煤层地质补充勘探设计运用

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［摘要］针对申家庄煤矿15#煤层N11503首采工作面顺槽在采掘期间煤层赋存发生变化，导致沿煤层采掘施工难度大，围岩支护效果差，经过技术研究和分析，决定对15#煤层采取“地面钻探、地面物探以及井下钻探”等勘探技术手段对煤层进行勘探分析。实际应用效果表明，采用综合地质勘探后，查找出15#煤层存在3处异常区，取得了显著应用成效。

［关键词］煤矿；地质勘探；综合勘探技术；应用分析

1概述

山西高平科兴申家庄煤业有限公司井田位于高平市城区北约10km处，矿井在辅助水平布置1个9＃煤层北一采区首采工作面（N10901）、1个准备工作面（N10903）、2个顺槽综掘工作面，在主水平布置1个15＃煤层北一采区首采工作面（N11503）、2个顺槽综掘工作面，采掘比为2∶4。目前申家庄煤矿正在掘进15＃煤层N11503首采工作面，该工作面2条顺槽设计长度为1665m。在轨道顺槽掘至960m处（剩余705m）、胶带顺槽掘至945m处（剩余720m）时，煤层赋存发生了变化，出现煤层变无，煤层变为泥炭、存有大面积无煤带等特殊地质现象。鉴于此种情况的发生，现有支护手段已无法保证安全，无法继续向前掘进。经调查N11503工作面煤层赋存发生变化的原因及其影响范围，在充分收集井田地质勘查成果、现场查勘、矿井掘进过程中实际生产揭露等资料的基础上，决定对该工作面进行综合地质勘探，并编制补充勘探地质报告。

2前期主要地质勘探工作

（1）1983-04-01—1985-10-01，由原山西省地方煤矿地质勘探一队对申家庄煤矿南部区进行了勘探。1986年12月提交了《山西省高平县申家庄煤矿精查勘探区地质报告》，该次勘探共施工16个钻孔，完成总进尺3832.08m，完成测井2944.15m。16个钻孔编号分别为201、202、203、204、205、206、207、208、209、211、212、213、214、215、216、218。（2）2010-08-01，晋城市煤田地质勘探队在井田内施工了14个煤田孔，钻孔编号分别为S102、S201、S202、S203、S204、S301、S302、S303、S401、S402、S501、S502、S601、S602，钻孔钻探总进尺2234.98m，测井2109.81m。（3）2012-10-21—2013-01-20，晋城市煤田地质勘探队在井田南部又施工了SS-2号水文孔，钻探进尺376.24m，测井375.50m，目的是为了查明矿井各含水层水文地质参数。同时，对太原组和奥陶系含水层进行了抽水试验。（4）2014-06-16—2014-07-01，晋城市煤田地质勘探队在井田内中东部施工了S-1、S-2号煤田孔，钻探进尺474.96m，测井473.70m。其中，S-1号孔终孔至9＃煤层之下10.68m；S-2号孔终孔至15＃煤层之下12.20m。2个煤田孔勘探的目的是为查明9＃煤层首采工作面区域煤层的赋存情况。

3煤层地质补充勘探设计

3.1地面物探。（1）采用时间域（直流）激发极化法进行地面物探［1-2］，勘探区面积为3.26km2。该报告对勘探区内K2～K4含水层富水区进行了划分圈定，共圈定富水区9块，编号为B1至B9；异常区3块，编号为C1至C3。（2）异常区C1位于测区的东南部，面积21011m2，该处物探电阻率及激发极化率曲线如图1所示。由图1分析可知，轨道顺槽960m与胶带顺槽945m以东（工作面掘进方向）出现明显电阻率与极化率异常，经现场查验，为煤层相变为炭（3）圈定的异常区C1即位于15＃煤层N11503首采工作面的2条顺槽停掘处，对其进行了井下现场查勘，经综合分析判定C1异常区煤层相变为炭质泥岩。异常区C2、C3位置距离C1异常区较近，不排除其为炭质泥岩的可能性。

3.2地面钻探。为了进一步明确C1、C2、C33处异常区煤层赋层情况，决定在地面施工钻孔进行验证［3-5］。（1）C2异常区范围较大，C3异常区距目前停掘处较远。为了进一步查证C2、C3异常区及其范围，在C2、C3异常区内进行了地面钻探验证工作。在C2异常区内布设了3个钻孔，C3异常区布设了1个钻孔，钻孔孔号分别为B-1、B-2、B-3、B-4。（2）4个钻孔钻探总进尺836.60m，测井821.30m，各孔施工完毕后均采用水泥进行了全孔封闭。其中B-1、B-32个钻孔揭露有煤存在，但煤样品经检验测试鉴定为泥炭；B-2、B-42个钻孔均未揭露出15#煤存在。4个钻孔均未揭露出15#煤层的顶板K2灰岩。

3.3井下钻探。为有效查明前方煤层赋存情况，采用ZLJ-700钻机，在N11503轨道顺槽共钻探7个超前钻孔，钻孔参数如表1所示，钻孔布置如图2所示。根据本次井下钻探成果，结合以往钻探经验综合分析，轨道顺槽和胶带顺槽所施工的钻孔终孔时均为黑色泥浆水，未见有光泽的煤粒水样，后遇阻力无法钻进，预测其前方均无煤层存在，与目前停掘处煤层赋存特征一致。

4结论

（1）经地面激发极化法物探、井下钻探、地面钻探等多种手段勘查，综合分析查明15＃煤层N11503首采工作面顺槽停掘处前方存在C1、C2、C33处异常区，异常区内15#煤层已氧化，均属煤层风氧化区。（2）本次报告C1、C2、C3异常区范围主要依据地面物探成果圈定，其范围可能与实际情况存有偏差。在今后开采时，应加强探测研究，并结合实际情况进行调整。

［参考文献］

［1］李建军.煤矿地质勘探技术及其重要性研究［J］.石化技术，2020（3）：313.

［2］王桀.煤矿水文地质勘查中瞬变电磁法的应用［J］.现代矿业，2020（2）：14-15.

［3］白鹏.综合地质勘探法在煤矿地质勘探中的应用［J］.华北自然资源，2020（1）：48-49.

［4］杨森.综合地质勘探法在煤矿生产中的应用研究［J］.能源技术与管理，2016（4）：80-81.

［5］吴波.三维地震勘探技术在薛湖煤矿的应用［J］.西部探矿工程，2019（12）：160-164.

作者:程卫华 单位:晋城市煤田地质勘探队