霍國(guó)兵

【摘要】通過綜合勘探技術(shù)在2608工作面防治水中的應(yīng)用,查明了異常區(qū)、判別了水源,并通過有效的鉆探,疏放了含水層積水,為安全生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】綜合勘探 防治水 應(yīng)用

2003年4月12日,東龐礦在2903工作面下巷掘進(jìn)到750m時(shí),發(fā)生了我國(guó)罕見的上組煤2#煤層陷落柱特大突水災(zāi)害,最大峰值突水量70000m³/h,導(dǎo)致礦井被淹,致使東龐礦開采2#煤層水文地質(zhì)條件因陷落柱導(dǎo)水而復(fù)雜化與特殊化。

鑒于開采2#煤層過程中,突遇導(dǎo)水陷落柱突水災(zāi)害這一現(xiàn)實(shí),東龐礦采取“科學(xué)找疑、以防為主,有疑必探,查治結(jié)合,綜合治理”的方針,利用綜合勘探技術(shù)指導(dǎo)防治水工作,實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害的綜合探測(cè)、綜合分析,提高了地質(zhì)和水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率,最大限度地減少或避免了礦井災(zāi)害的發(fā)生。

一、擬采用的勘探方法、手段和措施

根據(jù)勘探報(bào)告,東龐井田構(gòu)造導(dǎo)水有兩大特點(diǎn),其一,斷層導(dǎo)水。該井田內(nèi)斷層多為張性斷裂,角度大、破碎帶寬,充填較好時(shí)導(dǎo)水性較弱,但在掘進(jìn)或開采條件下,地應(yīng)力急劇變化,斷層導(dǎo)水性也會(huì)發(fā)生變化。其二,陷落柱導(dǎo)水。礦井雖揭露了多個(gè)陷落柱,絕大部分不含水或不導(dǎo)水,但也有強(qiáng)導(dǎo)水陷落柱分布,2003年2903工作面陷落柱導(dǎo)水引發(fā)的突水災(zāi)害,足以引起防治水和安全工作的高度重視。因此,在工作面采掘前對(duì)內(nèi)部構(gòu)造、構(gòu)造導(dǎo)、含水性及含水層富水性分布規(guī)律進(jìn)行探測(cè),是預(yù)防水害發(fā)生的有效措施。

1.地面勘探

根據(jù)國(guó)內(nèi)煤田地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探新技術(shù)的應(yīng)用情況,結(jié)合我礦多年來綜合勘探方法的優(yōu)化組合情況,尤其是我礦下組煤的井上下綜合勘探成果,針對(duì)影響采掘生產(chǎn)的地質(zhì)因素和勘探區(qū)特點(diǎn),選用地面高密度三維地震方法,對(duì)礦井地震勘探空白區(qū)進(jìn)行全面覆蓋,選點(diǎn)補(bǔ)漏有重點(diǎn)地布置地面鉆探工程,以達(dá)到控制構(gòu)造、控制煤層,提高采區(qū)勘探程度的目的,最大限度地查明礦井采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造。

對(duì)于地震勘探發(fā)現(xiàn)的異常地區(qū)、可疑區(qū),采用大功率直流電法覆蓋,對(duì)于直流電法發(fā)現(xiàn)的可疑區(qū)使用大功率瞬變電法進(jìn)行綜合勘探,查明導(dǎo)水構(gòu)造和過水通道。

2.井下勘探

在地面綜合勘探發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害隱患和突水危險(xiǎn)區(qū),當(dāng)井下采掘工程接近時(shí),采用直流電法、水化學(xué)和鉆探相結(jié)合的綜合勘探方法,查明水源、導(dǎo)水通道和含水構(gòu)造規(guī)模及影響范圍。

工作面貫通后回采前在無線電坑透工作的基礎(chǔ)上,對(duì)于坑透發(fā)現(xiàn)的異常區(qū)采用音頻電透視、鉆探技術(shù)進(jìn)行針對(duì)性的勘探,查明工作面內(nèi)部隱伏地質(zhì)構(gòu)造,尤其是導(dǎo)含水構(gòu)造性質(zhì)、形態(tài)和規(guī)模,為礦井水害的治理提供依據(jù)。

