綜合勘探技術在礦井防治水中的應用

霍國兵

【摘要】通過綜合勘探技術在2608工作面防治水中的應用,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,為安全生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)環(huán)境。

【關鍵詞】綜合勘探 防治水 應用

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害,最大峰值突水量70000m³/h,導致礦井被淹,致使東龐礦開采2#煤層水文地質條件因陷落柱導水而復雜化與特殊化。

鑒于開采2#煤層過程中,突遇導水陷落柱突水災害這一現(xiàn)實,東龐礦采取“科學找疑、以防為主,有疑必探,查治結合,綜合治理”的方針,利用綜合勘探技術指導防治水工作,實現(xiàn)了地質災害的綜合探測、綜合分析,提高了地質和水文地質預測預報的準確率,最大限度地減少或避免了礦井災害的發(fā)生。

一、擬采用的勘探方法、手段和措施

根據(jù)勘探報告,東龐井田構造導水有兩大特點,其一,斷層導水。該井田內(nèi)斷層多為張性斷裂,角度大、破碎帶寬,充填較好時導水性較弱,但在掘進或開采條件下,地應力急劇變化,斷層導水性也會發(fā)生變化。其二,陷落柱導水。礦井雖揭露了多個陷落柱,絕大部分不含水或不導水,但也有強導水陷落柱分布,2003年2903工作面陷落柱導水引發(fā)的突水災害,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)部構造、構造導、含水性及含水層富水性分布規(guī)律進行探測,是預防水害發(fā)生的有效措施。

1.地面勘探

根據(jù)國內(nèi)煤田地質和水文地質勘探新技術的應用情況,結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,以達到控制構造、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)地質構造。

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,查明導水構造和過水通道。

2.井下勘探

在地面綜合勘探發(fā)現(xiàn)的地質災害隱患和突水危險區(qū),當井下采掘工程接近時,采用直流電法、水化學和鉆探相結合的綜合勘探方法,查明水源、導水通道和含水構造規(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、鉆探技術進行針對性的勘探,查明工作面內(nèi)部隱伏地質構造,尤其是導含水構造性質、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的應用

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、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20m³/h。

5.水化學勘探技術

該工作面掘進過程中,針對出水點,及時取水樣進行水質化驗分析,判別水質類型,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果:圈定1個異常區(qū)域;音頻電透視探測結果:在切眼內(nèi)側存在一異常區(qū),后經(jīng)鉆探驗證,該異常為斷層附近頂板砂巖水引起。

三、結論

1.通過2608工作面綜合勘探技術的應用,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.限于物探的準確率及局限性,在生產(chǎn)中,最好考慮應用兩種以上物探,以提高探測的準確率,而且為確保掘進正常進行,要將物探、鉆探、化探綜合勘探技術有機結合起來。首先,在地面物探基礎上,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。