第四章矿井地质勘查

第三篇矿井地质勘查第四章矿井地质勘查第一节概述第二节建井地质勘查第三节生产地质勘查第四节矿井延深、扩建地质勘查第五节老区找煤主要是开展：钻探、物探、巷探；编制地质说明书、进行储量管理等。更有针对性地查明各种地质情况。第一节概述一、概念地质资料需要经过专门的地质勘查工作才能获得。煤炭地质勘查包括煤田地质勘查和矿井地质勘查。煤田地质勘查是一门关于寻找和探明煤矿床，对煤炭资源进行地质研究并作出工业评价的学科。也称资源地质勘查。矿井地质勘查是继煤田地质勘查之后，在矿井设计、建设和开采过程中所进行的地质勘探工作，又称生产矿井补充地质勘探。它是为煤矿建设、生产提供地质依据的。按所处的阶段和特点，矿井地质工作主要有：建井地质勘查、生产地质勘查、矿井补充勘查、老区找煤、矿井工程勘查等种类二、目的在于获得可靠的地质资料，查明影响生产的地质因素，提高储量级别，增加可采储量，延长服务年限，保证生产的正常进行。•三、矿井地质勘查的任务——不同工作内容有所区别：建井地质勘查：查明井巷所在位置的岩层、煤层、构造及水文地质情况——以满足井筒和主要运输巷道设计施工的需要。生产地质勘查：直接解决采区准备和工作面回采等环节中影响生产的地质因素——临时性勘查工作。延深、扩建地质勘查(矿井补充勘查)：对深部水平或井田外围进行地质勘查——为保证矿井正常接替，扩大井田范围，增加煤炭储量，延长矿井寿命等。老区找煤：对回采率低，丢煤严重的老矿井或老采区进行采动情况调查及残存煤量的探查——为最大限度地开发煤炭资源，在条件允许时进行。矿井工程勘查：矿井生产建设中根据专门工程要求进行勘查。施工前，应编制专门设计，其成果必须满足工程的需要。此外，还有一些为煤矿生产建设服务的特殊技术钻孔，如冻结钻、灭火钻、通风钻、放水钻、注浆钻、送电钻、放顶钻及煤体注水泄放瓦斯钻等，也由矿井地质部门组织施工。四、矿井地质勘查的特点（与资源勘查相比）：1、继承性和补充性——在资源勘查的基础上进行，工程布置应与之保持一致并重点放在补充过去的不足和遗留上。2、时间性——由于要直接服务采掘生产，故工程布置和施工，不能影响矿井正常生产接替计划及采掘工程设计施工的需要，过早或过晚均有问题。3、针对性和局部性——针对专门问题，任务单纯，范围局限，成果直接用于生产，不必提供完整的地质报告。4、有利性——勘查设计可参考利用的资料丰富，勘查工程布置和施工具备在井下近距离向空间各个方向进行的条件，并可与井上相结合。五、矿井勘查工程的布置和技术手段1、勘查工程布置的原则①勘查工程原则上应布置在已有的勘查线上；加密勘查线应尽量与石门及采区上、下山等主要井巷工程的方向一致。特殊情况，如井巷设计或井下查小构造等而专门布置的工程，可按实际需要，灵活合理地布置。②充分利用地面钻探，若地面布孔过深，或影响施工、过采空区困难、地层倾角较大影响资料准确性等时，可井下布孔。③一种工程多种用途，充分发挥工程作用。如利用同一钻孔进行取芯及地温、瓦斯测定等。④尽量用较少的工程量，获最佳的地质效果。要充分利用已有地质资料和已知规律，针对问题，合理布置；要充分发挥矿井地质勘查的特点，做到井上与井下、勘查工程与井巷工程、当前与长远等的结合。⑤工程量的多少，应以查明地质因素，满足工程设计的要求为准，基本线距和极限布孔密度应按规定执行(表)构造复杂程度类型钻探工程基本线距表构造复杂程度各种查明程度对构造控制的基本线距m探明的控制的简单500～1000l000～2000中等250～500500～1000复杂250～500注：极复杂构造只宜边探边采，线距不做具体规定。煤层稳定程度类型钻探工程基本线距表煤层稳定程度各种查明程度对煤层控制的基本线距m探明的控制的稳定500～10001000～2000较稳定250～500500～1000不稳定375＊250注：极不稳定煤层只宜边探边采，线距不做具体规定。＊适合煤厚变化很大，但全区可采或大部可采。