綜合勘探法在煤礦地質勘探中的應用

常松嶺

【摘要】煤礦生產建設中，針對水文地質情況的勘查工作必不可缺，通過地質勘探可以掌握和了解煤礦周邊可能會出現的地質災害，為煤礦的高效安全生產提供基礎資料依據。文章敘述了綜合水文地質勘探的意義與重要性，分析了煤礦勘探的意義與技術，探討了綜合水文地質勘探在煤礦巖溶水害防治中的應用。

【關鍵詞】綜合勘探法；沒魯昂；地質；勘探；原因

一、一采區概況

三聚盛煤業公司是山西煤炭運銷集團太原公司的主力基建礦井之一，根據批復的變更設計，在巷道開拓布置上，由于接近井田邊界，受風氧化帶影響，地質條件發生了較大變化，特別是揭露的9#煤頂底板巖性及煤層賦存厚度均出現了較大的變化，與設計采用的地質報告有較大的出入。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。雖然全井田范圍內地質勘探程度已經達到設計要求，但在一采區由于煤層接近露頭地質條件復雜，加之對該采區巖層賦存特征、風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情況與原勘探報告有出入，因此，對三聚盛煤業公司一采區實施地質補勘，進一步查明煤層及頂底板賦存特征及煤層風氧化帶范圍是非常必要的。這一工作對于進一步完善首采面的布置、保證礦井安全建設、按期完成礦井驗收具有重要價值。三聚盛煤業公司設計開拓煤層為9#煤，水文類型中等，地質條件簡單。一采區位于井田南部，上覆下伏無可采煤層，低于奧灰水位。在井田南部（一采區南部）9#煤出露，形成風氧化帶。地質報告論述煤層平均厚度11 m，9#煤頂板為L3灰巖，地層產狀大致為一個次一級寬緩的褶曲，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、綜合水文地質勘探的重要性及工作內容

水文地質勘探其實質是為了明確水文地質條件，查找到水層分布和位置概況，以此來判定煤礦區地下水條件。其工作內容主要包括：（1）水文地質測繪。收集和觀察地質環境，布置觀測點和觀測線展開實地調查，查明地下水的分布、形成，精確掌握地質條件；（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）水文地質鉆探。查明地下水存在的條件；（4）水文地質試驗。獲取水文地質條件的各種參數；（5）地下水動態觀測。掌握地下水的水位、水質、水溫等相關條件，在此基礎上對地下水資源進行評價；（6）實驗室分析。對水質進行分析；（7）編制水文地質報告和圖件。報告正確的水文地質條件，對于開采情況和條件進行分析。

三、綜合勘探法在煤礦地質勘探中的應用

（一）應用要點

施工過程中，BK2號鉆孔累計施工96.7 m，穿過本溪組進入奧灰2.5 m停止，未探測到煤層，經礦方與施工方研究決定，在BK1與BK2之間補打了BK5鉆孔，進一步探明、驗證，推斷BK2無煤區的范圍。

作為煤礦開采的基本前提，煤礦綜合水文地質勘探不僅為開采工作提供基本的地質水文數據信息，為設計人員提供一些防治性預案，并且在保障開采質量和安全性、效率方面都具有不可替代的作用。常見的煤礦勘探技術主要包括：（1）地球物理方法。利用直流電負率的導電方式進行探測；（2）瞬變電磁方法。利用一種新型電磁波進行；（3）地質雷達方法。地質雷達是科技不斷發展中所研究出來的新興產物，如今已被應用到煤礦地質和工程探測的工作中，以此探測地質構造。此外還有重磁勘探法、三維地震勘探法、高密度電率法等。

（二）鉆孔數據分析

本此補勘共施工了5個鉆孔，編號依次為ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5，鉆探總長度802.59m，物探測井總長度823.6m，補勘工作量如表1所示。

根據表1可知，設計總鉆探長度710m，實際鉆探總長度為823.6m，上述5個鉆孔中，有4個采取到了5#煤層的煤樣，對ZK3號鉆孔進行分析后發現，5#煤層上部的2#、4#煤層都已經被剝蝕，賦煤區分布于一采區大部，東部、南部局部有剝蝕無煤區。確定風氧化區域。補勘前風氧化帶預測分布如圖1所示。

一采區5#煤層煤層厚度3.2m～7.5m，平均厚度4.8m，根據ZK1鉆孔顯示，煤層東南部-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L3灰巖和粉砂巖，底板為泥巖或碳質泥巖。根據探測結果，確定在海石灣煤礦一采區范圍內存在4個次一級寬褶曲，地質構造類型簡單。對采掘工程平面度進行修改，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，在煤層中來掘運輸巷，布置采區邊界巷道，勘查煤層地質構造，為后續的工作面接替做準備。（2）提前挖掘工作面排水巷，在掘進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的涌水。（3）對已掘成的巷道，利用井下布置的鉆孔對可能影響工作面回采的大斷層進行探測，對2煤層底板和頂板上覆巖層進行結構探測。

（四）工作面音頻電透

工作面音頻電透視法利用直流電法對地下巖層進行探測，并根據不同巖性間存在的導電性差別進行區別，使用專業儀器對這些導電性差別的分布規律監測判斷。該方法適用于順槽掘進，在一條順槽內布置發射點，在另外的順槽內對應處布置接收裝置，發射點和接收點點距一般為50m和10m，由此形成扇形掃描區。與每個順槽發射點相對應的另一順槽接收裝置有15～20個點會受到觀測，由此保證監測范圍內所有單元被收發信號覆蓋，最后根據匯集的數據信息資料進行匯總、計算分析、繪圖和判定地質水文異常區域，并根據不同巖層間的導電性變化差別判斷出水位置。

（五）水文地質試驗

水文地質試驗，是有效判斷水量、水質的方法。室內化驗水樣可有效分析所送樣水的成分，從而確定水的來源，具體是哪個含水層的水。野外試驗主要可判斷巖溶水的各種參數，進而為煤礦開采提供有效數據。野外試驗常用的方法有抽水試驗和壓水試驗。在水文鉆探施工時，利用清水鉆進，要進行洗井，保證水文地質參數的準確性。在區域水較豐富時，一般進行抽水試驗，如果區域水較少則進行壓水試驗，抽水試驗和壓水試驗均是通過套管對試驗段進行隔離，之后通過抽水或壓水，使孔壁周圍裂隙向巖體滲透，最后水量趨于穩定值后，根據壓力水頭、試驗長度和穩定滲水量，判定巖體透水性。

（六）三維地震勘探結果分析

此次三維地震勘探覆蓋面積11.7km²，勘探面積11.2km²，發射三維射束10束，微震探測井口3次，完成物理點總數6682個，線上物理點6633個，按照40m×80m間距對T5波和T8波的斷點做出評價，發現A級斷點一共768個，所占比例約52.7%，B級斷點共335個，約占23%，C級共354個，約占24.3%。經過這次詳查，重新發現了51斷層，落差在20m以上的斷層共16條，孤立斷點落差大于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、結語

綜上所述，由于煤礦水文地質的特殊性，煤礦開采危險性大、技術性難，很容易導致礦井水害。地質勘探資料的準確性決定礦井生產規劃是否合理，采用鉆探和三維地震的方法對煤礦進行地質補充勘探，為礦井進一步的發展規劃提供了重要的基礎。