111305工作面三維地震反射波異常區(qū)探查實(shí)踐

馬 健

（中煤新集能源股份有限公司口孜東礦，安徽 阜陽 236153）

1 概況

口孜東礦位于淮南煤田西部，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5Mt/a，礦井地質(zhì)、水文地質(zhì)類型均為復(fù)雜型。111305工作面位于-967m水平中央采區(qū)，上距第四系松散層底界面150.8～243.8m，下距11-2煤層65.5～68.5m，平均距離約為67.4m，煤層開采標(biāo)高-731.3～-811.3m，對應(yīng)地面標(biāo)高+24.54～+26.65m。

2#三維地震反射波異常區(qū)位于111305工作面切眼東側(cè)，切眼距該三維地震反射波異常區(qū)最近約95.1m（平距）；9#三維地震反射波異常區(qū)位于工作面東南側(cè)，風(fēng)巷距該三維地震反射波異常區(qū)最近約44.2m（平距）。

根據(jù)礦井三維地震勘探及二次處理精細(xì)解釋成果，111305工作面外側(cè)發(fā)育有2#、9#三維地震反射波異常區(qū)，由于礦井設(shè)計(jì)為單面接替生產(chǎn)，如不盡快查明異常區(qū)水文地質(zhì)特征將嚴(yán)重影響礦井接替，造成礦井停產(chǎn)。

圖1 2#、9#三維地震反射波異常區(qū)探查成果圖

2 2#、9#三維地震反射波異常區(qū)由來及認(rèn)識

2.1 三維地震反射波異常區(qū)由來

安徽物探測量大隊(duì)2004年提交的《安徽省阜陽市口孜東先期開采塊段三維地震勘探報(bào)告》中提出在三維地震勘探區(qū)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)幾組煤層反射波同時發(fā)生錯亂，有的上錯斷到新地層的反射波，時間剖面上斷距反應(yīng)為上大下小，平面上解釋成一組逆斷層，但逆斷層的平面展布又有相對的封閉性，對于具有該特征的煤層反射波情況稱為三維地震反射波異常區(qū)。

2014年6月，礦委托中油油氣勘探軟件國家工程研究中心有限公司對我礦三維地震地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行二次處理精細(xì)解釋。在2#、3#三維地震反射波異常區(qū)之間新解釋圈定了9#三維地震反射波異常區(qū)，該三維地震反射波異常區(qū)位于中央采區(qū)的東北部（111305工作面東南側(cè)位置），其平面展布形態(tài)為近橢圓形，在地震時間剖面上頂面影響到13-1煤，但經(jīng)過地震解釋技術(shù)專家的二次解釋，發(fā)現(xiàn)1煤層、太灰地震反射下凹現(xiàn)象不明顯，連續(xù)性較好，認(rèn)為該三維地震反射波異常區(qū)可靠程度低。

2.2 2#三維地震反射波異常區(qū)初步認(rèn)識

2.2.1 地面探查

針對2#三維地震反射波異常區(qū)在地面施工了驗(yàn)2，終孔深度1377.56m，終孔層位奧灰。探查結(jié)果：

（1）鉆孔揭露松散層巖性正常，和礦區(qū)其他鉆孔一致。

（2）鉆孔揭露二疊系段巖芯破碎，擠壓、揉皺、重膠結(jié)、巖性混雜等現(xiàn)象時常出現(xiàn)，地層層序僅局部(5至4煤)可識別外，整體表現(xiàn)為層序混亂。

（3）鉆孔揭露太原組、本溪組、奧灰上部段巖芯較完整，無明顯構(gòu)造跡象，層位正常，與圍巖深度吻合一致。

（4）鉆孔揭露奧灰段巖芯破碎，采取率低，巖性混雜，既有肉紅色奧陶系灰?guī)r，也有其上部的砂巖和泥巖，地層層序混亂。

（5）根據(jù)對1煤至奧灰段進(jìn)行的抽水成果資料，q=0.0039L/s.m。表明2#三維地震反射波異常區(qū)富水性弱。

2.2.2 2#三維地震反射波異常區(qū)初步分析

驗(yàn)2#孔與預(yù)想鉆孔基巖面標(biāo)高基本一致；驗(yàn)2孔從上石盒子組至奧灰地層均出現(xiàn)一定的向下位移量，位移量從上至下逐漸減小，無法通過單個斷層解釋。且鉆孔揭露的奧灰?guī)r層巖性混雜，含有砂巖和泥巖，該三維地震反射波異常區(qū)具有一定的陷落柱特征。

