复杂地质条件下煤巷构造精细控制技术实践.pdf

2 0 1 0年 1 2月 矿 业 科 学 技 术 第 3 8卷 第 4期 复杂地质条件下煤巷构造精细控制技术实践 王永力 淮南矿业集团顾桥煤矿地测 科 ， 安徽淮南2 3 2 0 0 1 摘要 淮南矿业集团顾桥煤矿 南二采 区地质条件 复杂 ， 断层发育 ， 煤 岩 层 瓦斯赋存不均匀， 特别是断 层附近易出现瓦斯异常现象， 给安全生产带来严重隐患， 查明前方隐伏 构造 ， 尤显重要。在传统矿井构造 研究工作方法基础上 ， 主要采取仪器探测法创新手段 ， 集成地 面三维地震、 全方位钻孔测斜技术、 井下探地 雷达等技术， 综合运用， 精 细控制煤巷构造 ， 为煤巷安全高效掘进提供 可靠地质技术保障。 关键词 地质条件 ； 超前探测 ； 精细控制； 煤巷 中图分 类 号 P 6 3 l 文献标 识码 A 顾桥煤矿南二采区地质条件及其复杂 ， 断层发 育 ， 表现为落差大 ， 伴生断层多 ， 延展长 ， 正逆性质 齐全 ， 相互切割关系复杂 ， 煤岩层瓦斯赋存不均匀 ， 1 4 1 4 1 工作 面运顺底板巷测 1 1 2煤 层瓦斯 的 压力局部达 1 ． 3 0 M P a ， 特别是断层附近易出现瓦斯 异常现象 ， 如2 0 0 9年 1 月 1 2日， 3 0 3队施工的南翼 进风提料斜巷过． ， 3 H8 m， L4 0 。～6 0 。 隐伏 断 层， 2 0 0 9年 8月 2 8日， 3 0 3队施工的南二 1 1 2煤 层回风大巷 一 过 7 H1 ． 8 m， L4 0 。一 6 0 。 隐 伏断层 ， 均出现瓦斯高值超限事故。1 4 1 4 1 工作 面临近 F D 1 0 5 H0～7 6 m， L3 5 。～4 5 。 、 F D 1 0 8 H06 0 m， L6 5 。 等大中型采 区边 界断层 ， 因 此， 必须超前探测 1 4 1 4 1 首采面顺槽 隐伏 断层 ， 进行顺槽煤巷构造精细控制 ， 即对 3 m落差左右的 断层进行有效解释， 超前采取安全措施 ， 消除瓦斯 隐患， 才能加快 1 4 1 4 1 首采面掘进进度 ， 为顾桥 矿区域性瓦斯治理提供可靠地质技术保 障。传统 矿井构造工作方法是基于观测、 判断 、 编录 、 作 图分 析 、 处理和总结 ， 具有一定滞后性 ， 已不能适应 目前 快速高效 的安全生产需要。目前 ， 地面三维地震勘 探只能探明上覆煤层落差 5 m 以上断层 ， 井下地质 构造超前探测方法单一， 效果不理想。本文研究方 法主要采取仪器探测法创新手段 ， 利用井巷工程结 合地面三维地震 、 全方位钻孔测斜技术 、 井下探地 雷达等技术手段综合运用 ， 实现对煤巷地质构造精 细控制。 2 煤巷构造精细控制技术研究思路 全 面研究顾桥煤矿南二采区地质构造及煤层 、 瓦斯赋存特点 ， 根据南二采区 1 4 1 4 1 首采面采用 “ 一 面四巷 ” 施工， 即布置两条岩石底板巷及两条 顺槽 ， 在底板巷施工穿层孔 ， 掩护顺槽掘进 的特点。 地质人员利用底板巷揭露的层位包括岩性 、 断层资 料 ， 穿层孔见煤资料 ， 结合三维地震资料 ， 编制顺槽 煤层预想剖面图， 施工顺槽时再结合瓦斯排放孔资 料 ， 并在掘进至预计疑似断层位置 3 0 m前 ， 采用基 于地下介质分 布的光谱 1 MH z ～1 G H z 电磁技术 的 I J H D防爆探地雷达超前探测技术进一步控 制断层位置， 不断丰富完善顺槽前方地质资料 ， 确 保突出区域顺槽安全高效掘进 见图 1 。 图 1 矿井精细地质构造控制技术研究流程图 在岩石底板巷每隔 1 0 m施工一组 向顺槽穿层 孔 ， 每一组 8个 ， 利用一组中的 8个见煤位置孑 L ， 编 制这一组钻孑 L 见煤层倾 向剖面图， 得 出相应顺槽位 置该处煤层底板标高及煤层厚度 见图2 。 图2 组钻孔见煤层倾向剖面图 将上述每一组穿层孔在其顺槽位置煤层绘成 煤层小柱状 ， 沿顺槽方 向依次用 平滑曲线连接顶 底 ， 编制顺槽煤层预想剖面图， 如遇相邻煤层小柱 匿 一 第 4期 王永力 复杂 地质条件下煤巷构造精细控制技术实践 6 7 状底板标高差别较大 ， 与周边煤层小柱状显著不协 调时 ， 可能两者间存在断层时 ， 需要反复甄别 ， 结合 三维地震资料 、 底板巷 实际揭露资料 ， 推测断层存 在可能性 见图 3 。