礦井地質(zhì)勘查的特點(diǎn)及技術(shù)手段

摘 要 礦井地質(zhì)勘查的目的在于獲得準(zhǔn)確、足夠的地質(zhì)資料，查明影響采掘生產(chǎn)的地質(zhì)因素，提高勘查程度，增加可采儲(chǔ)量，以滿足礦井各種設(shè)計(jì)的需要，保證生產(chǎn)正常接續(xù)、安全生產(chǎn)和煤炭資源的合理開采和利用。本文結(jié)合工作實(shí)踐，分析煤礦礦井地質(zhì)勘查的特點(diǎn)及技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞 煤礦；礦井；地質(zhì)勘查

中圖分類號(hào) O741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)062-0170-02

隨著礦井建設(shè)和生產(chǎn)的進(jìn)行，不斷表明煤炭地質(zhì)勘查提供的資料常常與實(shí)際情況之間存在某些差異；礦井生產(chǎn)若干年后，先期開采地段的探明的和控制的資源/儲(chǔ)量將不斷減少；隨著采掘工程不斷向深度和廣度發(fā)展，可采煤層的面積也不斷減少，礦井服務(wù)年限也將隨之不斷地縮短。這就要求在生產(chǎn)期間除進(jìn)行經(jīng)常性的礦井地質(zhì)調(diào)查、分析、研究之外，還要運(yùn)用各種技術(shù)手段進(jìn)行必要的地質(zhì)勘探工作，以便解決上述問(wèn)題。

1 煤礦礦井地質(zhì)勘查的任務(wù)及特點(diǎn)

1.1 煤礦礦井地質(zhì)勘查的主要任務(wù)

1）在新井開鑿之前，查明井筒、井底車場(chǎng)、主要大巷所在位置的地質(zhì)情況及水文工程地質(zhì)情況。

2）在新水平或新開拓區(qū)設(shè)計(jì)之前，查明地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存狀況及其他地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，提高勘探程度和儲(chǔ)量級(jí)別。

3）在開采過(guò)程中，解決經(jīng)常出現(xiàn)的局部地質(zhì)問(wèn)題。

4）在殘采區(qū)進(jìn)行找煤勘查工作。組織實(shí)施一些專門性的鉆孔施工。

1.2 煤礦礦井地質(zhì)勘查的特點(diǎn)

與煤炭地質(zhì)勘查相比，煤礦礦井地質(zhì)勘查具有如下特點(diǎn)。

1）具有繼承性和補(bǔ)充性煤礦礦井地質(zhì)勘查是在煤炭地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，有豐富的第一手資料可供煤礦地質(zhì)勘查設(shè)計(jì)利用，其勘查方案的選擇原則上應(yīng)與資源勘查盡量保持一致。但重點(diǎn)應(yīng)放在補(bǔ)充勘查以前工作不足的工程上。

2）直接為采掘生產(chǎn)服務(wù)在確定勘查時(shí)間和布置勘查工程時(shí)，必須考慮生產(chǎn)接續(xù)計(jì)劃和采掘工程設(shè)計(jì)與施工的需要。

3）具有針對(duì)性和局部性煤礦礦井地質(zhì)勘查多是針對(duì)某一專門問(wèn)題而進(jìn)行的，任務(wù)比較單一，范圍比較小，一般不要求提交完整的地質(zhì)勘查報(bào)告，但要求報(bào)告簡(jiǎn)明、精煉。

4）具有一系列優(yōu)越條件進(jìn)行煤礦礦井地質(zhì)勘查時(shí)，既有資源勘查和豐富的井巷資料作為依據(jù)；又有條件采用井下鉆探、巷探和井下物探等手段，并能把井上、井下工程布置結(jié)合起來(lái)。

2 煤礦礦井地質(zhì)勘查的技術(shù)手段

煤礦地質(zhì)勘查的技術(shù)手段主要有：遙感地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)填圖、坑探工程、巷探工程、地球物理勘探等。

2.1 遙感地質(zhì)調(diào)查

遙感地質(zhì)調(diào)查是綜合應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和資源勘探的方法。遙感地質(zhì)調(diào)查的理論建立在物理學(xué)的電磁輻射與地質(zhì)體相互作用的機(jī)理基礎(chǔ)之上，而其技術(shù)方法則建立在“多”技術(shù)基礎(chǔ)上，是通過(guò)多波（光）譜、多時(shí)相、多向成像、多向極化、多級(jí)增強(qiáng)處理等技術(shù)手段，來(lái)采集和分析遙感數(shù)據(jù)資料。遙感地質(zhì)調(diào)查不需要直接接觸目標(biāo)物，而是從遠(yuǎn)距離、高空以至外空間的平臺(tái)上，利用可見(jiàn)光、紅外、微波等探測(cè)儀器，通過(guò)攝影或掃描方式，對(duì)電磁波輻射能量的感應(yīng)、傳輸和處理，來(lái)識(shí)別地表目