2.3 9#三維地震反射波異常區(qū)初步認(rèn)識

由于該異常區(qū)為二次解釋圈定，未開展井上下探查工作。但通過111303工作面開采情況可以對異常區(qū)做出較可靠的分析。9#異常區(qū)位于111303工作面切眼東側(cè)，切眼距9#三維地震反射波異常區(qū)最近約51.3m，切眼揭露kf111303-4斷層已延伸至9#三維地震反射波異常區(qū)影響區(qū)域內(nèi)，工作面回采期間采動產(chǎn)生的裂隙完全能夠波及到異常區(qū)域，但111303工作面回采期間未發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)異?，F(xiàn)象，由此可以推斷9#異常區(qū)基本為不含（導(dǎo)）水構(gòu)造。

3 三維地震反射波異常區(qū)探查

3.1 井下物探工程

自111305工作面機(jī)巷接近2#三維地震反射異常區(qū)“警戒線”起，即采用瞬變電磁、直流電法、MSP地震波對巷道掘進(jìn)前方構(gòu)造發(fā)育情況及巖層水文地質(zhì)情況進(jìn)行探查，每次探查留設(shè)安全距離均不小于25m，累計(jì)施工23次超前探查，探查成果表明巷道前方巖層均無低阻區(qū)域。

3.2 井下鉆探工程

自111305機(jī)巷掘進(jìn)接近2#三維地震反射波異常區(qū)“探水線”起，采用鉆探循環(huán)對機(jī)巷、切眼掘進(jìn)前方及三維地震反射波異常區(qū)側(cè)巖層水文地質(zhì)情況進(jìn)行探查，保障了機(jī)巷、切眼掘進(jìn)安全。另外為保障工作面回采安全，分別在切眼上、下口布置鉆孔對2#、9#三維地震反射波異常區(qū)含（導(dǎo)）水性進(jìn)行驗(yàn)證。共開展探放水工程4輪，施工鉆孔22個，工程量4219.8m。

3.3 井下探查成果分析

（1）針對111305工作面外側(cè)2#、9#三維地震反射波異常區(qū)系列探查工程，共開展物探超前探23次，探放水工程4輪，鉆孔22個，工程量4219.8m。每輪所施工鉆孔均呈“扇形”布置，根據(jù)鉆探成果資料分析，探查范圍內(nèi)煤層賦存正常，巖性無混雜。

（2）探查工程所施工的22個鉆孔中，僅4-2#鉆孔有少量出水現(xiàn)象。放水時間歷時21d，共計(jì)放水量1557.6m3。通過對比礦井已有出水鉆孔水質(zhì)類型，確定該水源為13-1煤底板砂巖裂隙水，且為靜儲量，無補(bǔ)給。

（3）探查工程針對2#三維地震反射波異常區(qū)探查鉆孔，平面上控制111305切眼東側(cè)最遠(yuǎn)達(dá)到203.2m，控制111305機(jī)巷北側(cè)最遠(yuǎn)達(dá)78.3m；剖面上控制13-1煤下達(dá)98.5m，13-1煤上達(dá)98.7m。所施工的8個鉆孔有7個鉆孔均進(jìn)入2#異常區(qū)內(nèi)，平面上進(jìn)入最遠(yuǎn)達(dá)90m，其中4-5#、4-6#、4-7#3個鉆孔貫穿2#異常區(qū)北部。

（4）探查工程其中 4-5#、4-6#、4-7#、4-8#鉆孔對131302機(jī)巷（設(shè)計(jì)）頂、底板巖層水文地質(zhì)情況進(jìn)行了超前探查，該4個鉆孔其中3個貫穿2#三維地震反射波異常北部，4-8#孔從131302機(jī)巷（設(shè)計(jì)）下方穿過，且均無出水現(xiàn)象。故探查成果表明131302機(jī)巷南側(cè)102.3m（平距），13-1煤層向上98.7m、向下98.5m范圍內(nèi)巖層富水性弱，不會對掘進(jìn)造成水害威脅。

