极复杂地貌综合资源勘查方法的研究与应用

周晶晶，曹 栋

（1.冀中能源邯郸矿业阜平矿业公司，河北 保定 073200；2.冀中能源邯郸矿业集团，河北 邯郸 056008）

1 工程概况

阜平矿业有限公司为扩大矿井资源储量，延长矿井服务年限，决定对煤炭资源条件较好的东部扩大区进行资源勘查工作。扩大区地处太行山东麓，属中高山区，地形条件复杂，山高谷深。区内高海拔高度在+600—+1 700 m，相对高差1 100 m。勘查区地貌大致为近东西向的两条沟和三道地表分水岭，地形起伏较大，地势总体上东高西低。勘查区内为大清河水系板峪河上游，无大的地表水系，地表水主要来源于大气降水。板峪河源于神仙山，由北而南穿过原矿区，上游为山涧湍流，至原矿区汇合后潜入板峪河床砂卵石下，平水期河床干涸，丰水期河水暴满。

2 资源勘查工程方法分析

在勘查工作实施过程中，通过多次野外实地踏勘发现，本区地表地形条件复杂，原设计钻探工程因地形条件限制难以实施，绝大部分区域无路可通，而且修路工程难度极大、成本较高，钻探设备进场及电力供应等问题难以解决，导致设计的部分地面钻探工程无法实现，单单采取地面物探、钻探的勘查手段不能确保任务的完成。

鉴于此实际情况，经过讨论、分析、论证，确定了采用地表物探、钻探+井下巷探的综合资源勘查方法，在具备钻探条件的区域，采用地表踏勘、GPS 定位确定钻孔施工位置，并利用无人机、缆绳及龙门架等现代化科技手段将钻探设备、柴油发电机等运送到指定位置；在不具备钻探条件的区域，采取井下巷探方式进行探测工作，井下巷探采用符合标准规范的掘进及支护方式进行，并利用机械综掘机进行施工，加快勘查工程进度。

3 资源勘查工程方法研究与应用

3.1 地表钻探工程方法

第一阶段。在地表不进行修路的情况下，经过野外踏勘，利用GPS 定位对勘查方案设计钻孔位置进行现场勘查，核实是否具备施工条件，对符合施工条件的钻孔位置进行图纸和现场校对，最终确定地表钻探施工位置，并对钻探地点进行平整，使之符合施工条件。由于地表地形极复杂，尤其在植物繁盛的地区无路可寻，山区信号较差，实际踏勘中效率较低。针对这个问题，利用手机下载三维地图并结合现场实际，节省人力消耗，提高踏勘效率。

第二阶段。确定符合条件的钻孔位置后，结合现场实际，经过野外踏勘多条运输线路，最终确定一条方便快捷可行的运输路线。路线确定后，首先用人力将龙门架运输到指定中转位置并固定牢靠，而后以龙门架为中转枢纽，利用无人机在龙门架之间运送缆绳，最后利用缆绳将钻探设备等运输到指定施工位置，如图1、图2 所示。

第三阶段。在钻场附近铺设供水管路，通过架设好的运输路线将抽水泵、发电机及柴油等运送到施工位置，利用抽水泵在附近水源处进行抽水解决供水问题，利用柴油发电机解决电力供应问题。

通过采用野外踏勘、GPS 定位、无人机运输缆绳等人力与科技相结合的现代化科技手段，实现利用缆绳运送钻探工程设备的目的，接提高地表钻探进度。

图1 工作人员操纵无人机Fig.1 A worker controls a drone

图2 龙门架、缆绳及最终确定的钻探位置Fig.2 Gantry,cable and final drilling position

3.2 井下巷探工程方法

与地表钻探相结合，井下采用巷探的方式进行资源勘查工作。井下在煤岩层走向方向布置一条主探巷，根据勘查精度要求在煤岩层倾向方向布置上下山。将地表不能施工钻探工程的位置投射到井下对应位置，在主探巷适当位置布置上下山并沿煤层施工，在井下投射位置巷道中进行竖直上下钻探工程，以探测煤层顶底板地质及水文地质情况。

巷探中若遇到无见煤点（岩巷） 的情况，采取井下向上或向下钻探方式，对巷道顶底进行钻进，以探索煤层。井下巷探采用符合标准规范的支护及掘进方式进行施工，利用现代化机械综掘机加快巷探施工进度，提高效率。

4 实施情况及成果

资源勘查工作历经40 个月完成，以地面物探、钻探及井下巷探为主要勘查手段，辅以测井等手段，进行综合勘查、综合分析研究，完成了资源勘查任务。地表难以施工钻探工程与利用无人机、缆绳及龙门架等现代化科技创新手段相比较，节约了井下巷探工程量约2 000 m。

4.1 地面物探成果

完成地面物探测线4 条，总长度6 550 m，初步查明井田南部落差大于100 m 的FN1 断层及勘查区构造形态。

4.2 钻探工作

共计施工地面钻孔7 个，完成钻探工程量7 201.4 m，采用全孔取芯，钻孔质量均按《煤炭地质勘查钻孔质量标准》 （MT/T1042-2007） 进行评级验收，综合评级均为甲级；所有钻孔均进行了封闭，封孔质量合格。

井下施工水文钻孔1 个，完成钻探工程量273.1 m，井下地质钻孔4 个，工程量620.8 m，采用全孔取芯，验收合格。

4.3 测井工作

对地面施工的7 个钻孔进行了测井工作，进行常规测井和井斜测量，数字测井7 孔7 161.6 m，占钻探总进尺的99.4%，质量评级全部为甲级。

4.4 巷探工作

如图3 所示，井下巷探施工完成1 条主探巷和6 条上下山，共计5 351 m。井下巷探工作矿方根据《煤炭井巷工程质量验收规范》 （GB 50213-2010） 进行了验收，质量合格。

图3 地表物探、钻探及井下巷探工程布置Fig.3 Layout of surface geophysical exploration,drilling and underground roadway exploration

4.5 地质工作

结合生产矿井资料及以往地质资料，初步查明煤层层位、厚度和分布范围，确定了煤层的煤质为无烟煤，了解了勘查区自然地理条件、第四纪地质和地貌特征及勘查区水文地质条件、环境地质现状。通过井下巷道揭露，查明了FN1 断层在勘查区构造形态和平面位置及落差大于30 m 的断层的发育程度。确定了煤层瓦斯赋集状况为低瓦斯矿井，不存在瓦斯突出，水文地质条件较简单，勘查区构造复杂程度为中等偏复杂的构造，无煤尘爆炸、煤层自燃倾向性为Ⅲ类，可采煤层的顶、底板稳固性较好，岩体质量中等—良好。估算扩大区资源储量范围1.624 3 km2，煤层资源量 966 万 t，探明的内蕴经济的资源量（331） 505 万 t，控制的内蕴经济的资源量（332） 184 万 t，推断的内蕴经济资源量 （333）277 万 t。

5 结 语

通过分析研究极复杂地貌条件下资源勘查工程施工技术，提出地表物探、钻探+井下巷探的综合资源勘查方法和利用无人机、缆绳、龙门架等现代化手段运送设备的技术，达到了勘查资源的目的。