標(biāo)物。

2.2 地質(zhì)填圖

地質(zhì)填圖又稱地質(zhì)測(cè)量，是勘探中的基礎(chǔ)工作，也是最基本的技術(shù)手段。它是應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的理論和方法，有目的地在含煤地區(qū)進(jìn)行全面的地表地質(zhì)研究，即對(duì)天然露頭（沒(méi)有被浮土掩蓋的巖層、煤層、斷層等）和人工露頭（用人工揭露出來(lái)的巖層、煤層、斷層等）進(jìn)行測(cè)量和描述，并把獲得的所有地質(zhì)信息按一定的比例及統(tǒng)一的技術(shù)要求填繪在地形圖上，編制成地形地質(zhì)圖、地質(zhì)剖面圖，地層綜合柱狀圖等圖件，作為今后地質(zhì)工作的重要依據(jù)。它是采用航天、航空遙感技術(shù)和方法，結(jié)合常規(guī)地質(zhì)手段，對(duì)填圖區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)地質(zhì)解譯和觀測(cè)，采集并編輯各種地質(zhì)信息，著重研究巖石、地層、構(gòu)造、煤層賦存特征及地表地質(zhì)規(guī)律，為相應(yīng)階段的煤田地質(zhì)勘查提供基礎(chǔ)資料。

2.3 坑探工程

坑探工程簡(jiǎn)稱坑探，是為揭露巖層、煤層及地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)現(xiàn)象，或?yàn)榱瞬杉簶釉诘乇砘虻叵峦诰虿煌愋偷目拥浪M(jìn)行的工程。

2.4 巷探工程

運(yùn)用礦井中的巷道來(lái)探測(cè)地質(zhì)現(xiàn)象，稱之為巷探。它是礦井地質(zhì)工作中常用的勘探技術(shù)手段。通常無(wú)鉆探條件，或鉆探達(dá)不到預(yù)期效果，而且生產(chǎn)又需要時(shí)，采用巷探。巷探工程有專門布置的巷道，專門延長(zhǎng)運(yùn)輸巷和布置幾個(gè)短探巷，其目的是為了探測(cè)即將開采煤層的賦存情況，以便設(shè)計(jì)開拓巷道對(duì)煤層進(jìn)行開采；也有采用一巷多用的方法，每隔一定距離布置階段石門，這些石門的挖掘既提前獲得了所需的地質(zhì)資料，又是以后生產(chǎn)上必需的巷道。巷探工程最大的優(yōu)點(diǎn)是可以直接觀測(cè)地質(zhì)現(xiàn)象、量取地質(zhì)數(shù)據(jù)、采集樣品，而且可以“一巷多用”。施工專門的探巷，一般都采取小斷面簡(jiǎn)易支護(hù)的方式，以減少費(fèi)用。

3 煤礦礦井地質(zhì)勘查的實(shí)例應(yīng)用——以小型煤礦為例

小型煤礦主要是指在煤炭資源貧缺地區(qū)，或者資源雖豐富，但開采技術(shù)條件不好，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層不穩(wěn)定，資源條件僅能建年產(chǎn)30萬(wàn)t/a及以下的礦井。

3.1 小型煤礦的勘查方法

小煤礦勘查不分勘查階段，一次勘查完畢。

1）勘查手段的選擇及其運(yùn)用。小型煤礦一般開采深度比較淺，主要要求對(duì)淺部煤層進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，在手段的選擇上要根據(jù)勘查區(qū)表土的覆蓋情況，充分發(fā)揮地質(zhì)填圖、山地工程、老窯調(diào)查和生產(chǎn)巷道的作用，巖心鉆探只作為輔助手段，主要用以控制深部。①地質(zhì)填圖是小煤礦勘查的基礎(chǔ)工作。在基巖裸露或覆蓋層不厚的地區(qū)，應(yīng)配合槽井探、淺鉆以及老窯和生產(chǎn)井調(diào)查等，充分地進(jìn)行地面地質(zhì)研究。地質(zhì)填圖的比例尺一般為1:5000。在沒(méi)有對(duì)地面地質(zhì)進(jìn)行充分研究之前。不應(yīng)開展鉆探和坑探等工作。②凡地形和地質(zhì)條件適宜的地區(qū)，應(yīng)以坑探作為小煤礦勘查的主要手段?？犹降牟贾脩?yīng)考慮以后能為小煤礦開發(fā)所利用。③鉆探工程的布置，應(yīng)根據(jù)小煤礦勘查的特點(diǎn)，有針對(duì)性地布置在煤層淺部的先期開采地段或井口位置附近，以提高對(duì)煤層和構(gòu)造的控制。④對(duì)于擬建年產(chǎn)3萬(wàn)t以下小煤礦的井田，一般只進(jìn)行地面地質(zhì)工作。確有必要時(shí)，可以布置少量控制性鉆孔。

