超长综采工作面地质保障实践与探讨

吴光亮

（山西晋城煤业集团寺河煤矿，山西 晋城 048205）

超长综采工作面地质保障实践与探讨

吴光亮

（山西晋城煤业集团寺河煤矿，山西 晋城 048205）

通过对超长综采工作面从设计到开采过程中地质构造及异常的探测分析实践，总结工作面地质保障手段和体系，为超长工作面高产高效安全顺利开采提供有力的地质保障。

超长综采；地质保障；探讨

山西晋煤集团寺河矿4301工作面走向长2352 m，倾斜长300m，平均煤厚6.3 m，总体为单斜构造，煤层倾角多为1°～5°，局部最大达13°，是晋煤集团首个倾斜长度达到300 m的超长综采工作面，由于综采工作面规则布置和连续作业的特性，其对煤层赋存状态、地质构造的控制程度等地质因素要求很高，工作面从设计到开采，始终立足于超前查明采区及工作面地质条件，采取可靠的地质探测分析手段，建立有效的地质保障体系，为工作面高产高效顺利开采提供了有力地质保障。

1 设计布置前地质保障

1.1 地面补充钻探

4301工作面所在的东四采区属原寺河井田勘探范围，上世纪70年代，山西省煤化局地质勘探一队进行了精查地质勘探，提交了《晋城矿区寺河井田煤矿精查勘探地质报告》，根据原精查勘探地质报告，东四采区勘探级别已较高，为了更加提高勘探精度，于2002年-2005年期间在该井田规划施工了27个补勘钻孔，其中东四采区施工了15个，并于2006年提交了《寺河矿东区补充勘探地质报告》。至此，东四采区勘探储量级别全部达到了高级储量，钻孔点距及线距分别达到了600 m，煤层连续性、稳定性等赋存情况得到了高级控制，为采掘设计和部署提供了第一手可靠资料。

1.2 三维地震勘探

随着三维地震勘探技术在全国煤田领域的逐步推广，为进一步查明采区内落差≥5 m的断层及直径≥25m陷落柱，查明3号煤层的底板起伏形态和波幅大于或等于10m的褶曲，于2003年-2004年由山西煤田综合普查队和山西第六工程勘察院对东四采区进行了三维地震勘探，勘探面积共12.3km2。

2 掘进中地质保障

在工作面掘进过程中，以三维地震勘探资料和掘进超前钻孔为基础资料，进行超前探测，超前预报。对巷道揭露的异常进行跟踪观测、分析、探测，认真收集巷道地质资料，既保证了安全掘进，又为回采掌握了更多、更详细的地质资料。在掘进中，三维地震勘探出的X9、DX3陷落柱得到了揭露和验证，并探测清楚了其范围和大小；23号～25号横川间原三维地震勘探出的大陷落柱经过探测和巷道揭露后，得到了排除；另在43011、5巷10号横川附近揭露了一个落差1.3m的小断层。

3 回采前地质保障

3.1 坑透（无线电波透视）

坑透主要是探测工作面内隐伏的断层、陷落柱、煤层冲刷变薄等异常以及顺槽揭露的异常在工作面内的延伸长度。其基本原理是电磁波在井下穿过煤层途中遇到断层、陷落柱或其它异常时，波能量被吸收或完全被屏蔽，接收机收到很微弱的信号或收不到信号，形成所谓透射异常，然后再根据顺槽揭露资料进行地质推断和解释。

在晋煤集团坑透作为回采工作面物探手段，虽得到了成熟应用，但其最大透视长度在以往为220m，作为长度300 m的工作面，能否透视过去是一个新课题，经过设计，在达到300m的对掘巷道位置进行了透视试验，选择不同频率进行透视，根据接收数据分析，认为利用0.3 MHz频率透视300 m长的工作面在寺河矿是行得通的。

