大恒煤業(yè)資源整合區(qū)探查方式方法實(shí)踐

李海龍 王延潤

（山西朔州平魯區(qū)龍礦大恒煤業(yè)有限公司，山西 朔州 036800）

煤炭資源整合是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、提高產(chǎn)業(yè)集中度、實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措，結(jié)合山西朔州平魯區(qū)龍礦大恒煤業(yè)有限公司當(dāng)前煤炭資源整合的緊迫性，本文在論述資源整合過程中運(yùn)用了探查方案[1-5]。自實(shí)施方案后，該礦井煤炭資源整合取得了一定的成效。

1 “資源整合區(qū)域”概況

1.1 原山西大恒煤業(yè)有限公司概況

“資源整合區(qū)域”主要由山西大恒煤業(yè)有限公司、山西朔州嘉強(qiáng)煤業(yè)有限公司、市營白土窯煤礦三部分構(gòu)成。整合前，參與整合的各煤礦分別對4-1、4-2、9-1、9-2 號煤層進(jìn)行了部分開采，均分布有多處大小不等的采空區(qū)。其中，4-1 號煤層分布采空區(qū)9 處，采空區(qū)面積885 729 m2；4-2 號煤層分布采空區(qū)3 處，采空區(qū)面積539 750 m2；9-1 號煤層分布采空區(qū)8 處，采空區(qū)面積396 006 m2；9-2 號煤層分布采空區(qū)3 處，采空區(qū)面積109 094 m2。

山西大恒煤業(yè)有限公司為2006 年批準(zhǔn)整合煤礦，由原歇馬關(guān)煤礦和小嶺煤礦整合而成，整合后井田面積3.730 9 km2，批準(zhǔn)開采4、9、11 號煤層，批準(zhǔn)生產(chǎn)能力45 萬t/a。其中歇馬關(guān)煤礦于1987 年投產(chǎn)，批準(zhǔn)開采4 號煤層，采用兩斜一立開拓，整合前在井田西部開采。

1.2 原山西朔州嘉強(qiáng)煤業(yè)有限公司概況

山西朔州嘉強(qiáng)煤業(yè)有限公司為2006 年批準(zhǔn)整合煤礦，由原小蘆家窯煤礦和鄉(xiāng)辦白土窯煤礦整合而成，整合后井田面積1.586 2 km2，批準(zhǔn)開采4、9、11 號煤層，批準(zhǔn)礦井生產(chǎn)能力30 萬t/a。其中，小蘆家窯煤礦于1991 年投產(chǎn)，批準(zhǔn)開采4、9、11 號煤層，采用斜井開拓，整合前開采9-1 號煤層，礦井生產(chǎn)能力15 萬t/a。各煤層采（古）空積水情況見表1。

表1 各采（古）空區(qū)積水量估算結(jié)果表

1.3 原市營白土窯煤礦概況

白土窯煤礦為朔州市市營煤礦，批準(zhǔn)開采4、9、11 號煤層，整合前開采4、9 號煤層。開采地段為井田中部，采用斜井開拓，礦井生產(chǎn)能力15 萬t/a，開采4 號煤層時(shí)360～432 m3/d，開采9-1 號煤層時(shí)380～450 m3/d。該礦2010 年1 月15 日關(guān)閉。

2 “資源整合區(qū)域”采空區(qū)探查方案

2.1 探查目的與要求

探查大恒煤業(yè)“資源整合區(qū)域”采空區(qū)位置、范圍、采空區(qū)積水范圍、預(yù)計(jì)積水量，對煤層開采的影響程度作出評價(jià)。疏放老空水，徹底解除水患威脅。

2.2 探查方法選擇

在前期經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過物探、鉆探、化探等探測技術(shù)的合理有序?qū)嵤M(jìn)鉆孔軌跡測量儀，掌握鉆孔的方位、角度、深度等數(shù)據(jù)，定位準(zhǔn)、精度高，提高了探放水鉆孔的可靠性。