二、2608工作面綜合勘探技術(shù)的應(yīng)用

1.地面三維地震探測(cè)

1994年5月,對(duì)六采區(qū)進(jìn)行了三維地震勘探工作,查明了該采區(qū)2#煤、9#煤賦存狀態(tài)及構(gòu)造發(fā)育形態(tài)。

2.地面可控源音頻大地電磁測(cè)深、瞬變電磁法探測(cè)

2004年5月,在三維地震資料基礎(chǔ)上,在地面利用可控源音頻大地電磁測(cè)深法、瞬變電磁法對(duì)工作面范圍斷層導(dǎo)、含水性及含水層富水分布規(guī)律進(jìn)行了探測(cè),查明4個(gè)主要低阻異常區(qū)。

3.井下超前直流電法、紅外測(cè)溫探測(cè)

在地面綜合物探的基礎(chǔ)上,針對(duì)地面物探異常區(qū),利用直流電法、紅外測(cè)溫進(jìn)行了井下物探驗(yàn)證,至工作面掘進(jìn)完成共進(jìn)行了72次物探工作,其中電法超前探18次,探測(cè)異常4次,與鉆探驗(yàn)證及巷道揭露比較吻合;紅外測(cè)溫超前探測(cè)54次,探測(cè)異常12次,與直流電法異常及鉆探驗(yàn)證比較吻合。

4.井下超前鉆探探測(cè)

根據(jù)井上下綜合物探成果,合理布置鉆探進(jìn)行驗(yàn)證,并按設(shè)計(jì)要求下孔口管試壓,保留60m超前距。

至工作面掘進(jìn)完成,共施工了超前鉆孔及疏放水鉆孔31個(gè),總鉆探進(jìn)尺2747米,單孔最大疏放水量達(dá)20m³/h。

5.水化學(xué)勘探技術(shù)

該工作面掘進(jìn)過程中,針對(duì)出水點(diǎn),及時(shí)取水樣進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)分析,判別水質(zhì)類型,判定出水水源,為下一步防治水工作提供了依據(jù)

6.音頻電透視、無線電波坑道透視探測(cè)

該面采掘前,對(duì)工作面內(nèi)部進(jìn)行了無線電波坑道透視探測(cè),并對(duì)切眼150m范圍重點(diǎn)防治水地區(qū)進(jìn)行了音頻電透視探測(cè)。無線電波坑道透視探測(cè)結(jié)果:圈定1個(gè)異常區(qū)域;音頻電透視探測(cè)結(jié)果:在切眼內(nèi)側(cè)存在一異常區(qū),后經(jīng)鉆探驗(yàn)證,該異常為斷層附近頂板砂巖水引起。

三、結(jié)論

1.通過2608工作面綜合勘探技術(shù)的應(yīng)用,查明了異常區(qū)、判別了水源,并通過有效的鉆探,疏放了含水層積水,為生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)環(huán)境。

2.限于物探的準(zhǔn)確率及局限性,在生產(chǎn)中,最好考慮應(yīng)用兩種以上物探,以提高探測(cè)的準(zhǔn)確率,而且為確保掘進(jìn)正常進(jìn)行,要將物探、鉆探、化探綜合勘探技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來。首先,在地面物探基礎(chǔ)上,對(duì)井下物、鉆探進(jìn)行優(yōu)化,在鉆探不能滿足巷道超前進(jìn)尺情況下,及時(shí)安排物探進(jìn)行超前探測(cè)。其次,在鉆探大距離超前探測(cè)后,減少超前物探工作量,并在巷道施工過程中臨時(shí)遇到異常情況,及時(shí)安排物探進(jìn)行超前探測(cè),并對(duì)井下出水點(diǎn)及時(shí)取水樣進(jìn)行化驗(yàn)。