基于永定庄煤矿补充勘查技术分析.pdf

1362020 年第 7 期 收稿日期 2020-01-08 作者简介 马英（1981-），女，汉族，山西怀仁人，本科，毕业 于山东交通学院测绘工程专业，注册安全工程师，研究方向煤 矿地质测绘工程。 煤矿地质与防治水 基于永定庄煤矿补充勘查技术分析 马 英 （大同煤矿集团永定庄煤业有限责任公司，山西 大同 037024） 摘 要 本文以永定庄煤矿补充勘查为实例，在其侏罗系煤炭资源已枯竭的情况下，为了能够顺利转入开采下部石炭二 叠系煤层，以及保证设备能够得到充分的利用，通过对补充勘探的方法和技术分析进行阐述，来确保未来开采的合理性。 关键词 永定庄 煤矿 勘查 技术分析 中图分类号 TD166 文献标识码 A doi10.3969/j.issn.1005-2801.2020.07.052 Analysis of Supplementary Exploration Technology Based on Yongdingzhuang Coal Mine Ma Ying （Datong Coal Mine Group Yongdingzhuang Coal Industry Co., Ltd., Shanxi Datong 037024） Abstract This paper takes the supplementary exploration of Yongdingzhuang Coal Mine as an example. Under the condition that its Jurassic coal resources have been exhausted, in order to be able to smoothly switch to mining the lower Carboniferous Permian coal seam, and ensure that the equipment can be fully utilized, this paper expounds the supplementary exploration s and technical analysis to ensure the rationality of future mining. Key words Yongdingzhuang coal mine exploration technical analysis 1 前言 永定庄煤矿隶属于同煤集团同忻井田，位于大 同煤田向斜中段东南侧，地理位置在大同市西南约 23.5km 处，地处大同市南郊区。目前，永定庄区侏 罗系煤炭资源已枯竭，因此同煤集团决定对永定庄 井田（石炭二叠系）再进行补充查勘。在以往勘查 及补勘报告取得的地质资料基础上，本次勘探需进 一步揭露山 4 号矿的地质情况及可采边界线和可采 范围， 并根据 煤、 泥炭地质勘查规范 的规范要求， 对该井田内石炭二叠系含煤地层的地质特征及其分 布规律做一次全面、系统的归纳和总结，并为矿井 建设的可行性研究和初步设计提供更为详实的地质 资料。 山 4 号煤范围由 10 个拐点圈定。井田东西长 平均 4.17km，南北宽平均 2.94km，井田面积为 14.43km2。2、35、8 号煤层由 12 个拐点圈定。井 田东西长平均 4.5km，南北宽平均 2.3km，井田面 积 9.30km2。井田位置图如图 1 所示。 图 1 井田的位置图 2 补充查勘的工作方法 该井田的构造形态为一走向 NE、倾向 NW、 南高北低的单斜，地层倾角一般在 1 ～ 18，向北 1372020 年第 7 期 较为平缓，目前尚未发现断层。在侏罗系生产矿井 中发现有一些正断层，落差较小未延伸至石炭二 叠系地层内。2、35、8 号煤层遭受岩浆岩侵入破 坏严重，未发现有陷落柱，构造属中等类。