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煤层地质补充勘探设计运用

发布时间:2020/12/30 8:47:00   阅读:

[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

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