施工新區域、地質條件復雜區，嚴格按照“有掘必探”原則，采用先物探后鉆探的方法，做好超前探查工作，確保延深工程安全施工。－1100軌道下山施工過程中，每組至少施工2個超前探鉆孔，1個上仰孔控制巷道上部煤12層位，1個沿巷道傾角超前探查。鉆探施工時按要求下設好止水套管和瓦路，保證鉆孔出水時安全可控，巷道掘進時嚴格按允許掘進距離施工，留足超前距，保障了工程的安全施工。

3．3做實精細地質工作，保障安全高效開采采面回采前對采面進行音頻電透視和坑透等物探工作，同時，對物探異常區及風、運道揭露的影響回采的中小型構造及薄煤帶進行鉆探確認，圈定影響范圍，指導回采工作及采掘銜接的安排。2075W工作面，先后采用三維地震、坑透和音頻電透視物探和井下鉆探手段，并在回采過程中利用三維地震動態解釋系統，對影響生產的地質構造、薄煤、水、瓦斯等地質因素進行了精細的探查和控制，工作面投產后，日產達5000t以上，實現了礦井的安全高效生產。近年來錢家營礦井下鉆探工程量大幅提高，由2008年2526m，目前增至近2萬m/a，增幅達800%

，鉆探類型包括開拓、掘進工作面的超前探、回采工作面的疏水降壓、煤厚和構造探測、瓦斯抽放等，全方位井下鉆探的實施，為礦井定突后保持穩定均衡生產提供了有力的保障。

3．4加強信息化建設，提高地質工作效率近年來，與龍軟科技公司合作開發的地測空間管理信息系統和地測、防治水動態管理系統，在提高地質工作辦公效率以及提高地質成果利用等方面在礦區正在發揮著重要的作用。要繼續加強地測信息化和自動化的研究與應用，加快數據采集到動態分析、從基礎數據到階段成果形成的軟件編制與應用，使地測工作者從繁瑣的制圖、修圖中解放出來，用更大的精力做好地測信息采集和相關資料綜合分析，提高地質工作的信息決策效率，更好的指導安全生產工作。

4．結語

(1)地質勘探離不開先進的物探技術，但其勘探精度尚不能滿足當前安全高效生產的需求。要與科研究院所結合，研究適合礦區特點的物探參數和物探手段，下力量做好物探工作，以達到地質勘探事半功倍的效果。

(2)傳統的鉆探手段是更直接更可靠的勘探手段，尤其在大采深礦井超前探方面，井下鉆探是水害、瓦斯等重大隱患探查與治理以及防誤揭煤造成突出事故的最可靠的勘探手段。

(3)制定采掘銜接時，要給地質勘探留足時間，采用地面勘探與井下勘探相結合，物探與鉆探相結合，實施精細地質勘探技術，加強井下超前探的落實，保障大采深礦井安全高效生產。

作者：馬新平單位：開灤集團煤業公司