本井 田内石炭二叠系所含煤层多达 14 层，而主要可采 煤层 35、8 号厚度大。35 号煤层平均 24.96m， 最厚可达 41.98m；8 号煤层平均 4.60m，最厚可达 13.40m1706 号孔 。井田全部赋存，且界内部分 钻孔遭受岩浆岩侵入破坏，岩浆岩以岩床的形式侵 入煤层中，致使煤层结构复杂化。另外，各煤层灰 分变化较大，煤芯煤样测试化验工作量大，所以选 择主要以钻探及物探测井的手段来完成补充查勘工 作。本次补充查勘共施工钻孔 33 个，总工程量为 18333.11m，其中水文孔 1 个，工程量 680.05m。 2.1 钻探查勘 本次补充查勘的区域内共施工 33 个钻孔，钻 孔三维坐标测量，采用的是三台套全球卫星定位相 对静态（GPS）Trimble 4600LS 接收机施测，将勘 探区内施工完的钻孔与测量人员所做的 E 级 GPS 控制点，按点连式构成 GPS 网。作业方法严格执行 GB/T 18341-2001地质矿产基准测量规范。野 外数据采集的基本技术指标有以下几点（1）卫 星高度角要大于等于 15；（2）有效观测卫星总数 要大于等于 5 颗；（3）观测时段长度要大于等于 30min；（4）采样必须间隔 15s；（5）采样方式单 频；（6）PDOP 要小于等于 10。 野外数据采集后，要利用 GPSurvey2.35 版随机 软件进行内业数据处理。首先是对 GPS 网的基线进 行解算，基线解算是采用同一种数学模型，通过计 算机自动完成。为了提高基线值的质量，在基线解 算过程中，把接收信号不好的卫星剔除，通过计算 机自动处理后的基线值均获得双差固定解。三边同 步观测环全长相对闭合差最大 0.3197（ppm），最 小 0.1660（ppm）。 基线自动解算后，首先在 WGS-84 坐标系中进 行无约束平差，参与平差的观测值群通过了 X2 检 验，单个观测值通过了“τ”检验。在 GPS 网无约 束平差的基础上，进行大同矿区独立坐标系下二维 约束平差，约束条件是本次所用的 E 级 GPS 控制 点的平面坐标。GPS 网二维约束平差通过后，再进 行三维约束平差。三维约束平差后的纬向点位中误 差 mX0.4（mm）0.7（mm），平均为 0.55（mm）。 经向点位中误差 mY0.3（mm）0.5（mm），平均 为 0.4（mm）。高程中误差 mH35.7（mm）～ 43.0 （mm），平均为 39.4（mm）。边长中误差最大 1.6 （mm），最弱边相对中误差 1562309。 2.2 物探测井 （1）根据勘探区地质任务的要求和测井工作 的实际情况，本区测井工作的主要任务是 ① 划分钻孔地层岩性，绘制钻孔地质剖面。 ② 掌握煤、岩层物性特征和组合规律，确定煤 层层位、深度、厚度、结构及夹矸的岩性，确定可 采煤层的顶底板岩性和厚度。 ③ 推断解释可采煤层碳、灰、水的重量百分比 含量，煤系地层砂、泥、水的体积百分比含量。 ④ 通过钻孔取芯和测井资料的对比分析研究， 解释断点位置、破碎带厚度、断层性质及落差。 ⑤ 提供测井钻孔的孔斜度和方位角及井径。 （2）测井工作方法和测井使用的仪器设备 ① 使用的仪器设备及性能使用的仪器设备为 陕西渭南煤矿专用设备厂生产的 TYCS-3Q 型车载 数字测井仪和上海地质仪器厂生产的 JJX-3 型井斜 仪。本次使用的测井仪器设备均按 D2/T0083-93煤 田地球物理测井规范调校细则进行了调校，密度 三侧向探管在铝模块、有机玻璃模块上进行了刻度， 声速探管在铝筒内、井斜仪在校验架上、三侧向电 阻率在刻度器上进行了调校，测试项目全部达到合 格标准。 ② 选取的测井参数及技术条件根据矿区内 煤岩层的地质、地球物理特征和本次测井所要完成 的地质任务及以往测井的试验成果，本区选取了全 孔测量，长源距伽马伽马（源距为 0.35m）、短源 距伽马伽马（源距为 0.20m）、三侧向电阻率（极 距 0.1m）、自然伽马及声波测井。