超長綜采工作面地質(zhì)保障實踐與探討

吳光亮

（山西晉城煤業(yè)集團寺河煤礦，山西 晉城 048205）

超長綜采工作面地質(zhì)保障實踐與探討

吳光亮

（山西晉城煤業(yè)集團寺河煤礦，山西 晉城 048205）

通過對超長綜采工作面從設(shè)計到開采過程中地質(zhì)構(gòu)造及異常的探測分析實踐，總結(jié)工作面地質(zhì)保障手段和體系，為超長工作面高產(chǎn)高效安全順利開采提供有力的地質(zhì)保障。

超長綜采；地質(zhì)保障；探討

山西晉煤集團寺河礦4301工作面走向長2352 m，傾斜長300m，平均煤厚6.3 m，總體為單斜構(gòu)造，煤層傾角多為1°～5°，局部最大達13°，是晉煤集團首個傾斜長度達到300 m的超長綜采工作面，由于綜采工作面規(guī)則布置和連續(xù)作業(yè)的特性，其對煤層賦存狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造的控制程度等地質(zhì)因素要求很高，工作面從設(shè)計到開采，始終立足于超前查明采區(qū)及工作面地質(zhì)條件，采取可靠的地質(zhì)探測分析手段，建立有效的地質(zhì)保障體系，為工作面高產(chǎn)高效順利開采提供了有力地質(zhì)保障。

1 設(shè)計布置前地質(zhì)保障

1.1 地面補充鉆探

4301工作面所在的東四采區(qū)屬原寺河井田勘探范圍，上世紀70年代，山西省煤化局地質(zhì)勘探一隊進行了精查地質(zhì)勘探，提交了《晉城礦區(qū)寺河井田煤礦精查勘探地質(zhì)報告》，根據(jù)原精查勘探地質(zhì)報告，東四采區(qū)勘探級別已較高，為了更加提高勘探精度，于2002年-2005年期間在該井田規(guī)劃施工了27個補勘鉆孔，其中東四采區(qū)施工了15個，并于2006年提交了《寺河礦東區(qū)補充勘探地質(zhì)報告》。至此，東四采區(qū)勘探儲量級別全部達到了高級儲量，鉆孔點距及線距分別達到了600 m，煤層連續(xù)性、穩(wěn)定性等賦存情況得到了高級控制，為采掘設(shè)計和部署提供了第一手可靠資料。

1.2 三維地震勘探

隨著三維地震勘探技術(shù)在全國煤田領(lǐng)域的逐步推廣，為進一步查明采區(qū)內(nèi)落差≥5 m的斷層及直徑≥25m陷落柱，查明3號煤層的底板起伏形態(tài)和波幅大于或等于10m的褶曲，于2003年-2004年由山西煤田綜合普查隊和山西第六工程勘察院對東四采區(qū)進行了三維地震勘探，勘探面積共12.3km2。

2 掘進中地質(zhì)保障

在工作面掘進過程中，以三維地震勘探資料和掘進超前鉆孔為基礎(chǔ)資料，進行超前探測，超前預報。對巷道揭露的異常進行跟蹤觀測、分析、探測，認真收集巷道地質(zhì)資料，既保證了安全掘進，又為回采掌握了更多、更詳細的地質(zhì)資料。在掘進中，三維地震勘探出的X9、DX3陷落柱得到了揭露和驗證，并探測清楚了其范圍和大小；23號～25號橫川間原三維地震勘探出的大陷落柱經(jīng)過探測和巷道揭露后，得到了排除；另在43011、5巷10號橫川附近揭露了一個落差1.3m的小斷層。

3 回采前地質(zhì)保障

3.1 坑透（無線電波透視）

坑透主要是探測工作面內(nèi)隱伏的斷層、陷落柱、煤層沖刷變薄等異常以及順槽揭露的異常在工作面內(nèi)的延伸長度。其基本原理是電磁波在井下穿過煤層途中遇到斷層、陷落柱或其它異常時，波能量被吸收或完全被屏蔽，接收機收到很微弱的信號或收不到信號，形成所謂透射異常，然后再根據(jù)順槽揭露資料進行地質(zhì)推斷和解釋。

在晉煤集團坑透作為回采工作面物探手段，雖得到了成熟應用，但其最大透視長度在以往為220m，作為長度300 m的工作面，能否透視過去是一個新課題，經(jīng)過設(shè)計，在達到300m的對掘巷道位置進行了透視試驗，選擇不同頻率進行透視，根據(jù)接收數(shù)據(jù)分析，認為利用0.3 MHz頻率透視300 m長的工作面在寺河礦是行得通的。

工作面圈出后，采用0.3 MHz頻率對該面進行了全面坑透。由于寺河礦具有巷道斷面大、煤質(zhì)硬等特點，造成一些異常體對電磁波的衰減強度不明顯，從而出現(xiàn)過漏探、判斷模糊、范圍不清等現(xiàn)象，為了盡可能準確圈定坑透異常區(qū)，在總結(jié)以往工作面坑透經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對該面坑透中，在常規(guī)10 m的觀測點距、一次透視掃描的基礎(chǔ)上，對異常區(qū)進行局部二次透視，通過縮小點距加密透視來進一步準確圈定異常區(qū)，其中對大坡度段、三維勘探異常區(qū)域、巷道揭露異常區(qū)域進行了二次透視，取得了較好的效果。