需要特别提出的是 ， 底板巷中 揭露的断层应根据产状推测其在煤层 中断煤交线 ， 断煤交线两侧穿层孔应加密施工 ， 以便更准确控制 面 F d 1 4 4 西 H- 0 5 m I 3 煤巷构造精细控制技术应用 利用本文的研究技术成果 ， 应用 于现 场工作 ， 成功取得了丰硕的成果。截止 2 0 1 0年 6月 1 5日， 1 4 1 4 1 工作面运输顺槽底板巷 已施工 1 2 8 0 m， 运 输顺槽底板巷穿层孔施工最迎 头孔为下平巷九十 六组 ， 滞后掘进迎头 1 3 5 m， 共计钻孑 L 9 3 4个 ， 反演 穿层孔 1 1 7组， 完成顺槽煤层预想剖面 1 1 4 5 m， 推 测出疑似断层 l 4条 ， 1 4 1 4 1 工作面轨道顺槽底 板巷已施工完毕 ， 计 l 3 3 3 m， 轨道顺槽底板巷穿层 孔施工最迎头孔为下平巷一百零三组 ， 滞后切眼底 板巷位置 1 2 5 m， 共计钻孔 1 1 1 2个 ， 反演穿层孔 1 3 2 组， 完成运输顺槽煤层预想剖面 1 1 6 5 m， 推测出疑 似断层 1 3条。 1 4 1 4 1 工作 面构造 重新 归并 、 连 接。如 原 来的三维 地震发 现 F d 1 4 2 H 0～2 m， L6 5 。 与 F d l 4 1 H 0～6 m， L4 0 5 O 。 断层应归并为 同一 条 ， 按落差规模 ， 命名为 F d l 4 1 H 06 m， L4 0 5 0 。 断层 ； 原来 的三维 地震 发现 F d 1 4 4 H 0 5 m， ／ _ 6 0 。 与 F d 6 9 H 0～ 5 m， ／_6 5 。 断层应归并 为同一条 ， 依延展范围， 命 名为 F d 1 4 4 H 05 m， ／_6 0 。 。 1 4 1 4 1 工作面构造复杂 ， 方 向性 明显 。主要 比地质勘探及地 面三维地震发现的数量更多， 密度 更大 ， 延展范围更长。原三维地震发现 F d 1 4 2断层 延展 1 6 2 m， F d 1 4 1断层延 展 2 5 5 m， 现归并 为同一 条断层， 延展范围至少 8 1 0 m， 横贯 1 4 1 4 1 工作面 及 1 4 1 3 1 工作面 ， 原来的三维地震发现 F d 1 4 4断 层延展 2 5 5 m，F d 6 9断层延展 8 8 m应归并 为同一 条后延展范围达 8 2 0 m， 波及到 1 4 1 4 1 工作面及 1 4 1 3 1 工作面。构造虽复杂 ， 但其方 向主要为近 东西向， 与区域构造方向协调一致。 对地质勘探钻孔资料重新认识 。为控制三维 地震资料发现的 F d 1 4 2断层及 F d l 4 1 断层 同一性 关系， 在两者间补充施工十四补 1 孔 ， 该钻孑 L 未见 1 1 2煤层 ， 钻孔 内在 1 1 2煤层层位位置为灰白 色石英细砂岩 ， 仅根据岩性 “ 粒度 由上 至下渐粗 ， 含泥质包体 ， 断面含大量煤屑” 判断为 1 12煤层 在该孔处被冲刷 ， 通过此次实践资料分析十四补 1 孔的 1 1 2煤层缺失 ， 应为断缺而非冲刷。 在突出区域顺槽施工月进尺达 2 2 0 m记录 ， 未 发生瓦斯超 限等事故 ， 实现了安全高效生产 。 4 结束语 1 首先必须依靠传 统理论方法 ， 认 真吃透手 中现有资料 ， 才能发现疑难问题 ， 提出解决方案 ， 运 用创新手段解决疑难杂症。 2 利用其它井巷工程， 创新开展地质工作， 降低生产成本 ， 提高直接经济效益。 3 全方位 钻孑 L 测斜技术应贯穿于底板巷 穿 层孔施工始终 ， 否则直接影响精细控制构造效果。 4 井下探地雷达等仪器探测手段 ， 具有操作 安全简便 ， 不影响生产等特点 ， 应充分运用。 通过对 1 4 1 4 1 工作面顺槽煤巷构造精 细控 制技术的研究 ， 对顾桥矿区域性顺槽煤巷构造精细 控制技术提供指导意义 ， 对淮南矿区及全国其他矿 区也具有借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 刘志刚． 煤矿构造学[ M] ． 北京 世界图书出版公司， 1 9 9 0． [ 2 ] 王锦祥．现代煤 田地质勘探、 煤矿矿井物探及测井新 技术新方法实用手册[ M] ． 北京 中国煤炭 出版社， 2 0 06．