工程网度表勘查类型资源量类型探明的控制的简单型200m×（200~100）m400m×（400~200）m复杂型100m×（100~50）m200m×（200~100）m极限布孔密度表表4—l—2矿井地质条件类别井田内平均1km2最多布孔数简要说明一类井田5二类井田10三类井田20对某些较复杂的地质问题，要采用巷探与钻探相结合的方法解决问题四、五类原则上30必须采用巷探与钻探相结合的勘探方法，不能单纯靠打钻解决问题注：极限布孔密度是指，包括资源勘查孔在内，平均每1km2煤层倾斜面积内，允许的最多地层钻探孔数(有效孔为准)．2、矿井地质勘查手段及其应用矿井勘查的手段主要是钻探、巷探和物探。手段的选择取决于解决问题的需要和技术上、经济上的合理性。一般应考虑先井下，后井上，先物探再钻探后巷探，以进度快，质量高和成本低为目的。⑴钻探一般都使用轻型钻机。要求轻便、高效、安全，便利搬运、安装和施工，适应井下作业；钻孔布置视情况而定，选择不同方向，有时钻机位置不动可作两个孔以上的扇形布置。⑵巷探在钻探不能取得必要的地质资料时可考虑采用：考虑生产需要，尽量一巷两用——既探情况，又作采掘辅巷。否则，只能采用最小的断面，配合钻探工程使用。如：①构造复杂，煤厚变化大时，只有巷探能揭露真实地质现象；②双巷掘进时，常采用副巷超前，既查明掘进前方的地质变化,又利于保证主巷设计要求，起到一巷两用。③“边探边采”的方式生产，巷探是主要的勘查手段。④老区找煤的探巷，既可摸清地质情况，也是将来复采时的准备巷道。⑶井下物探大致可分为电法、地震和超声波三类。优点：①探查速度快、效率高②省时省钱③可选方法多。已采用的有：地震槽波法、地震透视法、纵波速度祛、横向层波法、折射地震法、高频地震法、无线电波法、无线电波透视法、无线电波定位法、地质雷达法、电阻率法、超声波法、磁法，微重力法、红外线法、放射性法等。第二节建井地质勘查•井筒等是最先揭露煤系的井巷工程，所以在新井开凿之前，为了正确地掌握井筒剖面，编制施工设计方案，一般必须打井筒检查钻孔。•在开凿井底车场和主要运输巷道时，为了确保主要井巷工程的质量，正确确定主要运输巷道的位置和方向，有时需要打层位控制钻孔。一、井筒检查钻孔（一）检查孔布置的原则方法井筒开拓方式、数目和间距不同，井筒检查钻孔布置原则也不一样1、竖井检查钻孔的布置1、竖井检查钻孔的布置(1)水文地质条件简单时，在两个井筒中心连线的中点打一个检查钻孔。偏离范围不得超过10米(图)。(2)水文条件中等：除按（1）外，还应在其延长线的任意一端增打一个检查孔。孔位距离邻近井筒中心以10—25米为宜。(3)水文条件复杂：井筒两侧都应有检查孔控制。其数目视具体情况，孔位应尽量放在井筒中心连线的延长线上，以便于资料整理及对比分析。(4)单个井筒施工：检查孔布置在井筒周围距井筒中心25米左右。两井筒间距50m以上时应按两个独立井对待。(5)检查孔不得布置在井筒圆圈以内或者井底车场上方，偏斜位置距井壁不得小于5米，以免日后井巷淋水（探测岩溶或特殊需要除外）。(6)终孔深度应达到井筒落底标高以下，可能时应打到未来延深水平。(7)暗立井检查孔应尽量从井下施工。(8)在井筒周围25米左右已有钻探资料，或已掌握的地质及水文情况能提出满足施工要求的地质预想剖面图时，可不打检查钻孔。2、斜井检查钻孔的布置原则：斜井井筒检查钻孔，应打出一条平行于井筒中心线的完整剖面。该剖面位置距井筒中心线不大于25米。钻孔数目一般不少于三个，其中第一个钻孔控制煤层或基岩露头，最后一个钻孔布置在井筒落底与平巷连接处附近(图)。3．平峒检查钻孔的布置原则：平峒检查钻孔的布置原则与斜井基本相同，但应根据岩层倾角的陡缓，布置有足够的钻孔穿过平峒所通过的各个层位，并严格控制平峒的见煤位置。（二）井筒检查钻孔应取得的资料•检查孔所获得的资料是作为建井施工的依据，要求准确可靠，一般应取得以下资料：•1．沿井筒中心线的完整地质剖面图。图3。•2．井筒穿过的表土层、岩层和煤层的物理力学性质、厚度、埋藏深度，断层破碎带及老空区等资料。