2）勘查工程布置與密度。勘查工程的布置方式主要決定于煤層的形狀和產(chǎn)狀。一般地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)以勘查線的布置系統(tǒng)為主，可布置一至數(shù)條主導(dǎo)勘查線，以揭露完整的地層剖面和控制構(gòu)造為目的。鉆孔的終孔深度以能獲得完整的煤系剖面、不漏掉可采煤層為原則。有時(shí)為了對(duì)比煤層，確定煤層層位，部分鉆孔必須穿過(guò)整個(gè)煤系，打到煤系下伏地層為止?？辈榫€基本線距最密為250 m。確有必要時(shí)，可以在煤層淺部的先期開采地段或井筒位置附近布置少量加密鉆孔，以提高對(duì)煤層和構(gòu)造的控制程度。

3）勘查階段與施工順序。小型煤礦勘查，可在大比例尺地質(zhì)填圖或普查的基礎(chǔ)上，按一次勘查完畢的原則進(jìn)行。在施工中，可結(jié)合勘查區(qū)的地質(zhì)情況，選擇有代表性的地段，先布置一至數(shù)條主導(dǎo)勘查線，以較密的勘查工程，系統(tǒng)揭露煤系、煤層和控制構(gòu)造，經(jīng)過(guò)分析研究，初步了解勘查區(qū)的含煤情況和構(gòu)造特點(diǎn)后，再布置全區(qū)的勘查工作。

3.2 小型煤礦勘查中的一些要求

對(duì)小型煤礦的勘查，根據(jù)煤層變化大、地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜的特點(diǎn)，有如下要求。

3.2.1 加強(qiáng)綜合研究

在小型煤礦的勘查工作中，不能因?yàn)橘Y源/儲(chǔ)量少、煤礦小而忽視勘查質(zhì)量，相反更應(yīng)重視勘查質(zhì)量和加強(qiáng)綜合地質(zhì)研究，充分利用地表觀測(cè)、山地工程、老窯調(diào)查及鉆探所揭露的資料，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、煤系、煤層、煤質(zhì)和水文地質(zhì)條件作必要的了解和研究。對(duì)煤層發(fā)育不好和不富集的地段，主要通過(guò)地面地質(zhì)研究、老窯調(diào)查和恢復(fù)一些老窯進(jìn)行邊探邊采，在邊探邊采過(guò)程中，利用巷道資料，配合少量鉆孔估算資源/儲(chǔ)量。

3.2.2 勘查程度要求

①對(duì)一個(gè)地區(qū)的勘查，首先應(yīng)找出它的構(gòu)造規(guī)律和主要含煤層段，然后通過(guò)勘查工作要求初步查明或控制勘查區(qū)的主要構(gòu)造，詳細(xì)了解或初步查明可采煤層的層數(shù)、層位、厚度、結(jié)構(gòu)和煤層的分布范圍。②所有勘查鉆孔中的可采煤層均應(yīng)采取煤心煤樣，并應(yīng)從探井或已有小煤礦中采取煤層煤樣。③小煤礦勘查的水文地質(zhì)工作，應(yīng)根據(jù)勘查區(qū)的具體情況確定。一般應(yīng)進(jìn)行水文地質(zhì)測(cè)繪（比例尺為1:5000）?？辈殂@孔應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)，必要時(shí)可選擇有代表性的井泉和小煤礦進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。一般不做抽水試驗(yàn)，確有必要時(shí)，可對(duì)直接充水含水層進(jìn)行一至兩次抽水試驗(yàn)。④對(duì)其他開采技術(shù)條件的研究，應(yīng)充分利用鄰近老窯和已有小煤礦的資料。確有必要時(shí)，可在先期開采地段鉆孔中采取頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)試驗(yàn)樣、煤層瓦斯樣及其他樣品。⑤小煤礦勘查的工作程度，應(yīng)根據(jù)探礦權(quán)人的實(shí)際需要，參照普查最終的工作程度研究確定。計(jì)算推斷的和預(yù)測(cè)的資源量，其中推斷的資源量的比例一般可為20％～50％，推斷的資源量應(yīng)分布在淺部和首先開采的地段。

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