三維地震勘探技術(shù)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中的應(yīng)用

楊永波

（黑龍江省煤田地質(zhì)物測(cè)隊(duì) 黑龍江 哈爾濱150008）

1 概況

1.1 礦井概況

東榮三礦是雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)的主力礦井之一，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150萬(wàn)t/a。開(kāi)拓方式為立井分區(qū)式上山開(kāi)拓，煤層群聯(lián)合開(kāi)采，現(xiàn)生產(chǎn)水平為-300 m水平和-600 m水平。東榮三礦井田位于東榮井田福山背斜的西翼，井田以斷裂構(gòu)造為主。井田內(nèi)F10、F41、F41-1、F48、F53和F56斷層。受這幾條大斷層的影響，井田內(nèi)小斷層密集，且相互切割并伴有巖漿巖侵入，對(duì)煤層破壞比較嚴(yán)重，屬構(gòu)造復(fù)雜礦井。

1.2 勘探區(qū)概況

-600m水平由沈陽(yáng)煤礦設(shè)計(jì)院依據(jù)1985年《雙鴨山礦務(wù)局東榮三礦精查地質(zhì)報(bào)告》設(shè)計(jì)了兩條綜采生產(chǎn)線，確定為150萬(wàn)t/a的綜合機(jī)械化采區(qū)。隨著近年來(lái)的地質(zhì)補(bǔ)充勘探和開(kāi)拓工程及采煤過(guò)程中實(shí)見(jiàn)，發(fā)現(xiàn)該區(qū)構(gòu)造情況比原精查報(bào)告更為復(fù)雜。為了查清該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育情況并優(yōu)化采掘設(shè)計(jì)，為采掘工作提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)委托我隊(duì)對(duì)該區(qū)進(jìn)行了三維地震勘探。

2 勘探區(qū)基本地質(zhì)條件及需解決的問(wèn)題

2.1 地質(zhì)條件

東榮三礦井田位于集賢煤田東南，區(qū)內(nèi)地層系統(tǒng)簡(jiǎn)單，侏羅系上統(tǒng)不整合于古生界泥盆系與元古界麻山群及其侵入花崗巖組成的拼合基底上。區(qū)內(nèi)地層層序?yàn)殂@孔連續(xù)控制。城子河組地層為主要含煤巖系，含煤層段地層總厚616～1376m。地面被第四系地層覆蓋，與下覆第三系地層呈角度不整合接觸，第四系地層厚度介于52～240m之間。其下的第三系地層與下伏的城子河組煤系地層呈不整合接觸，第三系地層厚度介于0～240m之間。勘探區(qū)內(nèi)發(fā)育的可采煤層不多，24#煤層只是在測(cè)區(qū)西部分布一小塊，面積不大。該煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，有1～2層夾矸，為較穩(wěn)定煤層，厚0.05～1.64m。頂板為粉砂巖，底板為粉、細(xì)砂巖。30#煤層：為全區(qū)發(fā)育主要可采煤層，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有1～4層夾石，為較穩(wěn)定煤層。頂板以粉砂巖為主，底板以細(xì)砂巖和粉砂巖與細(xì)砂巖互層為主?？碧絽^(qū)內(nèi)30#煤層的厚度為0.75～6.31m，淺部地段的煤厚均在5m以上。24#煤層與30#煤層之間的距離，一般在285m-305m之間。

2.2 構(gòu)造條件

三維地震勘探區(qū)總體形態(tài)上為一單斜構(gòu)造，傾向西，走向近似南北。其煤層傾角一般在12°～17°之間，測(cè)區(qū)東南部地層傾角能達(dá)到35°以上。測(cè)區(qū)內(nèi)斷層較多，構(gòu)造相對(duì)比較復(fù)雜，精查報(bào)告查明的斷層有F10、F41、F41-1、F48、F53和F56斷層。

2.3 需解決的地質(zhì)問(wèn)題

(1)勘探區(qū)內(nèi)24、30煤層底板起伏形態(tài)，深度誤差不超過(guò)±1.5%；

(2)勘探區(qū)內(nèi)落差在5m以上的斷層和3～5m的斷點(diǎn)，其平面擺動(dòng)不超過(guò)±30m；

(3)研究火成巖對(duì)24、30煤層的破壞情況；

(4)研究24、30煤層的厚度變化趨勢(shì)。

3 勘探成果驗(yàn)證與分析

3.1 煤層賦存形態(tài)的控制

在勘探區(qū)內(nèi)已有地面補(bǔ)充勘探鉆孔6個(gè)，井下探巷10個(gè)，采區(qū)的開(kāi)拓工程已經(jīng)完成，并對(duì)部分采面進(jìn)行了采煤工作。對(duì)煤層賦存形態(tài)的控制點(diǎn)數(shù)較多，但由于勘探區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，煤層賦存形態(tài)在局部有較大變化，本次三維地震勘探的重點(diǎn)為24、30煤層。24煤層驗(yàn)證點(diǎn)的平均誤差為5.73m，精度誤差為0.93%；30煤層驗(yàn)證點(diǎn)的平均誤差為4.62m，精度誤差為0.72%，完全符合三維地震合同誤差1.5%的要求。

