111305工作面三维地震反射波异常区探查实践

马 健

（中煤新集能源股份有限公司口孜东矿，安徽 阜阳 236153）

1 概况

口孜东矿位于淮南煤田西部，设计生产能力5Mt/a，矿井地质、水文地质类型均为复杂型。111305工作面位于-967m水平中央采区，上距第四系松散层底界面150.8～243.8m，下距11-2煤层65.5～68.5m，平均距离约为67.4m，煤层开采标高-731.3～-811.3m，对应地面标高+24.54～+26.65m。

2#三维地震反射波异常区位于111305工作面切眼东侧，切眼距该三维地震反射波异常区最近约95.1m（平距）；9#三维地震反射波异常区位于工作面东南侧，风巷距该三维地震反射波异常区最近约44.2m（平距）。

根据矿井三维地震勘探及二次处理精细解释成果，111305工作面外侧发育有2#、9#三维地震反射波异常区，由于矿井设计为单面接替生产，如不尽快查明异常区水文地质特征将严重影响矿井接替，造成矿井停产。

图1 2#、9#三维地震反射波异常区探查成果图

2 2#、9#三维地震反射波异常区由来及认识

2.1 三维地震反射波异常区由来

安徽物探测量大队2004年提交的《安徽省阜阳市口孜东先期开采块段三维地震勘探报告》中提出在三维地震勘探区内，发现几组煤层反射波同时发生错乱，有的上错断到新地层的反射波，时间剖面上断距反应为上大下小，平面上解释成一组逆断层，但逆断层的平面展布又有相对的封闭性，对于具有该特征的煤层反射波情况称为三维地震反射波异常区。

2014年6月，矿委托中油油气勘探软件国家工程研究中心有限公司对我矿三维地震地震数据体进行二次处理精细解释。在2#、3#三维地震反射波异常区之间新解释圈定了9#三维地震反射波异常区，该三维地震反射波异常区位于中央采区的东北部（111305工作面东南侧位置），其平面展布形态为近椭圆形，在地震时间剖面上顶面影响到13-1煤，但经过地震解释技术专家的二次解释，发现1煤层、太灰地震反射下凹现象不明显，连续性较好，认为该三维地震反射波异常区可靠程度低。

2.2 2#三维地震反射波异常区初步认识

2.2.1 地面探查

针对2#三维地震反射波异常区在地面施工了验2，终孔深度1377.56m，终孔层位奥灰。探查结果：

（1）钻孔揭露松散层岩性正常，和矿区其他钻孔一致。

（2）钻孔揭露二叠系段岩芯破碎，挤压、揉皱、重胶结、岩性混杂等现象时常出现，地层层序仅局部(5至4煤)可识别外，整体表现为层序混乱。

（3）钻孔揭露太原组、本溪组、奥灰上部段岩芯较完整，无明显构造迹象，层位正常，与围岩深度吻合一致。

（4）钻孔揭露奥灰段岩芯破碎，采取率低，岩性混杂，既有肉红色奥陶系灰岩，也有其上部的砂岩和泥岩，地层层序混乱。

（5）根据对1煤至奥灰段进行的抽水成果资料，q=0.0039L/s.m。表明2#三维地震反射波异常区富水性弱。

2.2.2 2#三维地震反射波异常区初步分析

验2#孔与预想钻孔基岩面标高基本一致；验2孔从上石盒子组至奥灰地层均出现一定的向下位移量，位移量从上至下逐渐减小，无法通过单个断层解释。且钻孔揭露的奥灰岩层岩性混杂，含有砂岩和泥岩，该三维地震反射波异常区具有一定的陷落柱特征。

2.3 9#三维地震反射波异常区初步认识

由于该异常区为二次解释圈定，未开展井上下探查工作。但通过111303工作面开采情况可以对异常区做出较可靠的分析。9#异常区位于111303工作面切眼东侧，切眼距9#三维地震反射波异常区最近约51.3m，切眼揭露kf111303-4断层已延伸至9#三维地震反射波异常区影响区域内，工作面回采期间采动产生的裂隙完全能够波及到异常区域，但111303工作面回采期间未发现水文地质异常现象，由此可以推断9#异常区基本为不含（导）水构造。

3 三维地震反射波异常区探查

3.1 井下物探工程

自111305工作面机巷接近2#三维地震反射异常区“警戒线”起，即采用瞬变电磁、直流电法、MSP地震波对巷道掘进前方构造发育情况及岩层水文地质情况进行探查，每次探查留设安全距离均不小于25m，累计施工23次超前探查，探查成果表明巷道前方岩层均无低阻区域。

3.2 井下钻探工程

自111305机巷掘进接近2#三维地震反射波异常区“探水线”起，采用钻探循环对机巷、切眼掘进前方及三维地震反射波异常区侧岩层水文地质情况进行探查，保障了机巷、切眼掘进安全。另外为保障工作面回采安全，分别在切眼上、下口布置钻孔对2#、9#三维地震反射波异常区含（导）水性进行验证。共开展探放水工程4轮，施工钻孔22个，工程量4219.8m。

