9煤矿论文

1煤层采空区勘探及验证方案设计研究摘要本文介绍了应用瞬变电磁法（TEM）和可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）两种物探在**煤矿探测煤层采空区、积水区的应用方法和效果，并经过掘进与钻探验证，从而说明了这两种方法在煤层采空区探测领域有着广泛的应用前景，是需要在国内采空区探测领域尤其对小煤窑严重破坏区域急需推广的方法。关键词：采空区物探应用效果验证ABSTRACTThisarticledescribestheapplicationoftransientelectromagneticmethod(TEM)andcontrolledsourceaudio-magnetotelluricsounding(CSAMT)twokindsofGeophysical,thenewminedetectionLiucoalgobarea,waterareaoftheapplicationofmethodsandeffect,andafterexcavationanddrillingverification,whichcanshowthatthesetwomethodstodetectthefieldofcoalmined-outareahasawideapplicationprospectistheneedformined-outareainthecountryparticularlyintheareaofsmallcoalminestodetectseriousdamagetotheregiontopromotemuch-neededapproach.Keywords:Effectofmined-outareageophysicalvalidati2煤层采空区勘探验证方案设计研究1.绪言山西省是我国的产煤大省，素有“煤海”之称，煤炭开采历史也非常悠久。建国以来，由于我国石油相对贫乏，煤炭一直是国家发展的动力和基石，开采技术的发展也是相当的快，这些都为山西乃至全国的发展作出了重要的贡献。然而，长时间粗放型开采也产生了巨大的副作用，由采空区引起的地裂缝、地面塌陷、地面沉降、滑坡、泥石流等地质灾害在山西时有发生。另外，大量的煤炭矿井生产事故表明，采空区地质灾害不仅威胁着广大人民群众的生命财产安全，也对煤炭生产企业构成了严重的安全隐患，很大程度上制约了山西经济的可持续发展。本文涉及的**盘区为**的接替采区，总面积约0.12Km2，位于新柳矿井田的东部，经技术部门设计，在采区中部东西向布置三条准备大巷，分别为交子里轨道巷、乘人索道巷，回风巷，根据小煤窑监管科提供资料知，其上部分布有曾采9#煤的三河口小窑，泉沟矿，宏楼矿，均已开采年代长，破坏范围大，预计有一定量积水，因此给交子里盘区的三条准备大巷掘进造成严重威胁。1.1研究现状在我国，煤炭采空区勘探最早在上世纪70-80年代就开始运用直流电阻率法和高精度重力测量等方法进行采空区勘探，到90年代以后，随着物探勘探仪器和野外采集技术的快速发展，以及资料处理、解释技术的不断完善，采空区勘探的方法更是多种多样，对应不同的地质条件和采空区深度可选择的方法主要有：瞬变电磁法、2维地震勘探、地震映像法、高密度电阻率法、双频激电等，受限于当时的软硬件环境，这些方法虽然也取得了一定的成效，但是效果还是不太理想。1.2研究方法及技术路线首先根据已知资料，对有可能存在煤层采空区、积水的区域进行井下物探，采用可控源音频大地电磁测深和瞬变电磁法对预计积水区域进行地球物理勘探，根据可控源音频大地电磁测深和瞬变电磁测深的资料解释，有针对性的进行探放，合理安排井下探、放水孔设计。探讨了探、放水孔的布置方案和设计原则、钻孔要求，对放水的效果与物探的效果进行对比，形成系统的采空区勘探与放水方案。2.矿井概况2.1矿井位置、交通条件本井田大部位于山西省**市境内，西南跨入交口县西逻、李家坡一带，南3部至灵石县东逻、金庄一带。