綜合勘探法在煤礦地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

常松嶺

【摘要】煤礦生產(chǎn)建設(shè)中，針對(duì)水文地質(zhì)情況的勘查工作必不可缺，通過地質(zhì)勘探可以掌握和了解煤礦周邊可能會(huì)出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，為煤礦的高效安全生產(chǎn)提供基礎(chǔ)資料依據(jù)。文章敘述了綜合水文地質(zhì)勘探的意義與重要性，分析了煤礦勘探的意義與技術(shù)，探討了綜合水文地質(zhì)勘探在煤礦巖溶水害防治中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】綜合勘探法；沒魯昂；地質(zhì)；勘探；原因

一、一采區(qū)概況

三聚盛煤業(yè)公司是山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)太原公司的主力基建礦井之一，根據(jù)批復(fù)的變更設(shè)計(jì)，在巷道開拓布置上，由于接近井田邊界，受風(fēng)氧化帶影響，地質(zhì)條件發(fā)生了較大變化，特別是揭露的9#煤頂?shù)装鍘r性及煤層賦存厚度均出現(xiàn)了較大的變化，與設(shè)計(jì)采用的地質(zhì)報(bào)告有較大的出入。隨著巷道逐漸延伸，給巷道的施工及首采面的布置造成了較大的困難。雖然全井田范圍內(nèi)地質(zhì)勘探程度已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但在一采區(qū)由于煤層接近露頭地質(zhì)條件復(fù)雜，加之對(duì)該采區(qū)巖層賦存特征、風(fēng)氧化帶范圍控制程度較低，以及煤層缺失范圍不明等因素影響，勘探及試采中所揭露的礦井地質(zhì)情況與原勘探報(bào)告有出入，因此，對(duì)三聚盛煤業(yè)公司一采區(qū)實(shí)施地質(zhì)補(bǔ)勘，進(jìn)一步查明煤層及頂?shù)装遒x存特征及煤層風(fēng)氧化帶范圍是非常必要的。這一工作對(duì)于進(jìn)一步完善首采面的布置、保證礦井安全建設(shè)、按期完成礦井驗(yàn)收具有重要價(jià)值。三聚盛煤業(yè)公司設(shè)計(jì)開拓煤層為9#煤，水文類型中等，地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。一采區(qū)位于井田南部，上覆下伏無可采煤層，低于奧灰水位。在井田南部（一采區(qū)南部）9#煤出露，形成風(fēng)氧化帶。地質(zhì)報(bào)告論述煤層平均厚度11 m，9#煤頂板為L(zhǎng)3灰?guī)r，地層產(chǎn)狀大致為一個(gè)次一級(jí)寬緩的褶曲，而巷道施工揭露煤層頂板為泥巖、桃花泥巖互層，地層起伏、煤層厚薄有明顯變化。

二、綜合水文地質(zhì)勘探的重要性及工作內(nèi)容

水文地質(zhì)勘探其實(shí)質(zhì)是為了明確水文地質(zhì)條件，查找到水層分布和位置概況，以此來判定煤礦區(qū)地下水條件。其工作內(nèi)容主要包括：（1）水文地質(zhì)測(cè)繪。收集和觀察地質(zhì)環(huán)境，布置觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)線展開實(shí)地調(diào)查，查明地下水的分布、形成，精確掌握地質(zhì)條件；（2）地球物理勘探。確定含水層的位置，劃分咸水體與淡水體的界限；（3）水文地質(zhì)鉆探。查明地下水存在的條件；（4）水文地質(zhì)試驗(yàn)。獲取水文地質(zhì)條件的各種參數(shù)；（5）地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)。掌握地下水的水位、水質(zhì)、水溫等相關(guān)條件，在此基礎(chǔ)上對(duì)地下水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)；（6）實(shí)驗(yàn)室分析。對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析；（7）編制水文地質(zhì)報(bào)告和圖件。報(bào)告正確的水文地質(zhì)條件，對(duì)于開采情況和條件進(jìn)行分析。

三、綜合勘探法在煤礦地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用要點(diǎn)

施工過程中，BK2號(hào)鉆孔累計(jì)施工96.7 m，穿過本溪組進(jìn)入奧灰2.5 m停止，未探測(cè)到煤層，經(jīng)礦方與施工方研究決定，在BK1與BK2之間補(bǔ)打了BK5鉆孔，進(jìn)一步探明、驗(yàn)證，推斷BK2無煤區(qū)的范圍。

作為煤礦開采的基本前提，煤礦綜合水文地質(zhì)勘探不僅為開采工作提供基本的地質(zhì)水文數(shù)據(jù)信息，為設(shè)計(jì)人員提供一些防治性預(yù)案，并且在保障開采質(zhì)量和安全性、效率方面都具有不可替代的作用。常見的煤礦勘探技術(shù)主要包括：（1）地球物理方法。利用直流電負(fù)率的導(dǎo)電方式進(jìn)行探測(cè)；（2）瞬變電磁方法。利用一種新型電磁波進(jìn)行；（3）地質(zhì)雷達(dá)方法。地質(zhì)雷達(dá)是科技不斷發(fā)展中所研究出來的新興產(chǎn)物，如今已被應(yīng)用到煤礦地質(zhì)和工程探測(cè)的工作中，以此探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造。此外還有重磁勘探法、三維地震勘探法、高密度電率法等。

（二）鉆孔數(shù)據(jù)分析

本此補(bǔ)勘共施工了5個(gè)鉆孔，編號(hào)依次為ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5，鉆探總長(zhǎng)度802.59m，物探測(cè)井總長(zhǎng)度823.6m，補(bǔ)勘工作量如表1所示。