3.2 利用井下探測孔綜合分析

在綜合分析工作面內(nèi)構(gòu)造、異常時，充分利用各種井下鉆孔資料，結(jié)合坑透結(jié)果、巷道揭露資料，特別是利用千米鉆機鉆孔軌跡精確導航的特性，根據(jù)鉆孔軌跡計算相應煤層標高，從而分析預測煤層賦存狀態(tài)及異常區(qū)。根據(jù)上述所有勘探、探測結(jié)果，得出了工作面綜合構(gòu)造、異常圖，見圖1，為回采提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

圖1 4103工作面綜合構(gòu)造、異常圖

4 回采中地質(zhì)保障

4.1 跟蹤觀測構(gòu)造及異常

工作面回采過程中，對陷落柱、小斷層、大坡度段、向斜構(gòu)造等進行了跟蹤觀測，及時分析預測，及時提供給隊組相關(guān)分析資料，為隊組正常回采提供了更準確的地質(zhì)資料。

4.2 三維地震實時動態(tài)解釋分析

在礦井的生產(chǎn)、使用過程中，隨著解釋技術(shù)的不斷改進和探采對比，仍需進一步進行再分析、再解釋，以指導礦井采掘部署和安全生產(chǎn)。在回采中，及時將已采掘的相關(guān)煤層底板標高、補充鉆孔數(shù)據(jù)、構(gòu)造及異常數(shù)據(jù)匯總，配合利用解釋新技術(shù)，進行再分析、再解釋。在重點地段，將地震信息與更多的井下實測標高、鉆孔、測井等地質(zhì)資料更好地結(jié)合起來，重新提取出不同方向的三維剖面，進行對比分析，從而更準確地標定煤層的賦存狀態(tài)。

4.3 進行每周地質(zhì)預報

在整個回采中，每周匯總各種地質(zhì)資料、回采進度對下周可能遇到的地質(zhì)問題進行一次詳細的地質(zhì)預報，預報內(nèi)容細致、豐富，涵蓋千米及國產(chǎn)鉆機抽放鉆孔、地質(zhì)構(gòu)造、預想地質(zhì)剖面等；且預報做到了圖文并茂、一目了然；并及時下發(fā)至施工單位、業(yè)務(wù)科室和礦領(lǐng)導，使該面的回采作業(yè)真正做到了超前防范。

5 結(jié)束語

4301工作面從設(shè)計到開采整個過程中，地質(zhì)保障工作貫穿始終，設(shè)計布置前通過補充鉆探和三維地震勘探提高了勘探控制程度，進一步查明了采區(qū)內(nèi)的斷層、陷落柱，查明了煤層的底板起伏形態(tài)和褶曲；掘進中通過超前探測查明掘進前方的構(gòu)造及異常發(fā)育情況；回采前通過坑透并結(jié)合井下探測鉆孔進一步查明了工作面內(nèi)斷層及其分布范圍，精確控制了陷落柱的長、短軸，查明了沖刷帶、厚夾矸的發(fā)育情況；回采過程中通過跟蹤構(gòu)造、異常變化情況，及時收集、分析地質(zhì)資料，利用三維地震再分析軟件實時動態(tài)分析，定期提供地質(zhì)資料和地質(zhì)周預報。4301工作面回采歷時10個月，最高日產(chǎn)量達到了3萬t，正是由于該地質(zhì)保障體系的建立與實施，才保證了此超長綜采工作面高產(chǎn)高效安全順利開采。

［1］曹代勇,周云霞,魏迎春.礦井地質(zhì)構(gòu)造定量評價信息系統(tǒng)的開發(fā)及應用[J].煤炭學報;2002，27（04）.

［2］趙理中,付學軍,翟建山.高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)條件的定量預測與檢驗模型[J].煤田地質(zhì)與勘探;1998，（04）.

［3］張愛敏.采區(qū)高分辨率地震勘探[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1997.

Application and Discussion on Geology Guarantee for Ultra-long Fully Mechanized Working Face

WU Guang-liang
(Sihe Mine,Shanxi Jincheng Coal Group,Jincheng Shanxi 048205，China)

By the analysis on geological structure and abnormity detection of ultra-long fully mechanized working face fromdesigning phrase to mining one,geology guarantee systemis summarized,which ensures high-output and high-efficiency of the working faces.

ultra-long fully mechanized mining;geology guarantee;discussion

TD163

A

1672-5050（2010）11-0045-03

編輯：徐樹文

2010-09-20

吳光亮（1971—），男，山西晉城人，大學本科，工程師，從事礦井地質(zhì)、瓦斯地質(zhì)、水文地質(zhì)工作。