属阳泉曲、西泉、驿马及柱濮乡（镇）管辖，其地理坐标为东经：111°28′51″~111°37′47″，北纬36°56′55″~37°04′34″，南北长14.220km，东西宽13.170km。井田内各井口坐标如下(表2—1、2—2、2—3)表2—1主要井口坐标一览表井口名称井口坐标横坐标（Y）纵坐标（X）顶高（Z1）一号主斜井一号副斜井进风井回风井斜井表2—2主要井口坐标一览表井口名称井口坐标横坐标（Y）纵坐标（X）顶高（Z1）二号主斜井二号副斜井西风井东风井排矸井表2—3主要井口坐标一览表井口名称井口坐标横坐标（Y）纵坐标（X）顶高（Z1）三盘区副斜井三盘区回风井本矿交通方便,交通极为便利（见附图1—1）：2.2自然地理2.2.1地貌、水文煤矿位于**山中段之西麓，地形地貌属黄土高原低山丘陵区，由黄土脊、峁和（东西向、北东——南西向）大型冲沟相间组成。大型山脊、梁峁延展方付图里面没有交通位置图4向多为北东向和东西向，脊峁部多为黄土和红土覆盖，地势较为平坦，坡麓间有基岩出露，大多地势陡峻，沟谷均为东西向或南东—北西向，谷底多有冲积物堆积。本区为地表水系的分水岭，溯源侵蚀剧烈，大型冲沟两侧发育“丰”状小型冲沟，各大小冲沟均具侵蚀面，呈“U”型或”V”型，沟谷底部多有基岩出露。井田内地势陡峻极为复杂，区内最高点位于井田西北部高唐板村北梁顶，标高为1206.20m，最低点位于南部李家沟河河床，标高为882.69m，最大相对高差为323.51m。**井田属黄河流域汾河水系。主要河流有位于井田北部的**，**一带的李家沟河。**河经本区进入“八一”水库于**庄一带汇入汾河；**河经峪口于**村汇入汾河。两条河流侧向侵蚀现象比较明显，河道曲折，地势较缓，两侧有小型河漫滩阶地。井田内大沟谷为季节性水流，平时为干谷，有的有泉水补给，但流量微小，雨季水量聚增，形成洪水激流。2.2.2气象本区属暖温带大陆季风型气候，四季分明，温差较大，雨量集中。春秋干燥，风沙较大，夏季酷热多雨，冬季寒冷干燥。根据历年气象计录资料：日平均气温7~8月最高，极端最高气温达40℃，12月下旬~次年1月最低，为-20℃，年平均气温10℃。平均年降水量500mm左右，最大年降水量671.81mm，最小降水量373.2mm，降水多集中在6、7、8、9月份；平均年蒸发量1800mm左右。11月15日前后开始结冰，次年3月初解冻，最大冻土深度900mm，无霜期180天左右。2.2.3地震本区位于我省临汾—原平强震带，在霍州、洪洞一带发生5级以上地震多起。据史料记载，1291年（元朝）临汾地震死亡万余人。1303年9月25日洪洞、赵城一带发生8级地震，震中烈度Ⅺ度，在赵城、洪洞、临汾三县地裂成渠，村堡迁移，死亡20余万人，伤数十万人。1556年（明朝）永清地震也十分剧烈，1979年介休地震，本区亦有较强震感。据《中国地震烈度区划图》和《山西省地震动峰值加速度区划图，GB（18306—2001）》图A1，本区属烈震区，地震烈度为VⅡ，动峰值加速度（g）为0.20。2.3矿井生产建设情况2.3.1矿井建设概况本矿一号井始建于1958年７月，1962年12月建成投产，设计能力年产原煤30万t。1964达到设计能力。此后对矿井提升、运输、排水、通风等系统先后进行了四次较大的技术改造，使生产能力大大提高，1980年原煤产量达到90万t，1995年关闭。二号井始建于1975年12月，1981年12月二号5井建成投产，设计能力年产原煤90Wt，采用对拉长壁分层综采，金属网假顶，综合机械化采煤法，1985年达到设计能力。经过改扩建2007年12月核定年生产能力300万t。2.3.2矿井生产概况矿井现在开采9、10、11号煤层，一号井于1995年关闭，二号井为现生产井，采用走向对拉长壁后退式综采，金属网假顶，综合机械化采煤法，采用NM—500及MGTyz50/600—1.1D割煤机，液压支架支护。分2个综采队，2个综掘队,3个开拓队,2个掘进队,日产原煤5000t左右。