劉軒宇武俊峰

（1.霍州煤電集團(tuán)三交河煤礦 山西霍州031400；2.霍州煤電集團(tuán)技術(shù)研究院 山西霍州031400）

三交河礦目前開(kāi)采2#、10#煤層，下一步計(jì)劃開(kāi)采11#煤層。10#煤層厚度0 m～4.0 m，平均1.22 m，煤厚變異系數(shù)68%，為不穩(wěn)定的局部可采煤層。根據(jù)礦井生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告11#煤層厚度0.11 m～4.79 m，平均2.76 m，煤厚變異系數(shù)27%，為較穩(wěn)定可采煤層[1]。為進(jìn)一步探查11#煤層賦存情況，礦井在10-201工作面采用探地雷達(dá)、鉆探、窺視手段，探查11#煤層厚度及與10#煤層的層間距情況。

1 工作面概況

三交河礦10-201工作面位于下組煤系統(tǒng)巷南翼，北部緊鄰下組煤系統(tǒng)巷，西部為正在掘進(jìn)的10-203工作面，東部為實(shí)體煤。工作面順槽長(zhǎng)度1 770 m，切巷長(zhǎng)度230 m。頂板含水層主要為太原組灰?guī)r含水層，掘進(jìn)期間已基本疏放完畢對(duì)回采影響較小。工作面掘進(jìn)期間揭露大于煤層厚度斷層1條，小于煤層厚度斷層3條，預(yù)計(jì)對(duì)回采有一定影響。10-201工作面基本情況示意見(jiàn)圖1。

圖1 10-201工作面基本情況示意圖

工作面煤層厚度1.5 m～2.5 m，平均2.3 m，中部含一層夾矸。根據(jù)礦井生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告10#煤層距11#煤層層間距0.9 m～13 m，煤層及頂?shù)装寰C合柱狀見(jiàn)圖2。

圖2 10-201工作面煤層及頂?shù)装寰C合柱狀圖

為準(zhǔn)確探測(cè)工作面下部11#煤層厚度及與10#煤層的層間距情況，礦井在10-201工作面兩順槽開(kāi)展了探地雷達(dá)、鉆探、窺視探測(cè)。

2 探地雷達(dá)探測(cè)

10-2012巷底板全部硬化，對(duì)探地雷達(dá)探測(cè)效果有較大影響，因此重點(diǎn)在10-2011巷開(kāi)展探地雷達(dá)探測(cè)。采用KJH防爆探地雷達(dá)分6站，從里向外對(duì)10-2011巷1 770 m巷道進(jìn)行探測(cè)，前5站每站300 m，第6站270 m。探測(cè)波速選取煤層探測(cè)波速0.18 m/ns，天線步距選取1.0 m，時(shí)域選擇800 ns，底板深度間隔設(shè)置為8.0 m。探測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1，探測(cè)成果見(jiàn)圖3。

圖3探地雷達(dá)探測(cè)成果圖

探地雷達(dá)主要依靠目標(biāo)體與周?chē)橘|(zhì)之間的電性參數(shù)差異，來(lái)區(qū)分不同的介質(zhì)和目標(biāo)體。但本次探測(cè)在深度0 m～16 m范圍內(nèi)數(shù)據(jù)無(wú)明顯變化，無(wú)法有效分辨11#煤層及與10#煤層層間距情況，仍需進(jìn)一步施工鉆探孔，探查11#煤層賦存情況。

3 鉆探及窺視探測(cè)

在工作面兩順槽內(nèi)間隔80 m設(shè)計(jì)底板探測(cè)鉆孔，采用氣動(dòng)架柱式ZQJ-150/3.8S鉆機(jī)進(jìn)行垂直探測(cè)，鉆桿直徑33.5 mm，鉆頭直徑43.5 mm。如鉆孔未探測(cè)到11#煤層，則探測(cè)深度不低于13 m，以免漏失煤層；如鉆孔探測(cè)到11#煤層，則探至11#煤層底板往下1 m終孔；對(duì)11#煤層厚度及層間距不穩(wěn)定區(qū)域加密探測(cè)鉆孔[2]。

按照以上原則在工作面正副巷施工了22、23個(gè)探測(cè)鉆孔。該氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)無(wú)法取芯，僅能依靠鉆孔反渣大致判斷煤巖情況。為進(jìn)一步了解孔內(nèi)巖芯情況，采用YCJ90/360型窺視設(shè)備對(duì)鉆孔進(jìn)行了窺視，但退鉆后孔內(nèi)積水渾濁且浮渣無(wú)法有效排出，嚴(yán)重影響窺視效果，未能達(dá)到分辨煤巖層的目的。本次探測(cè)成果主要依據(jù)鉆孔反渣情況判斷11#煤層位置及厚度。探測(cè)鉆孔揭露煤層情況見(jiàn)表1、表2。

表1 10-2011巷探測(cè)鉆孔成果表

表2 10-2012巷探測(cè)鉆孔成果表

從表中可知A1～A8、B1～B14鉆孔未探測(cè)到11#煤層，A9～A22、B15～B23鉆孔揭露11#煤層，煤層厚度0.3 m～3.7 m，平均2.83 m。與10#煤層層間距2.0 m～12.3 m，且往切巷方向與10#煤層層間距逐步減小。

另外采用煤礦地質(zhì)工作規(guī)定煤層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)該區(qū)域11#煤層穩(wěn)定性進(jìn)行了定量評(píng)定[3]，主輔指標(biāo)對(duì)照見(jiàn)表3。

表3評(píng)價(jià)煤層穩(wěn)定性主、輔指標(biāo)對(duì)照表

煤層可采性指數(shù)Km計(jì)算方法：

式中：Km—煤層可采性指數(shù)；n—參與煤層厚度評(píng)價(jià)的見(jiàn)煤點(diǎn)總數(shù)，此處為23；n′—煤層厚度大于或等于可采厚度的見(jiàn)煤點(diǎn)數(shù)，可采厚度取1.2 m，為22個(gè)點(diǎn)。

代入公式，計(jì)算煤層可采性指數(shù)為0.956。

煤厚變異系數(shù)γ計(jì)算公式，

式中：γ—煤厚變異系數(shù)；

M1—每個(gè)見(jiàn)煤點(diǎn)的實(shí)測(cè)煤層厚度，m；—煤礦（或分區(qū)）的平均煤層厚度，取2.79 m；

n—參與評(píng)價(jià)的見(jiàn)煤點(diǎn)數(shù)，此處為23個(gè)點(diǎn)；

S—均方差值，m。

根據(jù)公式得該區(qū)域11#煤層煤厚變異系數(shù)為23%。

本次探測(cè)煤層厚度在0.3 m～3.7 m，按照中厚煤層評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，Km≥0.95，γ≤25%，因此判斷該區(qū)域11#煤層為穩(wěn)定煤層。

4 結(jié)論

利用探地雷達(dá)、鉆探、窺視手段，查明了10-201工作面正巷800 m往里、副巷1 120 m往里11#煤層穩(wěn)定可采，與10#煤層的層間距在2.0 m～12.3 m，且往切巷方向與10#煤層的層間距逐步減小。為下一步11#煤層回采工作面布置提供了準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。該探測(cè)方法對(duì)同類(lèi)礦井近距離煤層厚度及層間距探測(cè)具有較大的借鑒指導(dǎo)意義。