（5）探查工程針對9#三維地震反射波異常區(qū)探查共施工7個鉆孔，平、剖面上呈“扇形”布置，且平面上終孔間距均小于30m，對9#異常區(qū)進(jìn)行了覆蓋。其中3-1#、3-4#、3-5#平面上貫穿9#異常區(qū)，3-2#、3-3#盡管未貫穿，但平面上距9#異常區(qū)邊界僅剩約4m。鉆孔控制范圍：平面上111305切眼東幫143.6m（平距），風(fēng)巷南幫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）。鉆孔均無出水現(xiàn)象，表明探查范圍內(nèi)巖層富水性弱。

（6）針對9#三維地震反射波異常區(qū)探查所施工的7個鉆孔揭露標(biāo)志層及11-2煤層較周邊14-7鉆孔較為吻合；同時所施工的13-1煤層順層鉆孔分別施工86m、96m仍為全煤，受煤層偏軟塌孔影響未能繼續(xù)施工。但根據(jù)鉆孔探查成果資料表明，探查范圍內(nèi)巖層、煤層穩(wěn)定正常，9#三維地震反射波異常區(qū)未發(fā)育至探查范圍內(nèi)。

4 三維地震反射波異常區(qū)探查效果評價

（1）通過地面驗(yàn)2#孔及2#三維地震反射波異常區(qū)探查鉆孔成果資料表明：111305切眼東側(cè)203.2m，控制111305機(jī)巷北側(cè)78.3m；13-1煤向下98.5m、13-1煤向上98.7m范圍內(nèi)，巖層正常穩(wěn)定，總體富水性弱，僅局部賦存少量砂巖裂隙水，且衰減迅速。

（2）通過9#三維地震反射波異常區(qū)井下探查成果資料結(jié)合附近已回采完畢的111303工作面（距9#異常區(qū)僅51.3m）資料表明：111305切眼東側(cè)143.6m（平距）、風(fēng)巷南側(cè)139.9m（平距）、13-1煤向下85.9m（垂距）、13-1煤向上104.8m（垂距）范圍內(nèi)，16-2、13-1、11-2煤層賦存正常穩(wěn)定，巖層無混雜現(xiàn)象，且?guī)r層富水性弱；根據(jù)施工的2個地質(zhì)順煤層鉆孔，鉆孔揭露煤層賦存正常，進(jìn)一步證實(shí)了9#三維地震反射波異常區(qū)尚未發(fā)育至探查范圍內(nèi)。

（3）物探與鉆探成果資料相互驗(yàn)證均證明了巖層富水性弱的特點(diǎn)，巷道實(shí)際施工未出現(xiàn)水文地質(zhì)異?，F(xiàn)象，從側(cè)面對物探及鉆探成果資料提供了有力的佐證。

5 工作面開采安全評價

（1）通過地面及井下綜合探查工程，基本查明了111305切眼東側(cè)203.2m、機(jī)巷北側(cè)78.3m、風(fēng)巷南側(cè)139.3m、13-1煤向上104.8m、13-1煤向下98.5m范圍內(nèi)巖層總體富水性弱，探查范圍內(nèi)僅賦存少量的砂巖裂隙水。針對2#、9#三維地震反射波異常區(qū)井下探查鉆孔完全滿足頂、底板安全探查距離的要求，因此111305工作面開采不受2#、9#三維地震反射波異常區(qū)的影響，2#、9#三維地震反射波異常區(qū)不會成為111305工作面的隱蔽致災(zāi)因素。

（2）通過4-5#、4-6#、4-7#、4-8#鉆孔對131302機(jī)巷（設(shè)計(jì)）頂、底板巖層水文地質(zhì)情況進(jìn)行了超前探查，該4個鉆孔其中3個貫穿2#三維地震反射波異常北部，4-8#孔從131302機(jī)巷（設(shè)計(jì)）下方穿過，且均無出水現(xiàn)象。表明探查范圍131302機(jī)南側(cè)102.3m（平距）、13-1煤層向上98.7m、向下98.5m范圍內(nèi)巖層富水性弱，2#三維地震反射波異常區(qū)不會對131302機(jī)巷施工有影響。