3.2 構(gòu)造情況的控制

本次三維地震勘探對(duì)24、30煤層的底板起伏形態(tài)的控制，與原精查報(bào)告一致，但三維地震勘探在原精查報(bào)告單斜的基礎(chǔ)上，局部發(fā)育有小的背、向斜。原來(lái)的精查報(bào)告解釋斷層只有6條，本次三維地震勘探共解釋斷層211條，其中正斷層197條，逆斷層14條，24、30煤層均被切割的斷層有151條，只切割24煤層的斷層有28條，只切割30煤層的斷層有32條。其中落差大于10m的斷層74條。本次三維地震勘探新發(fā)現(xiàn)斷層205條，其中落差大于10m的斷層68條，落差5～10m的斷層69條，落差小于5m的斷層68條?？煽繑鄬?64條，占77.73%；較可靠斷層46條,占21.80%；控制程度較差斷層1條，占0.47%。從礦井工程的實(shí)際揭露來(lái)看，三維地震勘探對(duì)一些斷距比較大的斷層的控制是比較準(zhǔn)確的，對(duì)采礦生產(chǎn)有較好的指導(dǎo)作用。而對(duì)一些落差比較小，特別是落差較小的逆斷層解釋不太理想，斷距與實(shí)際揭露的出入較大，但平面位置比較準(zhǔn)確。這與本次選擇勘探所采用的三維地震觀測(cè)系統(tǒng)有一定的關(guān)系。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)在補(bǔ)充鉆探及采掘工程資料的基礎(chǔ)上，本次三維地震勘探進(jìn)一步查明了該礦的構(gòu)造情況，尤其是較大落差斷層的確定，為優(yōu)化采掘設(shè)計(jì)、采煤施工提供了更加可靠的地質(zhì)資料。根據(jù)三維地震勘探資料對(duì)24煤層、30煤層的采掘設(shè)計(jì)進(jìn)行了修改，大大減少了工程量，可節(jié)省資金800余萬(wàn)元。

(2)三維地震的立體勘探，比鉆探投入少，獲得的地質(zhì)信息比鉆探多，利用鉆探極限布孔1km2布孔9個(gè)，每孔資金70萬(wàn)元，需要資金600多萬(wàn)元，而三維地震勘探1km2只需要有2～3個(gè)鉆孔，最多需要資金300余萬(wàn)元，每平方千米節(jié)約資金300多萬(wàn)元，對(duì)煤層的賦存情況、斷層的控制程度比鉆探高得多，同時(shí)勘探周期也比鉆探縮短很多。

5 結(jié)束語(yǔ)

5.1 煤礦應(yīng)用三維地震勘探技術(shù)的必要性

(1)東榮三礦已經(jīng)開(kāi)采20多年，隨著礦井逐漸延深，礦井深部地質(zhì)構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜，而綜采對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性比較差，迫切需要應(yīng)用三維地震勘探技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)煤層賦存狀況、地質(zhì)構(gòu)造的精細(xì)控制，以滿足綜合機(jī)械化采煤的要求。

(2)在謀劃企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展時(shí)，首先要考慮采礦生產(chǎn)的高產(chǎn)與高效，帶動(dòng)煤礦企業(yè)整體效益的穩(wěn)步提高。只有迅速獲得準(zhǔn)確可靠的地質(zhì)資料，準(zhǔn)備出高產(chǎn)高效采礦工作面，再加上精良的設(shè)備、高素質(zhì)的人員、現(xiàn)代化的管理手段等措施，煤炭生產(chǎn)的高產(chǎn)高效才能夠?qū)崿F(xiàn)。所以，三維地震勘探技術(shù)在煤礦高產(chǎn)高效中能發(fā)揮重要作用。

5.2 提高地質(zhì)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)

(1)隨著三維地震勘探技術(shù)在煤礦的廣泛應(yīng)用，對(duì)三維地震資料的驗(yàn)證工作越來(lái)越多，能否熟練運(yùn)用三維地震資料解釋礦井地質(zhì)現(xiàn)象及煤層賦存狀況就顯得尤其重要。所以，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤礦地質(zhì)人員有關(guān)三維地震技術(shù)的培訓(xùn)，使地震資料的應(yīng)用更加廣泛、準(zhǔn)確，隨時(shí)指導(dǎo)采掘設(shè)計(jì)及采煤施工。

(2)在三維地震的數(shù)據(jù)采集與資料解釋過(guò)程中，煤礦地質(zhì)技術(shù)人員的參與是必不可少的，這將會(huì)使資料的解釋更符合實(shí)際，同時(shí)大大減少工作的難度，同時(shí)能夠縮短勘探周期。

[1]丁在宇,羅振麗.高分辨三維地震技術(shù)在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用和發(fā)展[J].能源技術(shù)與管理,2004(04).