煤峪口矿回风联巷探陷落柱的设计.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research 丄2020 16 技术应用与研究 煤峪 口矿 回风联巷探陷落柱的设计 *杨志平 （同煤集团煤峪口矿地测科山西037041） 摘耍为了解决传统陷落煤柱勘探方式所存在餉勘探流程繁琐、效率低下，陷落柱探测效果差餉难题，煤峪口矿回风联巷施工过程中提 出了一种新的探陷落煤柱方案，采用YCS40矿用瞬变电磁仪以瞬变电法方案对陷落柱实现探测，根据实际应用结构表明该探陷落柱方案将 陷落柱的探测精度提升了75,探测时所用的探测时间降低了47. 关键词回风联巷；陷落柱；电磁仪；瞬变电 中图分类号TD823 文献标识码A Design of Collapse Column in Return Air Lane of Meiyukou Mine Ya n g Zh ipin g Geo l o gic a l Sur vey Sec tio n o f Meiyuko u Min e, To n gmei Gr o up, Sh a n xi, 037041 Abstracts In order to solve the problems of complicated exploration process, low efficiency and poor detection effect of collapsed coal pillars existing in traditional exploration s ofcollapsed coal pillars, a new scheme ofdetecting collapsed coal pillars was putforward in the construction process of return air roadway in Meiyukou Mine. The YCS 40 mine transient electromagnetic instrument was used to detect collapsed coal pillars by transient transation . According to the practical application structure, the detection accuracy of collapsed coal pillars was improved by 75 and the detection time was reduced by 47. Key words return air lane； ； collapse column electromagnetic instrument transient transation 引言 煤峪口矿北一辅助盘区回风联巷对应井下相对位置， 北、东、西均为实煤区，南为同忻矿8107工作面，相距 231m-326mo北一辅助盘区回风联巷在曹家窑安全煤柱区域 掘进，现四周及上覆无采掘工作面；回风联巷与侏罗系9、 11、12、14层已采空层间距在安全范围内（其中石炭系 3-5煤与侏罗系14煤层之间的距离为120-180m）,在施工 西一回风立井时，已施工钻孔探明采空的具体情况并采取措 施已消除隐患，其余侏罗系煤层和石炭系3-5煤层均为实煤 区，现四周及上覆无采掘工作面。 掘进区域内地质构造简单，未揭露断层、褶皱、冲刷 带，但井筒位于X9东南（位于补堪区中部曹家窑村，2104 号钻孔西北；长轴轴向NE,长度301m,短轴轴向NW,长度 121m）,但施工井检孔所揭露地层正常，未发现陷落柱，预 测与X9推测范围相距50m。岩溶陷落柱属于隐伏垂向构造， 其导致的突水具有隐蔽性、突发性。该陷落柱是根据侏罗系 资料推测至石炭系煤层，在侏罗系和石炭系均未揭露，其平 面位置和范围存在一定偏差，需进一步证实。 1.探陷落柱工程设计 探陷落柱工程方案设计主要三个方面 ⑴钻孔的布置和施工遵循原则如下 ① 煤层底板水压较大的陷落柱探查孔原则上不沿煤层布 设，而应布设在岩层中，因为沿煤层埋设的孔口安全止水套 管，很可能被高压水突破。 ② 必须使钻孔在一定的安全深度揭露陷落柱，由孔口至 陷落柱之间的岩壁厚度应能在关闭孔口阀门时足以抗衡水压 的破坏。 ③ 探X9陷落柱属于情况不清楚按照“有疑必探”原则， 超前距水平距离大于30米，垂直方向大于20米。 ④ 以探查陷落柱涌水为目的，兼顾相邻采面防治水方案 论证，探查孔兼容疏放治理功能。 ⑤探查陷落柱等垂直构造时应当同时采用物探和钻探两 种方法，根据陷落柱的预测规模布控，但底板方向上的钻孔 不少于3个，有异常时应加密布孔，其探放水设计由煤矿总 工程师组织审批。 ⑵钻孔参数工方案设计 北一辅助盘区回风联巷探陷落柱钻孔设计参数如表1所 zj, □ 表1探陷落煤柱钻孔设计参数表 1-1 位置方位 一孔置 一書 S 封堵 方式 1 距巷道右帮 2. 00m 巷道中 线方向 松巷 道倾角 确定 60m 距巷 道底 板 1. 4m 全孔孔 径 60mm 水泥 2 距巷道左帮 1. 00m 中线左 偏22。 65m 全孔孔 径 60mm 水泥 3 距巷道右帮 1. 00m 中线右 偏22。 64m 全孔孔 径 60mm 水泥 ZLJ-250Y油压钻机 注 ① 预计水压大于0. 1兆帕时，安设止水套管； ② 孔径为50-73n un； ③ 探通小于满孔水时，钻探队安装反水湾放水；无水时 通风区及时用水泥封堵钻孔。 ⑶陷落柱在钻孔探测过程中的识别特征 ①在钻孔钻进过程中，岩石突然变软，进尺突然加快， 或者在总体变软，进尺加快的情况下，还出现时软时硬，且 变化频率很快的特征。 当代化工研究 Modem Chemical Research52 技术应用与研究 2020 ・ 16 ② 出现不同程度的出水现象，出水量的大小与陷落柱含 水性，导水性密切相关。 ③ 钻进中往往出现糊钻和卡钻，孔内漏水现象。 ④ 钻进中返出来的水突然由清变浑浊，类似泥浆，而且 保持很大距离，这在所有钻孔见陷落柱时均有表现，只是程 度不同。 ⑤ 岩芯采取率明显降低。 ⑥ 岩芯绝大部分比较破碎，很少有完整的岩芯，且岩芯 有风化现象。表现有2个方面，一是岩石表面有水锈；二是 岩芯有一定的磨圆度。 ⑦ 取上来的岩芯往往有软泥，陷落柱风化的越强，软泥 就越多。岩性特别杂乱，在很短的距离内，多种岩性，多个 层位混在一起，并反复出现，并且这些岩性均为钻孔以上层 位岩性。 2.探陷落柱瞬变电法勘探方案 在钻进探测的基础上，为了进一步提升陷落煤柱的勘探 的速度和精确性，在大量实验验证的基础上，采用瞬变电磁 物探方法查明X9陷落柱富水及构造赋存情况。 探测时，采用了具有防爆功能的YCS40矿用瞬变电磁， 其具有探测精度高，稳定性好的优点。探测的起点位置从北 一辅助盘区马头门西面回风联巷开口处进行。为了确保在整 个探测过程中探测的精确性和全面性，采用瞬变电方案，在 掘进工作面迎头，以扇形方式布置13个测点，在每个测点将 发射接收线框平面与工作面成60。夹角进行探测。遇特殊情 况对准煤层底板或平行煤层进行探测，最终成果解释出至少 一个方向的物探图像。该探测方案能够实现对井下探测区域 的全面覆盖，探测精度高，覆盖性好，不同方向上的探测方 案如图1所示。 脉宽10ms,采样率16s。每个测点至少采用30叠加方式提高 噪比，确保了原始数据的可靠性。 3.探陷落柱方案应用效果 采用钻井及瞬变电法综合探测方案后改变了传统的陷落 柱探测方案，在探测过程中对相同面积的区域进行勘探时， 所需的探测人员数量比优化前降低了一半，对陷落柱探测的 精确性提高了75,探测时所用的探测时间降低了47,利用 该探测方案所探测的回风联巷陷落柱区域分布如图2所示o 1 -- ----■■------- 「丄 「二 区域 图2回风联巷陷落柱分布区域示意图 4.结论 本文通过对煤峪口矿回风联巷井下地质情况的研究，提 出了采用钻井和瞬变电勘探方案进行陷落柱探测，根据实际 应用表明，采用新的探陷落柱方案后，将陷落柱的探测精度 提升了75,探测时所用的探测时间降低了47,减少了地质 信息的缺陷引起的错误的决策，缓解了接替紧张的局面，避 免了大量的煤炭资源损失与掘进巷道的损失。根据统计，每 年节约直接经济效益700余万元，该方案还为矿区的正确规 划与矿井安全生产提供了可靠的地质依据，这些后续的社会 经济效益是十分巨大的。 a 在顶板方向上的探测方案 【参考文献】 [1]程远平，付建华，俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展 [J].采矿与安全工程学报,2009, 26 02 127-139. ⑵赵国飞，康天合,杨永康，等.工作面直接过陷落柱的盐酸软 化法及其试验研究[J].采矿与安全工程学报,2014, 31 1 97-101. [3] 尹尚先，武强，王尚旭.北方岩溶陷落柱的充水特征及水文 地质模型[J].岩石力学与工程学报,2004, 24 1 77-82. [4] 王凯,乔永凤.综采面过溃泄型陷落柱顶底板加固合理厚度 的确定[J].中州煤炭.2011 10 20-22. ⑸张村,屠世浩,白庆升,等.陷落柱周边应力变化及推采控制 研究[J].中国矿业大学学报,2014, 43 6 974-980. 迎头 13 【作者简介】 杨志平 1989-,男，本科，助理工程师，同煤集团煤峪口 矿地测科；研究方向煤矿地质及防治水. b 在迎头方向上的探测方案 图1不同方向上的瞬变电法探测示意图 在探测过程中，矿井瞬变电磁法勘探装置类型采用重叠 回线组合装置，边长2米的激发和接收正方形线圈，激发线 圈匝数10匝，接收线圈匝数20匝。供电电流档为1.5A,供电