工作面圈出后，采用0.3 MHz频率对该面进行了全面坑透。由于寺河矿具有巷道断面大、煤质硬等特点，造成一些异常体对电磁波的衰减强度不明显，从而出现过漏探、判断模糊、范围不清等现象，为了尽可能准确圈定坑透异常区，在总结以往工作面坑透经验的基础上，对该面坑透中，在常规10 m的观测点距、一次透视扫描的基础上，对异常区进行局部二次透视，通过缩小点距加密透视来进一步准确圈定异常区，其中对大坡度段、三维勘探异常区域、巷道揭露异常区域进行了二次透视，取得了较好的效果。

3.2 利用井下探测孔综合分析

在综合分析工作面内构造、异常时，充分利用各种井下钻孔资料，结合坑透结果、巷道揭露资料，特别是利用千米钻机钻孔轨迹精确导航的特性，根据钻孔轨迹计算相应煤层标高，从而分析预测煤层赋存状态及异常区。根据上述所有勘探、探测结果，得出了工作面综合构造、异常图，见图1，为回采提供了基础依据。

图1 4103工作面综合构造、异常图

4 回采中地质保障

4.1 跟踪观测构造及异常

工作面回采过程中，对陷落柱、小断层、大坡度段、向斜构造等进行了跟踪观测，及时分析预测，及时提供给队组相关分析资料，为队组正常回采提供了更准确的地质资料。

4.2 三维地震实时动态解释分析

在矿井的生产、使用过程中，随着解释技术的不断改进和探采对比，仍需进一步进行再分析、再解释，以指导矿井采掘部署和安全生产。在回采中，及时将已采掘的相关煤层底板标高、补充钻孔数据、构造及异常数据汇总，配合利用解释新技术，进行再分析、再解释。在重点地段，将地震信息与更多的井下实测标高、钻孔、测井等地质资料更好地结合起来，重新提取出不同方向的三维剖面，进行对比分析，从而更准确地标定煤层的赋存状态。

4.3 进行每周地质预报

在整个回采中，每周汇总各种地质资料、回采进度对下周可能遇到的地质问题进行一次详细的地质预报，预报内容细致、丰富，涵盖千米及国产钻机抽放钻孔、地质构造、预想地质剖面等；且预报做到了图文并茂、一目了然；并及时下发至施工单位、业务科室和矿领导，使该面的回采作业真正做到了超前防范。

5 结束语

4301工作面从设计到开采整个过程中，地质保障工作贯穿始终，设计布置前通过补充钻探和三维地震勘探提高了勘探控制程度，进一步查明了采区内的断层、陷落柱，查明了煤层的底板起伏形态和褶曲；掘进中通过超前探测查明掘进前方的构造及异常发育情况；回采前通过坑透并结合井下探测钻孔进一步查明了工作面内断层及其分布范围，精确控制了陷落柱的长、短轴，查明了冲刷带、厚夹矸的发育情况；回采过程中通过跟踪构造、异常变化情况，及时收集、分析地质资料，利用三维地震再分析软件实时动态分析，定期提供地质资料和地质周预报。4301工作面回采历时10个月，最高日产量达到了3万t，正是由于该地质保障体系的建立与实施，才保证了此超长综采工作面高产高效安全顺利开采。

［1］曹代勇,周云霞,魏迎春.矿井地质构造定量评价信息系统的开发及应用[J].煤炭学报;2002，27（04）.

［2］赵理中,付学军,翟建山.高产高效矿井地质条件的定量预测与检验模型[J].煤田地质与勘探;1998，（04）.

［3］张爱敏.采区高分辨率地震勘探[M].徐州：中国矿业大学出版社，1997.

Application and Discussion on Geology Guarantee for Ultra-long Fully Mechanized Working Face

WU Guang-liang
(Sihe Mine,Shanxi Jincheng Coal Group,Jincheng Shanxi 048205，China)

By the analysis on geological structure and abnormity detection of ultra-long fully mechanized working face fromdesigning phrase to mining one,geology guarantee systemis summarized,which ensures high-output and high-efficiency of the working faces.

ultra-long fully mechanized mining;geology guarantee;discussion

TD163

A

1672-5050（2010）11-0045-03

编辑：徐树文

2010-09-20

吴光亮（1971—），男，山西晋城人，大学本科，工程师，从事矿井地质、瓦斯地质、水文地质工作。