馬 英

（大同煤礦集團永定莊煤業(yè)有限責任公司，山西 大同 037024）

1 前言

永定莊煤礦隸屬于同煤集團同忻井田，位于大同煤田向斜中段東南側(cè)，地理位置在大同市西南約23.5km 處，地處大同市南郊區(qū)。目前，永定莊區(qū)侏羅系煤炭資源已枯竭，因此同煤集團決定對永定莊井田（石炭二疊系）再進行補充查勘。在以往勘查及補勘報告取得的地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，本次勘探需進一步揭露山4 號礦的地質(zhì)情況及可采邊界線和可采范圍，并根據(jù)《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》的規(guī)范要求，對該井田內(nèi)石炭二疊系含煤地層的地質(zhì)特征及其分布規(guī)律做一次全面、系統(tǒng)的歸納和總結(jié)，并為礦井建設(shè)的可行性研究和初步設(shè)計提供更為詳實的地質(zhì)資料。

山4 號煤范圍由10 個拐點圈定。井田東西長平均4.17km，南北寬平均2.94km，井田面積為14.43km2。2、3～5、8 號煤層由12 個拐點圈定。井田東西長平均4.5km，南北寬平均2.3km，井田面積9.30km2。井田位置圖如圖1 所示。

圖1 井田的位置圖

2 補充查勘的工作方法

該井田的構(gòu)造形態(tài)為一走向NE、傾向NW、南高北低的單斜，地層傾角一般在1 ～18°，向北較為平緩，目前尚未發(fā)現(xiàn)斷層。在侏羅系生產(chǎn)礦井中發(fā)現(xiàn)有一些正斷層，落差較小未延伸至石炭二疊系地層內(nèi)。2、3～5、8 號煤層遭受巖漿巖侵入破壞嚴重，未發(fā)現(xiàn)有陷落柱，構(gòu)造屬中等類。本井田內(nèi)石炭二疊系所含煤層多達14 層，而主要可采煤層3～5、8 號厚度大。3～5 號煤層平均24.96m，最厚可達41.98m；8 號煤層平均4.60m，最厚可達13.40m(1706 號孔)。井田全部賦存，且界內(nèi)部分鉆孔遭受巖漿巖侵入破壞，巖漿巖以巖床的形式侵入煤層中，致使煤層結(jié)構(gòu)復雜化。另外，各煤層灰分變化較大，煤芯煤樣測試化驗工作量大，所以選擇主要以鉆探及物探測井的手段來完成補充查勘工作。本次補充查勘共施工鉆孔33 個，總工程量為18333.11m，其中水文孔1 個，工程量680.05m。

2.1 鉆探查勘

本次補充查勘的區(qū)域內(nèi)共施工33 個鉆孔，鉆孔三維坐標測量，采用的是三臺套全球衛(wèi)星定位相對靜態(tài)（GPS）Trimble 4600LS 接收機施測，將勘探區(qū)內(nèi)施工完的鉆孔與測量人員所做的E 級GPS控制點，按點連式構(gòu)成GPS 網(wǎng)。作業(yè)方法嚴格執(zhí)行GB/T 18341-2001《地質(zhì)礦產(chǎn)基準測量規(guī)范》。野外數(shù)據(jù)采集的基本技術(shù)指標有以下幾點：（1）衛(wèi)星高度角要大于等于15；（2）有效觀測衛(wèi)星總數(shù)要大于等于5 顆；（3）觀測時段長度要大于等于30min；（4）采樣必須間隔15s；（5）采樣方式單頻；（6）PDOP 要小于等于10。

野外數(shù)據(jù)采集后，要利用GPSurvey2.35 版隨機軟件進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。首先是對GPS 網(wǎng)的基線進行解算，基線解算是采用同一種數(shù)學模型，通過計算機自動完成。為了提高基線值的質(zhì)量，在基線解算過程中，把接收信號不好的衛(wèi)星剔除，通過計算機自動處理后的基線值均獲得雙差固定解。三邊同步觀測環(huán)全長相對閉合差最大0.3197（ppm），最小0.1660（ppm）。

基線自動解算后，首先在WGS-84 坐標系中進行無約束平差，參與平差的觀測值群通過了X2 檢驗，單個觀測值通過了“τ”檢驗。在GPS 網(wǎng)無約束平差的基礎(chǔ)上，進行大同礦區(qū)獨立坐標系下二維約束平差，約束條件是本次所用的E 級GPS 控制點的平面坐標。GPS 網(wǎng)二維約束平差通過后，再進行三維約束平差。三維約束平差后的緯向點位中誤差mX0.4（mm）～0.7（mm），平均為0.55（mm）。經(jīng)向點位中誤差 mY0.3（mm）～0.5（mm），平均為0.4（mm）。高程中誤差mH35.7（mm）～43.0（mm），平均為39.4（mm）。邊長中誤差最大1.6（mm），最弱邊相對中誤差1:562309。