3 探查工作

3.1 地面物探

3.1.1 原大恒礦區(qū)域地面物探

2010 年6 月，由煤炭科學(xué)研究總院西安研究院對井田東部原大恒煤業(yè)“資源整合區(qū)域”進(jìn)行了地面三維地震勘探工作，查明了主要可采煤層（4 煤、9 煤和11 煤）的底板埋深及起伏形態(tài)，制作了4-1煤、4-2 煤、9-1 煤、9-2 煤和11 煤的底板等高線圖。勘探區(qū)西部比較平坦，呈現(xiàn)一個(gè)軸向NE 的寬緩向斜形態(tài)；中東部表現(xiàn)為向斜、背斜、向斜相間的形態(tài)，其軸向基本上為NEE 向，最大幅度約十余米；查明了勘探區(qū)內(nèi)的斷層16 條；查出了勘探區(qū)內(nèi)小窯采空區(qū)的分布和范圍；查出了區(qū)內(nèi)異常區(qū)1 和異常區(qū)2 兩個(gè)異常區(qū)。

3.1.2 原小嶺礦區(qū)域地面物探

2016 年7 月—11 月，由山西地寶能源有限公司對井田東部原小嶺礦“資源整合區(qū)域”進(jìn)行了地面瞬變電磁勘探工作，最終圈定9 號煤采空積水區(qū)4 處，預(yù)計(jì)積水量1.7 萬m3。

3.1.3 南翼區(qū)域地面物探

2018 年9 月，由山西地寶能源有限公司對井田南翼“資源整合區(qū)域”進(jìn)行了地面瞬變電磁勘探工作，最終圈定4 號煤層可靠采空區(qū)為4 個(gè)；可靠采空積水異常區(qū)7 個(gè)，積水面積分別為71 m2、481 m2、3298 m2、4442 m2、415 m2、6515 m2、2722 m2，積水量分別為48 m3、327 m3、2243 m3、3021 m3、282 m3、4430 m3、1851 m3；圈定9 號煤 層 采空區(qū)10 個(gè)，可靠采空積水異常區(qū)4 個(gè)，積水面積分 別 為2897 m2、445 m2、6642 m2、16 487 m2，積水量分別為1941 m3、298 m3、4450 m3、11 046 m3；較可靠采空積水異常區(qū)5 個(gè)，積水面積分別為1568 m2、4246 m2、5191 m2、13 669 m2、6391 m2，積水量分別為1066 m3、2845 m3、3480 m3、9165 m3、4282 m3。

3.2 巷探

3.2.1 東翼小嶺區(qū)探巷

東翼小嶺區(qū)探巷于2018 年4 月份開始施工，2018 年9 月23 日貫通老巷，探巷總長度520 m，成功探明原小嶺礦“小采”采空區(qū)，進(jìn)行了現(xiàn)場排水和測量，成功探明了該區(qū)域的“小采”采空區(qū)位置，解除了水患威脅，解放了該區(qū)域的煤炭儲(chǔ)量。

3.2.2 南翼1#探巷

南翼1#探巷于2019 年7 月份開始施工，探巷總長度550 m，未揭露預(yù)計(jì)老巷及“小采”采空區(qū)。

3.3 井下物探及鉆探

3.3.1 井下物探

根據(jù)地面瞬變電磁探測結(jié)果，在東翼小嶺探巷、南翼1#探巷掘進(jìn)過程中采用了井下瞬變電磁、槽波、錘震法物探對小嶺區(qū)進(jìn)行了探測，共施工11 次針對性的物探，每次都探明了施工區(qū)域前方100 m 范圍的采空區(qū)情況、構(gòu)造情況及水情，確保了巷道施工安全。

