摘 要：為延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，確保生產(chǎn)接替，新集三礦急需開(kāi)辟深部水平用以解放深部煤炭資源。鑒于原有勘探工程嚴(yán)重不足，且受到井下開(kāi)采及地面沉降影響，地面地質(zhì)補(bǔ)勘工程無(wú)法開(kāi)展，故決定由井下開(kāi)展深部水平勘探。通過(guò)對(duì)該勘探方案的實(shí)施，查明井田深部地質(zhì)及水文地質(zhì)特征，掌握深部各主采煤層的賦存與構(gòu)造發(fā)育情況，為深部資源的采掘設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：急傾斜煤層；深部資源；地質(zhì)補(bǔ)勘

1 礦井概況

國(guó)投新集能源股份有限公司三礦位于淮南煤田中段南部邊緣，淮南復(fù)向斜謝橋向斜南翼、阜鳳及其分支斷層的斷夾塊內(nèi)，屬阜鳳逆沖斷層的上覆系統(tǒng)。受原始沉積條件及阜鳳斷層影響，隨著礦井開(kāi)采深度的增加，地質(zhì)條件更加復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，煤層賦存不穩(wěn)定。

礦井采用立井集中大巷分區(qū)石門(mén)開(kāi)拓方式，偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法?，F(xiàn)有兩個(gè)生產(chǎn)水平，分別是一水平（-340m）和二水平（-550m）。-340m以上除受灰?guī)r水影響的1、3煤、薄煤層、石門(mén)煤柱及殘遺煤外已全部回采結(jié)束，二水平各采區(qū)也已開(kāi)采近半。為了滿足礦井生產(chǎn)接替和延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，進(jìn)行了深部水平地質(zhì)勘探工作。

2 礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)

2.1 礦井地質(zhì)特征

井田內(nèi)主要發(fā)育有第四系、第三系、二疊系、石炭系和奧陶系地層。主要含煤層段為二疊系山西組和上石盒子組，礦井可采及局部可采煤層分別為14煤 、13-1煤、11-2煤、8-2煤、8-1煤、6-1煤、3煤與1煤，其中13-1煤、11-2煤、8-1煤、3煤和1煤為主采煤層。

礦井總體構(gòu)造呈軸向近東西的不對(duì)稱倒轉(zhuǎn)褶曲形態(tài)，其兩翼傾向、傾角變化劇烈，上部正常翼傾向北，傾角陡（60～90°），斷層稀少，構(gòu)造復(fù)雜程度中等；下部倒轉(zhuǎn)翼傾向南，傾角變化大，多為20～30°，少數(shù)50～70°，小斷層較發(fā)育，且隨著深度的增加地質(zhì)條件更加復(fù)雜。

2.2 礦井水文地質(zhì)特征

新集三礦為新生界松散層覆蓋下的全隱蔽礦床，井田范圍內(nèi)的主要含水體有新生界松散層水、煤系砂巖（構(gòu)造）裂隙水、灰?guī)r溶裂隙水。

新生界松散層由第四系和第三系組成，第四系松散層賦水性強(qiáng)，q=1.429l/s.m、Kcp=3.8578m/d；第三系沉積層賦水性弱，q=0.00185～0.018l/s.m，k=0.00828～0.044m/d，可視為隔水層。

煤系砂巖（構(gòu)造）裂隙水是影響礦井采掘的直接充水水源。砂巖總厚度約占煤系33%，但砂巖含水層普遍賦水性弱，q=0.0056～0.00998l/s.m，且以靜儲(chǔ)量為主，各含水層之間水力聯(lián)系不暢。經(jīng)多年疏放，二水平以上已基本被疏凈，對(duì)礦井生產(chǎn)無(wú)安全威脅。深部水平地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復(fù)雜，砂巖水沒(méi)有得到疏放，巷道施工過(guò)程中若揭露大的導(dǎo)、含水?dāng)鄬?，可能因?gòu)造造成集中出水，影響巷道安全施工。

太原組灰?guī)r地層平均累計(jì)厚度約115m，共發(fā)育灰?guī)r13層（C31～C313），灰?guī)r累計(jì)厚度約占60%。其中，C33與C35巖溶發(fā)育，賦水性較強(qiáng)，水量豐富，單位涌水量q=0.278～0.5341L/s.m，導(dǎo)水系數(shù)T=162.58m2/d，儲(chǔ)水系數(shù)U*=4.89×10-5，滲透系數(shù)K=13.558m/d。太原群灰?guī)r存在淺部賦水性較強(qiáng)，深部賦水性相對(duì)較弱，層內(nèi)水力聯(lián)系較強(qiáng)，層間水力聯(lián)系較弱等特點(diǎn)，是威脅1、3煤開(kāi)采的主要含水層。

奧陶系灰?guī)r與太原群灰?guī)r水力聯(lián)系密切，是1、3煤開(kāi)采的間接充水水源，導(dǎo)水系數(shù)T=219.55m2/d，儲(chǔ)水系數(shù)U*=5.08×10-4，滲透系數(shù)K=7.761m/d。