设计能力300万t/a，核定能力300万t/a。生产水平有880和950两个水平，开采深度30—240m,开采绝对标高950—880m。矿井采用斜井开拓，胶带运输机提升，通风采用中央并列式及中央边界并联式通风方法，井下运输采用皮带和矿车运输方式，排水采用井下设立水仓，集中排出地表，经污水净化车间处理后排入河滩。2.4**盘区概况**盘区位于**井田(现**井田及**井田)的东部，属**镇管辖,分布有**等七个村庄。井田面积：0.12Km2，开采9#、10#、11#煤层。2.5地层2.5.1区域地层区域大部被黄土覆盖，该黄土直立节理发育、松散干燥，常形成陡峭的冲沟，厚度0－42.4m，均厚22.7m左右，与下伏二叠系地层呈不整合接触。二叠系地层分为下石盒子组和山西组。下石盒子组以灰色砂岩、页岩组成，厚度约74.7m,底部以K8中砂岩与山西组分界，K8中砂岩厚约5.0m，以石英为主，含黑色矿物。山西组地层以砂页岩、页岩、砂岩及三层煤及煤线组成，厚约67.6m，其中1#、3#煤不可采，2#煤局部可采,底部以K7细砂岩与石炭系太原组分界，K7砂岩厚约3.8m，灰白色，以石英及黑色矿物为主,胶结良好。石炭系太原组为本区主要含煤地层，以砂页岩、页岩、三层石灰岩及七层煤及煤线组成，其中K4、K3、K2三层灰岩可作太原组的标志层，9#、10#、11#煤全区稳定可采。2.5.2井田地层本井田绝大部分为新生界覆盖，仅在较大沟谷中有二叠系下统下石盒子组和山西组部分地层出露。据钻孔揭露地层资料，基岩地层主要有古生界二叠系上统上石盒子组、下统下石盒子组和山西组、石炭系上统太原组、中统本溪组及奥陶系中统峰峰组、马家沟组。自下而上简述如下：（1）奥陶系中统马家沟组（O2m）6本组分上下两段：上段（O2ms）一般厚270m左右，以深灰色、灰黄色、石灰岩、泥灰岩为主。下部为角砾状泥灰岩、石灰岩，夹薄层状硬石膏，上部岩溶较发育，裂隙及层面充填有纤维状石膏。下段（O2mx）一般厚110.0m，以灰黄色泥灰岩，深灰色灰岩为主。底部为灰色角砾状灰岩和泥灰岩，裂隙较发育。该组地层在区内未出露，区内水源井钻探揭露上段厚度381.75m；下段厚度14.75m。本组为主要供水水源地层。（2）奥陶系中统峰峰组（O2f）本组与下伏马家沟组呈整合接触，厚100.00—180.00m，一般140.00m左右。上部为深灰、灰黑色中—厚层状致密、质纯的石灰岩，含黄铁矿晶粒，局部为粗晶灰岩，豹皮状灰岩、白云质灰岩。下部由浅灰、灰白、灰黄色白云质泥灰岩、纯灰岩与石膏层及泥灰岩的互层组成，石膏为土状，有的以脉状充填于泥灰岩中。灰岩中裂隙和小岩溶溶洞较发育。本组属滨海相沉积，在本区内未出露，在区外东南部灵石一代有广泛出露，区内钻孔揭露厚度132.67m。本组地层为煤系地层沉积基地。（3）石炭系（C）中统本溪组（C2b）本组地层平行不整合于下伏中奥陶统地层之上。其岩性组成以灰色、灰黑色泥岩、铝质泥岩、石灰岩、砂岩为主，夹薄煤层两层，单层厚度在0.20m左右，不可采；下部含铝土矿层（G层铝土）两层，最下部为山西式铁矿，厚度为0—2.0m左右；在钻孔中揭露，多为黄铁矿与铝土矿共生出现；露头处变为褐铁矿或赤铁矿。该层铁矿极不稳定，呈鸡窝状。该组厚度一般在12—30m，平均厚度23.10m。本组地层在本井田西部有小范围出露。上统太原组（C3t）本组与下伏本溪组整合接触，该组厚度60—90m，平均厚度约85.80m。其岩性组成为灰黑色、黑色泥岩、砂质泥岩，灰白色、灰色、石灰岩、砂岩和8—10层煤层，其中主要可采煤层三层。为井田主要含煤地层。该组地层北部发育厚度较小，中南部厚度较大。底界为(K1)砂岩，厚度5—10m，为区域标志层。本组地层中富含动、植物化石。可分为3段，下段（C3t-1）厚13.64~30.51m，平均约21.35m；中段（C3t-2）厚24.97~40.00m，平均约37.12m；上段（C3t-3）厚17.70~47.64m，平均约27.23m。本组地层在井田西北部有出