2.2 物探測井

（1）根據(jù)勘探區(qū)地質(zhì)任務(wù)的要求和測井工作的實際情況，本區(qū)測井工作的主要任務(wù)是：

① 劃分鉆孔地層巖性，繪制鉆孔地質(zhì)剖面。

② 掌握煤、巖層物性特征和組合規(guī)律，確定煤層層位、深度、厚度、結(jié)構(gòu)及夾矸的巖性，確定可采煤層的頂?shù)装鍘r性和厚度。

③ 推斷解釋可采煤層碳、灰、水的重量百分比含量，煤系地層砂、泥、水的體積百分比含量。

④ 通過鉆孔取芯和測井資料的對比分析研究，解釋斷點位置、破碎帶厚度、斷層性質(zhì)及落差。

⑤ 提供測井鉆孔的孔斜度和方位角及井徑。

（2）測井工作方法和測井使用的儀器設(shè)備

① 使用的儀器設(shè)備及性能：使用的儀器設(shè)備為陜西渭南煤礦專用設(shè)備廠生產(chǎn)的TYCS-3Q 型車載數(shù)字測井儀和上海地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的JJX-3 型井斜儀。本次使用的測井儀器設(shè)備均按D2/T0083-93《煤田地球物理測井規(guī)范》調(diào)校細則進行了調(diào)校，密度三側(cè)向探管在鋁模塊、有機玻璃模塊上進行了刻度，聲速探管在鋁筒內(nèi)、井斜儀在校驗架上、三側(cè)向電阻率在刻度器上進行了調(diào)校，測試項目全部達到合格標準。

② 選取的測井參數(shù)及技術(shù)條件：根據(jù)礦區(qū)內(nèi)煤巖層的地質(zhì)、地球物理特征和本次測井所要完成的地質(zhì)任務(wù)及以往測井的試驗成果，本區(qū)選取了全孔測量，長源距伽馬伽馬（源距為0.35m）、短源距伽馬伽馬（源距為0.20m）、三側(cè)向電阻率（極距0.1m）、自然伽馬及聲波測井。工程測井包括井溫、井斜和井徑。采樣間隔為0.05m。提升速度按儀器出廠時的說明6m/min，本次測井使用源種為137CS，源強為75mc，放射性活度為3.7×109Bq。

③ 測井定性、定厚解釋原則：煤層定性依據(jù)視電阻率、密度、聲速曲線的高幅值和自然伽馬的低幅值而定。煤層深度和厚度的解釋在1:50 曲線上進行。對于可采煤層、伽馬曲線用相對幅值的1/3～2/5分層定厚，視電阻率曲線依據(jù)根部分離點解釋，聲速曲線和自然伽馬曲線則以相對幅值的半幅點分層定厚。對不可采煤層在1:200 曲線上進行綜合解釋。對孔內(nèi)巖性的劃分，以自然伽馬曲線和視電阻率曲線為主，參照其他各參數(shù)曲線并結(jié)合勘探區(qū)地質(zhì)特點在1:200 測井曲線上進行綜合解釋。

④ 數(shù)字測井資料的處理及其成果：此次勘探所有鉆孔的可采煤層成果均在現(xiàn)場解釋定案，現(xiàn)場解釋成果在沒有原則性的錯誤時，室內(nèi)處理時一般不做修改。各鉆孔的數(shù)字測井資料在室內(nèi)采用中國煤田地質(zhì)總局開發(fā)的CLGIS1.0 測井資料處理軟件。該處理軟件能夠完成對原始數(shù)據(jù)的讀入、預處理、數(shù)字運算、自動識別巖性、自動分層、巖性分析、煤層分析和巖石強度參數(shù)的分析計算。

3 補充查勘的技術(shù)分析

3.1 鉆探查勘的技術(shù)分析

（1）從鉆孔測量上看，根據(jù)精度的統(tǒng)計，本次所測鉆孔坐標成果完全滿足GB/T 18341-2001《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》中規(guī)定的鉆孔測量技術(shù)要求。

（2）鉆孔的質(zhì)量

① 鉆孔終孔后根據(jù)《煤田勘探鉆孔（工程）質(zhì)量標準》的要求，逐項開展了現(xiàn)場的三結(jié)合驗收（見表1）。

表1 補充查勘鉆孔的質(zhì)量統(tǒng)計表

② 煤層質(zhì)量：煤層厚度≥0.70m 時，都按照驗收標準進行質(zhì)量評級（見表2）。

③ 簡易水文：本次補勘鉆孔均進行了簡易水文觀測。水位觀測率和消耗量觀測率在90%以上。

④ 丈量鉆具：每鉆進100m，見煤前或止煤后10m 的范圍內(nèi)及終孔，所有鉆孔均進行了鉆具丈量，并作到了合理平差，對孔深誤差小于0.15%的鉆孔亦進行了合理平差。

⑤ 孔斜：補勘鉆孔終孔后均經(jīng)過了電測斜工作，所有鉆孔孔斜均達到了質(zhì)量標準要求。

⑥ 鉆孔封閉：凡鉆孔內(nèi)所見可采煤層均按設(shè)計要求進行了封閉，水泥、砂子、水配比為1:1:0.70，孔口均埋設(shè)了標志，補勘所施工鉆孔均進行了砂漿取樣檢查。侏羅系煤層及采空區(qū)均進行了封閉，但未做封孔質(zhì)量啟封（捅孔）檢查，因此封孔質(zhì)量無法評價。

3.2 測井的技術(shù)分析

本次的測井工作都是根據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)部頒發(fā)實施的D2/T0080-93《煤田地球物理測井規(guī)范》的要求進行，并對測井成果質(zhì)量嚴格按照測井工程質(zhì)量驗收標準進行評級。評定結(jié)果，甲級孔為33 個，甲級孔率為100%，煤層分層質(zhì)量，優(yōu)質(zhì)層93 層，優(yōu)質(zhì)率為100%。因此，本次測井工作選擇測井參數(shù)和技術(shù)條件合理，工作方法正確，質(zhì)量較好，所獲得的資料也是十分可靠的。