3 深部水平現(xiàn)有勘探情況

礦井深部水平開(kāi)采范圍東起西淝河大堤保護(hù)煤柱線，西到井田邊界，上限到13-1煤-550m煤層等高線，下限到8-1煤-700m煤層底板等高線，走向長(zhǎng)2100m，傾斜寬110m，面積約23萬(wàn)m2。該范圍內(nèi)可采煤層有13-1、11-2、8-1共三層煤，全部位于井田倒轉(zhuǎn)褶曲下翼，地層倒轉(zhuǎn)，傾向南。設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，即-625m與-700m。

3.1 地面勘探工程

新集三礦原有勘探工程不足，尤其深部鉆孔極少，井田深部地質(zhì)控制程度很低，深部水平開(kāi)采范圍內(nèi)僅有地質(zhì)勘查鉆孔4個(gè)，累計(jì)鉆探工程量3819.05m，具體見(jiàn)表1所示。

3.2 井下勘探工程

（1）探巷：目前，已在深部水平施工巷探工程：-550m～-625m西四13-1煤探煤下山、-625m西四石門(mén)（13-1煤～11-2煤）、-625m～-550m西四11-2煤探煤上山、-625西四斜石門(mén)、-625m～-700m西四11-2煤探煤下山，-700m西四石門(mén)、-625m西四11-2煤探巷、-700m西四11-2煤探巷，累計(jì)巷探工程量2026m。

（2）井下鉆探：利用深部水平巷道布置施工了28個(gè)探8-1煤、11-2煤及13-1煤的地質(zhì)鉆孔，累計(jì)鉆探工程量2664.8m。

（3）井下水文地質(zhì)鉆探與物探：-700m西四～西五11-2煤探巷施工過(guò)程中，堅(jiān)持“有掘必探”的防治水原則，采取超前鉆探、物探相結(jié)合的手段，查明巷道前方及底板方向的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，確保巷道安全施工。

4 深部水平補(bǔ)充勘探

4.1 -625m補(bǔ)勘工程布置

沿-625m西四～西五11-2煤施工探巷，利用11-2煤探巷施工8-1煤與13-1煤探煤鉆孔，每200m施工一組，原則上一組施工4個(gè)，平、仰、俯鉆結(jié)合，要求分別終孔于8-1煤底板及14煤頂板。

4.2 -700m補(bǔ)勘工程布置

沿-700m西四～西五8-1煤施工探巷，考慮深部采區(qū)煤層賦存不穩(wěn)定，如果8-1煤探巷不能沿8-1煤層施工，可利用現(xiàn)有巷道向北施工探煤石門(mén)至14煤頂板，再沿石門(mén)揭露的可采煤層向西施工探巷。

利用8-1煤探巷施工11-2煤探煤鉆孔，每100m施工一組，原則上一組施工2個(gè)（1個(gè)平鉆、1個(gè)仰鉆），要求終孔于11-2煤頂板。

利用11-2煤探巷施工13-1煤探煤鉆孔，每100m施工一組，原則上一組施工2個(gè)（1個(gè)平鉆、1個(gè)仰鉆），要求終孔于14煤頂板。

4.3 井下重直鉆孔工程布置

由于巷探工程進(jìn)度較緩慢，在深部水平自東向西進(jìn)行巷探的同時(shí)，利用-550m水平的西五、西六石門(mén)布置井下立鉆，向-700m標(biāo)高施工5個(gè)地質(zhì)勘探鉆孔，其中在-550m西五石門(mén)附近施工3個(gè)，-550m西六石門(mén)附近施工2個(gè)，具體見(jiàn)表2所示。-550m西五井下立孔鉆孔布置剖面見(jiàn)圖1所示。

4.4 -700m水文地質(zhì)超前鉆探及物探

-700m西四～西五11-2煤探巷掘進(jìn)期間，由于系新水平新采區(qū)開(kāi)拓巷道，必須堅(jiān)持“有掘必探”的防治水原則，采用超前鉆探、物探相結(jié)合的方法，查明巷道掘進(jìn)前方及底板方向的地質(zhì)、水文地質(zhì)情況。其中超前鉆探每組至少施工3個(gè)超前探測(cè)孔。

5 結(jié)束語(yǔ)

急傾斜煤層地層傾角大，地面鉆探施工難度較大且效果差，特別對(duì)于生產(chǎn)礦井，隨著開(kāi)采深度增加，開(kāi)采范圍內(nèi)深部煤層對(duì)應(yīng)地表多為塌陷區(qū)，利用地面補(bǔ)充鉆探鉆孔穿過(guò)整體移動(dòng)帶，容易掉鉆、垮孔，造成報(bào)廢工程。結(jié)合礦井實(shí)際情況，本礦采用井下巷探、鉆探與物探相結(jié)合，并輔以井下立鉆等多種勘探手段進(jìn)行深部地質(zhì)補(bǔ)勘，勘探程度高，效果明顯，基本查明了深部水平開(kāi)采范圍內(nèi)的煤層賦存情況及較大構(gòu)造發(fā)育規(guī)律，可以指導(dǎo)采掘設(shè)計(jì)與生產(chǎn)；此外，所施工探巷作為開(kāi)拓工程，可直接服務(wù)于深部水平生產(chǎn)，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是可行的。新集三礦深部水平地質(zhì)補(bǔ)勘方案的成功經(jīng)驗(yàn)?zāi)茉谕惖V井中推廣應(yīng)用。

作者簡(jiǎn)介：孫學(xué)興（1985，10-），男，安徽桐城人，本科，助理工程師，2008年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)從事礦井地質(zhì)技術(shù)及管理工作。