综合勘探技术在矿井防治水中的应用

霍国兵

【摘要】通过综合勘探技术在2608工作面防治水中的应用,查明了异常区、判别了水源,并通过有效的钻探,疏放了含水层积水,为安全生产创造了良好的生产环境。

【关键词】综合勘探 防治水 应用

2003年4月12日,东庞矿在2903工作面下巷掘进到750m时,发生了我国罕见的上组煤2#煤层陷落柱特大突水灾害,最大峰值突水量70000m³/h,导致矿井被淹,致使东庞矿开采2#煤层水文地质条件因陷落柱导水而复杂化与特殊化。

鉴于开采2#煤层过程中,突遇导水陷落柱突水灾害这一现实,东庞矿采取“科学找疑、以防为主,有疑必探,查治结合,综合治理”的方针,利用综合勘探技术指导防治水工作,实现了地质灾害的综合探测、综合分析,提高了地质和水文地质预测预报的准确率,最大限度地减少或避免了矿井灾害的发生。

一、拟采用的勘探方法、手段和措施

根据勘探报告,东庞井田构造导水有两大特点,其一,断层导水。该井田内断层多为张性断裂,角度大、破碎带宽,充填较好时导水性较弱,但在掘进或开采条件下,地应力急剧变化,断层导水性也会发生变化。其二,陷落柱导水。矿井虽揭露了多个陷落柱,绝大部分不含水或不导水,但也有强导水陷落柱分布,2003年2903工作面陷落柱导水引发的突水灾害,足以引起防治水和安全工作的高度重视。因此,在工作面采掘前对内部构造、构造导、含水性及含水层富水性分布规律进行探测,是预防水害发生的有效措施。

1.地面勘探

根据国内煤田地质和水文地质勘探新技术的应用情况,结合我矿多年来综合勘探方法的优化组合情况,尤其是我矿下组煤的井上下综合勘探成果,针对影响采掘生产的地质因素和勘探区特点,选用地面高密度三维地震方法,对矿井地震勘探空白区进行全面覆盖,选点补漏有重点地布置地面钻探工程,以达到控制构造、控制煤层,提高采区勘探程度的目的,最大限度地查明矿井采区地质构造。

对于地震勘探发现的异常地区、可疑区,采用大功率直流电法覆盖,对于直流电法发现的可疑区使用大功率瞬变电法进行综合勘探,查明导水构造和过水通道。

2.井下勘探

在地面综合勘探发现的地质灾害隐患和突水危险区,当井下采掘工程接近时,采用直流电法、水化学和钻探相结合的综合勘探方法,查明水源、导水通道和含水构造规模及影响范围。

工作面贯通后回采前在无线电坑透工作的基础上,对于坑透发现的异常区采用音频电透视、钻探技术进行针对性的勘探,查明工作面内部隐伏地质构造,尤其是导含水构造性质、形态和规模,为矿井水害的治理提供依据。

二、2608工作面综合勘探技术的应用

1.地面三维地震探测

1994年5月,对六采区进行了三维地震勘探工作,查明了该采区2#煤、9#煤赋存状态及构造发育形态。

2.地面可控源音频大地电磁测深、瞬变电磁法探测

2004年5月,在三维地震资料基础上,在地面利用可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法对工作面范围断层导、含水性及含水层富水分布规律进行了探测,查明4个主要低阻异常区。

3.井下超前直流电法、红外测温探测

在地面综合物探的基础上,针对地面物探异常区,利用直流电法、红外测温进行了井下物探验证,至工作面掘进完成共进行了72次物探工作,其中电法超前探18次,探测异常4次,与钻探验证及巷道揭露比较吻合;红外测温超前探测54次,探测异常12次,与直流电法异常及钻探验证比较吻合。

4.井下超前钻探探测

根据井上下综合物探成果,合理布置钻探进行验证,并按设计要求下孔口管试压,保留60m超前距。

至工作面掘进完成,共施工了超前钻孔及疏放水钻孔31个,总钻探进尺2747米,单孔最大疏放水量达20m³/h。

5.水化学勘探技术

该工作面掘进过程中,针对出水点,及时取水样进行水质化验分析,判别水质类型,判定出水水源,为下一步防治水工作提供了依据

6.音频电透视、无线电波坑道透视探测

该面采掘前,对工作面内部进行了无线电波坑道透视探测,并对切眼150m范围重点防治水地区进行了音频电透视探测。无线电波坑道透视探测结果:圈定1个异常区域;音频电透视探测结果:在切眼内侧存在一异常区,后经钻探验证,该异常为断层附近顶板砂岩水引起。

三、结论

1.通过2608工作面综合勘探技术的应用,查明了异常区、判别了水源,并通过有效的钻探,疏放了含水层积水,为生产创造了良好的生产环境。

2.限于物探的准确率及局限性,在生产中,最好考虑应用两种以上物探,以提高探测的准确率,而且为确保掘进正常进行,要将物探、钻探、化探综合勘探技术有机结合起来。首先,在地面物探基础上,对井下物、钻探进行优化,在钻探不能满足巷道超前进尺情况下,及时安排物探进行超前探测。其次,在钻探大距离超前探测后,减少超前物探工作量,并在巷道施工过程中临时遇到异常情况,及时安排物探进行超前探测,并对井下出水点及时取水样进行化验。