綜合勘探技術(shù)在礦井防治水中的應(yīng)用

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2003年4月12日，東龐礦在2903工作面下巷掘進到750m時，發(fā)生了我國罕見的上組煤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，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，實現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害的綜合探測、綜合分析，提高了地質(zhì)和水文地質(zhì)預(yù)測預(yù)報的準(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)勘探報告，東龐井田構(gòu)造導(dǎo)水有兩大特點，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，充填較好時導(dǎo)水性較弱，但在掘進或開采條件下，地應(yīng)力急劇變化，斷層導(dǎo)水性也會發(fā)生變化。其二，陷落柱導(dǎo)水。礦井雖揭露了多個陷落柱，絕大部分不含水或不導(dǎo)水，但也有強導(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)律進行探測，是預(yù)防水害發(fā)生的有效措施。

　　1.地面勘探

　　根據(jù)國內(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，針對影響采掘生產(chǎn)的地質(zhì)因素和勘探區(qū)特點，選用地面高密度三維地震方法，對礦井地震勘探空白區(qū)進行全面覆蓋，選點補漏有重點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，對于直流電法發(fā)現(xiàn)的可疑區(qū)使用大功率瞬變電法進行綜合勘探，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)害隱患和突水危險區(qū)，當(dāng)井下采掘工程接近時，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)進行針對性的勘探，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

　　1994年5月，對六采區(qū)進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深、瞬變電磁法探測

　　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深法、瞬變電磁法對工作面范圍斷層導(dǎo)、含水性及含水層富水分布規(guī)律進行了探測，查明4個主要低阻異常區(qū)。

　　3.井下超前直流電法、紅外測溫探測

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

　　4.井下超前鉆探探測

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

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

　　5.水化學(xué)勘探技術(shù)

　　該工作面掘進過程中，針對出水點，及時取水樣進行水質(zhì)化驗分析，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

　　該面采掘前，對工作面內(nèi)部進行了無線電波坑道透視探測，并對切眼150m范圍重點防治水地區(qū)進行了音頻電透視探測。無線電波坑道透視探測結(jié)果：圈定1個異常區(qū)域；音頻電透視探測結(jié)果：在切眼內(nèi)側(cè)存在一異常區(qū)，后經(jīng)鉆探驗證，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，以提高探測的準(zhǔn)確率，而且為確保掘進正常進行，要將物探、鉆探、化探綜合勘探技術(shù)有機結(jié)合起來。首先，在地面物探基礎(chǔ)上，對井下物、鉆探進行優(yōu)化，在鉆探不能滿足巷道超前進尺情況下，及時安排物探進行超前探測。其次，在鉆探大距離超前探測后，減少超前物探工作量，并在巷道施工過程中臨時遇到異常情況，及時安排物探進行超前探測，并對井下出水點及時取水樣進行化驗。