大采深矿井地质勘探技术论文
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1．矿井基本特点
1．1机械化程度高，开采强度大钱家营矿位于唐山市丰南区钱家营镇，核定生产能力为600万t/a，是开滦集团的主力生产矿井。矿井分东、西两翼开采，由上至下主要发育有煤5、煤7、煤8、煤9和煤12等5个可采煤层，其中煤7和煤12为主要可采煤层，为厚至中厚煤层，其它为薄至中厚煤层，局部不可采。井田东翼煤层倾角较缓，地质条件相对简单，西翼煤层倾角较大，局部断层较多，煤层厚度变化较大。以上因素，给采掘衔接布置带来诸多不利影响，严重制约矿井的均衡生产。
1．2开采深度大，前期地质控制程度低钱家营矿目前已延深至三水平(－850～－1100)，井田深部勘探程度低，且钻孔分布不均匀。按照煤炭地质勘查的基本原则，在勘查的不同阶段，预查、普查、详查和勘探对浅部和首采区勘查程度要求较高，而对于深部区域无论从资金投入还是技术手段上，地质控制程度均较差。2008－2012年钱家营矿在三水平开展了大量的地质及水文地质补勘工作，先后共完成地面钻孔28个，使三水平地面勘探钻孔达到63个，钻孔密度达到3个/km2。据统计，一水平、二水平各采区钻孔密度平均为6．5个/km2和3．8个/km2。因此，矿井生产过程中，深部区域的补充勘探工作量较大，采区设计前及井巷施工过程中需要增加勘探投入，以满足生产的需要。
1．3地质构造、水文、瓦斯以及地温等问题复杂生产实践及勘探资料表明，深部区域局部地质条件复杂。三水平延深工程揭露此区域断层复杂，在主石门施工563m范围内揭露落差大于1m断层就有13条，断层密度远大于浅部区域(一、二、三采区为3．6条/km)。此区域压扭性断层发育，－850主石门设计揭露煤层共8层，而实际揭露煤层达15层，其中有2个煤层重复2次，2个煤层重复1次。主石门掘进至接近5煤层时，2010年12月24日，掘进迎头突发瓦斯动力现象。经井下钻探探查，钻孔瓦斯压力超过临界值0．74MPa，最大达到4．6MPa，单孔喷出煤量最大达7．5t，探测结果符合突出煤层的确定条件。深部区域还存在高地温异常，尚未有明确的研究结论。三水平局部测得地温达50℃以上(钱66孔在1020m测得地温记录为50．2℃)。
2．矿井地质勘探任务与方法
2．1基本任务矿井生产的矿井(采区)设计、井巷掘进施工和工作面回采的不同时期，对矿井地质工作也相应有不同的需求。矿井设计对地质的需求主要是煤层高级储量比例要达到要求，区内基本构造形态以及采区主体工程有关的地质构造、层位、水文地质和工程地质条件要得到基本的控制等，勘探主要以宏观控制为主;井巷施工过程中，则主要保障工程施工的安全，预防透水、层位发生大的变化、误揭煤层造成突出事故等，要求对地质构造、煤层位置精确控制，要求查明施工地层的富水性;工作面回采则对于面内煤层的厚度、小构造以及顶底板富水性等要求有详细的控制。工作面内局部煤层顶底板的起伏变化，也可能对回采造成重大影响，要求对煤层赋存状态进行精细控制，在工作回采前要进一步做细做实勘探工作。