3.3 井下探查成果分析

（1）针对111305工作面外侧2#、9#三维地震反射波异常区系列探查工程，共开展物探超前探23次，探放水工程4轮，钻孔22个，工程量4219.8m。每轮所施工钻孔均呈“扇形”布置，根据钻探成果资料分析，探查范围内煤层赋存正常，岩性无混杂。

（2）探查工程所施工的22个钻孔中，仅4-2#钻孔有少量出水现象。放水时间历时21d，共计放水量1557.6m3。通过对比矿井已有出水钻孔水质类型，确定该水源为13-1煤底板砂岩裂隙水，且为静储量，无补给。

（3）探查工程针对2#三维地震反射波异常区探查钻孔，平面上控制111305切眼东侧最远达到203.2m，控制111305机巷北侧最远达78.3m；剖面上控制13-1煤下达98.5m，13-1煤上达98.7m。所施工的8个钻孔有7个钻孔均进入2#异常区内，平面上进入最远达90m，其中4-5#、4-6#、4-7#3个钻孔贯穿2#异常区北部。

（4）探查工程其中 4-5#、4-6#、4-7#、4-8#钻孔对131302机巷（设计）顶、底板岩层水文地质情况进行了超前探查，该4个钻孔其中3个贯穿2#三维地震反射波异常北部，4-8#孔从131302机巷（设计）下方穿过，且均无出水现象。故探查成果表明131302机巷南侧102.3m（平距），13-1煤层向上98.7m、向下98.5m范围内岩层富水性弱，不会对掘进造成水害威胁。

（5）探查工程针对9#三维地震反射波异常区探查共施工7个钻孔，平、剖面上呈“扇形”布置，且平面上终孔间距均小于30m，对9#异常区进行了覆盖。其中3-1#、3-4#、3-5#平面上贯穿9#异常区，3-2#、3-3#尽管未贯穿，但平面上距9#异常区边界仅剩约4m。钻孔控制范围：平面上111305切眼东帮143.6m（平距），风巷南帮139.9m（平距）；剖面上控制13-1煤向下85.9m（垂距）及13-1煤向上104.8m（垂距）。钻孔均无出水现象，表明探查范围内岩层富水性弱。

（6）针对9#三维地震反射波异常区探查所施工的7个钻孔揭露标志层及11-2煤层较周边14-7钻孔较为吻合；同时所施工的13-1煤层顺层钻孔分别施工86m、96m仍为全煤，受煤层偏软塌孔影响未能继续施工。但根据钻孔探查成果资料表明，探查范围内岩层、煤层稳定正常，9#三维地震反射波异常区未发育至探查范围内。

4 三维地震反射波异常区探查效果评价

（1）通过地面验2#孔及2#三维地震反射波异常区探查钻孔成果资料表明：111305切眼东侧203.2m，控制111305机巷北侧78.3m；13-1煤向下98.5m、13-1煤向上98.7m范围内，岩层正常稳定，总体富水性弱，仅局部赋存少量砂岩裂隙水，且衰减迅速。

（2）通过9#三维地震反射波异常区井下探查成果资料结合附近已回采完毕的111303工作面（距9#异常区仅51.3m）资料表明：111305切眼东侧143.6m（平距）、风巷南侧139.9m（平距）、13-1煤向下85.9m（垂距）、13-1煤向上104.8m（垂距）范围内，16-2、13-1、11-2煤层赋存正常稳定，岩层无混杂现象，且岩层富水性弱；根据施工的2个地质顺煤层钻孔，钻孔揭露煤层赋存正常，进一步证实了9#三维地震反射波异常区尚未发育至探查范围内。

（3）物探与钻探成果资料相互验证均证明了岩层富水性弱的特点，巷道实际施工未出现水文地质异常现象，从侧面对物探及钻探成果资料提供了有力的佐证。

5 工作面开采安全评价

（1）通过地面及井下综合探查工程，基本查明了111305切眼东侧203.2m、机巷北侧78.3m、风巷南侧139.3m、13-1煤向上104.8m、13-1煤向下98.5m范围内岩层总体富水性弱，探查范围内仅赋存少量的砂岩裂隙水。针对2#、9#三维地震反射波异常区井下探查钻孔完全满足顶、底板安全探查距离的要求，因此111305工作面开采不受2#、9#三维地震反射波异常区的影响，2#、9#三维地震反射波异常区不会成为111305工作面的隐蔽致灾因素。

（2）通过4-5#、4-6#、4-7#、4-8#钻孔对131302机巷（设计）顶、底板岩层水文地质情况进行了超前探查，该4个钻孔其中3个贯穿2#三维地震反射波异常北部，4-8#孔从131302机巷（设计）下方穿过，且均无出水现象。表明探查范围131302机南侧102.3m（平距）、13-1煤层向上98.7m、向下98.5m范围内岩层富水性弱，2#三维地震反射波异常区不会对131302机巷施工有影响。