根據(jù)表1可知，設(shè)計(jì)總鉆探長(zhǎng)度710m，實(shí)際鉆探總長(zhǎng)度為823.6m，上述5個(gè)鉆孔中，有4個(gè)采取到了5#煤層的煤樣，對(duì)ZK3號(hào)鉆孔進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，5#煤層上部的2#、4#煤層都已經(jīng)被剝蝕，賦煤區(qū)分布于一采區(qū)大部，東部、南部局部有剝蝕無煤區(qū)。確定風(fēng)氧化區(qū)域。補(bǔ)勘前風(fēng)氧化帶預(yù)測(cè)分布如圖1所示。

一采區(qū)5#煤層煤層厚度3.2m～7.5m，平均厚度4.8m，根據(jù)ZK1鉆孔顯示，煤層?xùn)|南部-南部方向煤層比較厚，厚度向四周逐漸變薄，5#煤層工作面頂板主要為L(zhǎng)3灰?guī)r和粉砂巖，底板為泥巖或碳質(zhì)泥巖。根據(jù)探測(cè)結(jié)果，確定在海石灣煤礦一采區(qū)范圍內(nèi)存在4個(gè)次一級(jí)寬褶曲，地質(zhì)構(gòu)造類型簡(jiǎn)單。對(duì)采掘工程平面度進(jìn)行修改，修改后的等高線如圖2所示。

（三）井下多用途探巷施工與鉆探

（1）首采面開采前，在煤層中來掘運(yùn)輸巷，布置采區(qū)邊界巷道，勘查煤層地質(zhì)構(gòu)造，為后續(xù)的工作面接替做準(zhǔn)備。（2）提前挖掘工作面排水巷，在掘進(jìn)相鄰綜采面順槽過程中，沿煤層布置大巷和無巖石集中巷。提前施工完成的工作面排水巷，可順利排出回采工作面出現(xiàn)的涌水。（3）對(duì)已掘成的巷道，利用井下布置的鉆孔對(duì)可能影響工作面回采的大斷層進(jìn)行探測(cè)，對(duì)2煤層底板和頂板上覆巖層進(jìn)行結(jié)構(gòu)探測(cè)。

（四）工作面音頻電透

工作面音頻電透視法利用直流電法對(duì)地下巖層進(jìn)行探測(cè)，并根據(jù)不同巖性間存在的導(dǎo)電性差別進(jìn)行區(qū)別，使用專業(yè)儀器對(duì)這些導(dǎo)電性差別的分布規(guī)律監(jiān)測(cè)判斷。該方法適用于順槽掘進(jìn)，在一條順槽內(nèi)布置發(fā)射點(diǎn)，在另外的順槽內(nèi)對(duì)應(yīng)處布置接收裝置，發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)點(diǎn)距一般為50m和10m，由此形成扇形掃描區(qū)。與每個(gè)順槽發(fā)射點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的另一順槽接收裝置有15～20個(gè)點(diǎn)會(huì)受到觀測(cè)，由此保證監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)所有單元被收發(fā)信號(hào)覆蓋，最后根據(jù)匯集的數(shù)據(jù)信息資料進(jìn)行匯總、計(jì)算分析、繪圖和判定地質(zhì)水文異常區(qū)域，并根據(jù)不同巖層間的導(dǎo)電性變化差別判斷出水位置。

（五）水文地質(zhì)試驗(yàn)

水文地質(zhì)試驗(yàn)，是有效判斷水量、水質(zhì)的方法。室內(nèi)化驗(yàn)水樣可有效分析所送樣水的成分，從而確定水的來源，具體是哪個(gè)含水層的水。野外試驗(yàn)主要可判斷巖溶水的各種參數(shù)，進(jìn)而為煤礦開采提供有效數(shù)據(jù)。野外試驗(yàn)常用的方法有抽水試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)。在水文鉆探施工時(shí)，利用清水鉆進(jìn)，要進(jìn)行洗井，保證水文地質(zhì)參數(shù)的準(zhǔn)確性。在區(qū)域水較豐富時(shí)，一般進(jìn)行抽水試驗(yàn)，如果區(qū)域水較少則進(jìn)行壓水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)均是通過套管對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行隔離，之后通過抽水或壓水，使孔壁周圍裂隙向巖體滲透，最后水量趨于穩(wěn)定值后，根據(jù)壓力水頭、試驗(yàn)長(zhǎng)度和穩(wěn)定滲水量，判定巖體透水性。

（六）三維地震勘探結(jié)果分析

此次三維地震勘探覆蓋面積11.7km²，勘探面積11.2km²，發(fā)射三維射束10束，微震探測(cè)井口3次，完成物理點(diǎn)總數(shù)6682個(gè)，線上物理點(diǎn)6633個(gè)，按照40m×80m間距對(duì)T5波和T8波的斷點(diǎn)做出評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)A級(jí)斷點(diǎn)一共768個(gè)，所占比例約52.7%，B級(jí)斷點(diǎn)共335個(gè)，約占23%，C級(jí)共354個(gè)，約占24.3%。經(jīng)過這次詳查，重新發(fā)現(xiàn)了51斷層，落差在20m以上的斷層共16條，孤立斷點(diǎn)落差大于20m的共有8條，落差在30m～50m之間的斷層有2條，落差大于50m的斷層有1條，其余斷層落差均在10m以下。

四、結(jié)語

綜上所述，由于煤礦水文地質(zhì)的特殊性，煤礦開采危險(xiǎn)性大、技術(shù)性難，很容易導(dǎo)致礦井水害。地質(zhì)勘探資料的準(zhǔn)確性決定礦井生產(chǎn)規(guī)劃是否合理，采用鉆探和三維地震的方法對(duì)煤礦進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)充勘探，為礦井進(jìn)一步的發(fā)展規(guī)劃提供了重要的基礎(chǔ)。