3.3.2 井下鉆探

（1）龍口礦業(yè)集團(tuán)有限公司勘探測量大隊(duì)于2016 年11 月在東翼老2#探巷迎頭布置鉆場，對9號煤JSQ4 積水區(qū)進(jìn)行了井下鉆探驗(yàn)證，共施工2個(gè)鉆孔，鉆探進(jìn)尺531.97 m。2#鉆孔在6 m 處開始出水，至330 m 處水量增加較大，達(dá)到18 m3/h（未提鉆情況下），經(jīng)現(xiàn)場取樣化驗(yàn)，證實(shí)為老空水。至終孔深度后，提出鉆桿，水量達(dá)到105 m3/h，水壓0.8 MPa。

（2）在東翼小嶺探巷、南翼1#探巷掘進(jìn)過程中，每隔70 m 施工一處鉆場，超前距大于30 m，對巷道前方水情進(jìn)行了有效探測，基本探明了“資源整合區(qū)域”老空水的水位標(biāo)高，分析出老空水對巷道掘進(jìn)無威脅，在掘進(jìn)過程中沒有出現(xiàn)異常出水。

（3）在小嶺探巷施工專項(xiàng)探放水工程的過程中，出現(xiàn)個(gè)別鉆孔出水現(xiàn)象，單孔涌水量18 m3/h，在24 h 后降為1.0 m3/h 以內(nèi)，探放水鉆孔內(nèi)的出水對巷道施工沒有造成威脅。

3.3.3 化探

（1）對2016 年11 月在東翼老2#探巷施工的450 m 長探鉆孔水質(zhì)進(jìn)行了多次化驗(yàn)，水質(zhì)從剛開始的老空水類型逐漸轉(zhuǎn)為后期的砂巖裂隙水類型，證實(shí)初期的出水水源為老空水，后期的出水水源為砂巖裂隙補(bǔ)給水。

（2）在小嶺探巷施工過程中對巷道出水進(jìn)行了多次水質(zhì)化驗(yàn)，證明了出水水源為砂巖裂隙補(bǔ)給水，“資源整合區(qū)域”“小采”采空區(qū)內(nèi)老空水已存留不多。

4 創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益

解除了“資源整合區(qū)域”老空水的威脅后，釋放了該區(qū)域的煤炭資源。（1）小嶺礦“小采”采空區(qū)經(jīng)計(jì)算，共解放4-1 號煤層儲(chǔ)量341 萬t，可采儲(chǔ)量59 萬t；解放4-2 號煤層儲(chǔ)量110 萬t，可采儲(chǔ)量19 萬t；解放9-1 號煤層儲(chǔ)量205 萬t，可采儲(chǔ)量36 萬t；解放9-2 號煤層儲(chǔ)量116 萬t，可采儲(chǔ)量21萬t；合計(jì)解放儲(chǔ)量772 萬t，可采儲(chǔ)量135 萬t。（2）南翼共解放4-1 號煤層儲(chǔ)量101 萬t，可采儲(chǔ)量61萬t；解放4-2 號煤層儲(chǔ)量43 萬t，可采儲(chǔ)量26 萬t；解放9-1 號煤層儲(chǔ)量66 萬t，可采儲(chǔ)量40 萬t；解放9-2 號煤層儲(chǔ)量38 萬t，可采儲(chǔ)量21 萬t；合計(jì)解放儲(chǔ)量248 萬t，可采儲(chǔ)量148 萬t。“資源整合區(qū)域”共釋放的煤炭資源，按照噸煤售價(jià)280元計(jì)算，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益4.14 億元。

5 結(jié)論

通過物探、鉆探、化探多種方法，輔以鉆孔軌跡測量儀，探明整合區(qū)域內(nèi)的資源儲(chǔ)量、采空區(qū)及積水分布情況，消除了老空對礦井生產(chǎn)的威脅，解放“資源整合區(qū)”采空區(qū)附近的煤炭資源，為礦井安全生產(chǎn)提供了有力保障，并以此為依據(jù)為下一步礦井開采生產(chǎn)提供了第一手資料。