2．2基本方法矿井地质勘探主要分为物(化)探、钻探以及巷探。钻探是矿井地质勘探必不可少的手段，是地质构造、煤层赋存形态精确控制以及获取相关煤岩层参数的重要手段，也是探放水、疏水降压、瓦斯抽放以及井巷围岩注浆治理等工程施工的唯一途径;巷探是地质勘探中物探和钻探的重要补充，但要尽量减少巷探工程量，杜绝不必要的投入。建矿至今，钱家营矿引进了众多的物探方法，瑞雷波、钋210、磁偶源、美国地电、井下二维地震及高分辨率地震波等等，应用效果较好的物探方法有以下几种:高分辨率三维地震法，依靠接收人工地震反射波，追踪煤岩层反射界面形态的变化，能够对采区内煤岩层基本赋存形态、大中型断层和褶曲有较好的控制，这已得到矿区地质工作者的广泛认同;瞬变电磁法和音频电透视法，是利用不同煤岩层以及含水岩层电阻率的差异，判断煤岩层性质的变化，尤其对含水构造和煤层顶底板富水性有较好的定性评价，可以指导疏水降压钻孔的设计和施工，是预防大的地质构造导通奥灰等强含水层突水的可靠手段;坑透法，对于工作面内煤层厚度变化及陷落柱则有较理想的探测效果。
3．大采深矿井地质勘探技术的基本思路与实践
3．1做好地面勘探基本控制，满足矿井(采区)设计的需要三维地震勘探能够较好的探制采区内大中型构造的基本形态，正在被广泛应用。钱家营矿2008年对三水平首采区做了三维地震工作，－850主石门三维地震掘勘对比表明，该区域物性条件较好，物探参数选择合理，能够对大中型断层进行较好的控制。地面钻探工程用于物探手段的验证和煤岩性质等相关参数的收集，必不可少，但由于成本较高，特别是深部区域，地面钻探工程正在被物探和井下钻探工作所取代。
3．2做好超前探查工作，保障掘进工程安全施工新区域、地质条件复杂区，严格按照“有掘必探”原则，采用先物探后钻探的方法，做好超前探查工作，确保延深工程安全施工。－1100轨道下山施工过程中，每组至少施工2个超前探钻孔，1个上仰孔控制巷道上部煤12层位，1个沿巷道倾角超前探查。钻探施工时按要求下设好止水套管和瓦路，保证钻孔出水时安全可控，巷道掘进时严格按允许掘进距离施工，留足超前距，保障了工程的安全施工。
3．3做实精细地质工作，保障安全高效开采采面回采前对采面进行音频电透视和坑透等物探工作，同时，对物探异常区及风、运道揭露的影响回采的中小型构造及薄煤带进行钻探确认，圈定影响范围，指导回采工作及采掘衔接的安排。2075W工作面，先后采用三维地震、坑透和音频电透视物探和井下钻探手段，并在回采过程中利用三维地震动态解释系统，对影响生产的地质构造、薄煤、水、瓦斯等地质因素进行了精细的探查和控制，工作面投产后，日产达5000t以上，实现了矿井的安全高效生产。近年来钱家营矿井下钻探工程量大幅提高，由2008年2526m，目前增至近2万m/a，增幅达800%
，钻探类型包括开拓、掘进工作面的超前探、回采工作面的疏水降压、煤厚和构造探测、瓦斯抽放等，全方位井下钻探的实施，为矿井定突后保持稳定均衡生产提供了有力的保障。
3．4加强信息化建设，提高地质工作效率近年来，与龙软科技公司合作开发的地测空间管理信息系统和地测、防治水动态管理系统，在提高地质工作办公效率以及提高地质成果利用等方面在矿区正在发挥着重要的作用。要继续加强地测信息化和自动化的研究与应用，加快数据采集到动态分析、从基础数据到阶段成果形成的软件编制与应用，使地测工作者从繁琐的制图、修图中解放出来，用更大的精力做好地测信息采集和相关资料综合分析，提高地质工作的信息决策效率，更好的指导安全生产工作。
4．结语
(1)地质勘探离不开先进的物探技术，但其勘探精度尚不能满足当前安全高效生产的需求。要与科研究院所结合，研究适合矿区特点的物探参数和物探手段，下力量做好物探工作，以达到地质勘探事半功倍的效果。
(2)传统的钻探手段是更直接更可靠的勘探手段，尤其在大采深矿井超前探方面，井下钻探是水害、瓦斯等重大隐患探查与治理以及防误揭煤造成突出事故的最可靠的勘探手段。
(3)制定采掘衔接时，要给地质勘探留足时间，采用地面勘探与井下勘探相结合，物探与钻探相结合，实施精细地质勘探技术，加强井下超前探的落实，保障大采深矿井安全高效生产。
作者：马新平单位：开滦集团煤业公司