•3.水文地质资料，包括含水层的层数、岩性、厚度、埋藏深度，裂隙和岩溶的发育程度以及各含水层的水量，水位，水质和地下水动态等资料。•4．松散层底砾层和基岩风、氧化带的深度及特征。•5．采用特殊凿井法时，应根据需要补充地下水的流向、流速和水温的资料。二、层位控制钻孔•井巷工程对地质条件的要求很高，尤其机械化采煤，主要运输巷道既要保持平直，又要与各主采煤层联络方便。为满足设计要求，在开拓设计施工前，须在拟定的运输大巷及主要硐室位置上打超前导向钻孔或层位控制钻孔，以查明巷道所在水平的煤岩分布及构造情况，编出水平切面图和沿巷道轴线的剖面图。•这类钻孔要严格按照施工要求，严密封孔，以防止地表水或巷道上部含水层的水通过钻孔涌入巷道。•对于地质构造简单，勘探资料可靠的矿井，层位控制钻孔一般可以不打。第三节生产地质勘查•生产勘查是为直接解决采区开拓、巷道掘进、工作面回采各个环节中所出现的影响生产的地质问题而组织的临时性勘探工作。它贯穿于矿井开采的整个过程，是矿井地质工作的一项经常性任务。•生产地质勘查工作主要是查明采掘区域内的煤层赋存状态，不稳定薄煤层的可采范围，地质构造变化，断失煤层位置，岩浆侵入体和岩溶陷落柱的分布，含水层位置及瓦斯聚积区等地质情况。•生产地质勘查与整个生产过程几乎是同时进行的，因此必须熟悉生产过程，充分了解采掘部门的要求，灵活运用勘探手段。一、采区准备过程中的生产地质勘查•生产地质勘查配合采区准备工作，主要是弄清采区地质构造形态，煤层赋存状况，以提高储量级别和资料的精确程度，使采区布置合理，施工安全方便。所以：•1．进行新采区设计时，往往由于煤层赋存状况不清，需要布置一定的生产勘探钻孔，进一步控制煤厚、产状和构造变化。如图4。•2．对煤层群中构造复杂，煤厚变化大的薄煤层，通过钻孔不能肯定可采价值时，尽量使用风巷超前的方法，来圈定可采块段。如图5•二、巷道掘进过程中的生产地质勘查•掘进阶段的生产勘查，是为了圈定不稳定薄煤层的可采范围，查清断层要素，寻找断失翼煤层，以指导巷道掘进的正确方向。•1、煤层薄，变化大，又受地质构造破坏时，可采边界的圈定仅靠打钻不行，需运用巷探进行追索。图6•2、在巷道掘进中遇到断层，当断失方向、水平错距及延展情况不好确定时，一般在迎头布置放射状钻孔加以探测。图7•三、工作面回采过程中的生产地质勘查•回采过程中的生产地质勘查包括分层回采工作面探煤厚，查明不稳定煤层的变薄带和工作面的中小型构造，以保证采煤工作的顺利推进和煤炭资源的充分回收。•在薄煤层和中厚煤层的回采工作面，当遇到落差超过二分之一采高的断层时，工作面就不易通过。而且有些断层的产状在风巷和运道中往往并不一致，给决定开掘过断层工作面的位置和方向造成困难。图8、9第四节矿井延深、扩建地质勘查在地堪报告中，高级储量主要集中在井田中央和上部水平，只能满足初建矿井的生产需要。随着采掘工程向深度和广度发展，必须对深部水平、井田外围或勘查程度不足的煤层组织补充勘查工作，查明构造及煤层赋存情况，提高储量级别，为矿井延深、扩建提供地质依据，保证生产正常接续。延深、扩建地质勘查的原则1．根据矿井产量动态，适时安排。矿井延深、扩建地质勘查，应开始于上一水平或原设计开拓区的产量出现递减趋势时间之前，并能满足组织勘查施工，进行新区设计、完成开拓工程所需全部时间的要求：过早安排不仅造成资金积压，而且增加维修的人力物力，过迟则影响生产接续和产量。2．充分利用已揭露的地质资料，合理布置工程。在进行延深、扩建勘查设计时，分析已采地区的地质资料，根据上部或邻区地质变化规律来布置勘查工程，有利于以最少的工程量达到最大的技术效果。图10、113．勘查线的间距和方向，应考虑构造复杂程度、煤层稳定情况以及开拓设计要求，尽量与原勘查线和石门方向一致，以便充分利用上水平资料，获得更为完整的地质剖面。4．勘查工程选择应尽量利用生产矿井的有利条件，采用井下钻探，巷探及井下物探。第五节老区找煤不少过去遗留下来的老矿井，煤层采