工程测井包括井 温、井斜和井径。采样间隔为 0.05m。提升速度按 仪器出厂时的说明 6m/min，本次测井使用源种为 137CS，源强为 75mc，放射性活度为 3.7109Bq。 ③ 测井定性、定厚解释原则煤层定性依据视 电阻率、密度、声速曲线的高幅值和自然伽马的低 幅值而定。煤层深度和厚度的解释在 150 曲线上进 行。对于可采煤层、伽马曲线用相对幅值的 1/32/5 分层定厚，视电阻率曲线依据根部分离点解释，声 速曲线和自然伽马曲线则以相对幅值的半幅点分层 定厚。 对不可采煤层在1200曲线上进行综合解释。 对孔内岩性的划分，以自然伽马曲线和视电阻率曲 线为主，参照其他各参数曲线并结合勘探区地质特 （下转第 146 页） 1462020 年第 7 期 点在 1200 测井曲线上进行综合解释。 ④ 数字测井资料的处理及其成果此次勘探所 有钻孔的可采煤层成果均在现场解释定案，现场解 释成果在没有原则性的错误时，室内处理时一般不 做修改。各钻孔的数字测井资料在室内采用中国煤 田地质总局开发的 CLGIS1.0 测井资料处理软件。 该处理软件能够完成对原始数据的读入、预处理、 数字运算、自动识别岩性、自动分层、岩性分析、 煤层分析和岩石强度参数的分析计算。 3 补充查勘的技术分析 3.1 钻探查勘的技术分析 （1）从钻孔测量上看，根据精度的统计，本 次所测钻孔坐标成果完全满足 GB/T 18341-2001地 质矿产勘查测量规范中规定的钻孔测量技术要求。 （2）钻孔的质量 ① 钻孔终孔后根据煤田勘探钻孔（工程）质 量标准 的要求， 逐项开展了现场的三结合验收 （见 表 1）。 表 1 补充查勘钻孔的质量统计表 评级特级甲级合计 钻探 孔数122133 百分比 /3664100 测井 孔数3333 百分比 /100100 备注 钻探特、甲级率为 100，测井甲 级率为 100 ② 煤层质量煤层厚度≥ 0.70m 时，都按照验 收标准进行质量评级（见表 2）。 ③ 简易水文本次补勘钻孔均进行了简易水文 观测。水位观测率和消耗量观测率在 90 以上。 表 2 补充查勘钻孔的可采煤层质量统计表 分项 统计 见煤 孔数 见可采 质量评级 备注 优质合格 钻探 33936231 钻探优质合 格率占 100 百分比 6733 测井 339393 测井优质率 占 100 百分比 100 ④ 丈量钻具每钻进 100m，见煤前或止煤后 10m 的范围内及终孔，所有钻孔均进行了钻具丈量， 并作到了合理平差，对孔深误差小于 0.15 的钻孔 亦进行了合理平差。 ⑤ 孔斜补勘钻孔终孔后均经过了电测斜工作， 所有钻孔孔斜均达到了质量标准要求。 ⑥ 钻孔封闭凡钻孔内所见可采煤层均按设计 要求进行了封闭，水泥、砂子、水配比为 110.70， 孔口均埋设了标志，补勘所施工钻孔均进行了砂浆 取样检查。侏罗系煤层及采空区均进行了封闭，但 未做封孔质量启封（捅孔）检查，因此封孔质量无 法评价。 3.2 测井的技术分析 本次的测井工作都是根据地质矿产部颁发实施 的 D2/T0080-93煤田地球物理测井规范的要求 进行，并对测井成果质量严格按照测井工程质量验 收标准进行评级。评定结果，甲级孔为 33 个，甲 级孔率为 100，煤层分层质量，优质层 93 层，优 质率为 100。因此，本次测井工作选择测井参数 和技术条件合理，工作方法正确，质量较好，所获 得的资料也是十分可靠的。 条，断层走向 NE 及 NW 向为主。其中落差大于 25m 断层有 9 条，10 ～ 25m 断层有 13 条，610m 断层有 11 条，小于 5m 有 29 条。因本次钻探施工的 ZK4004孔， 将勘探区内的原DF11、 DF36进行了否定。 在勘探区内未发现波幅大于或等于 10m 的褶皱区。 6 结论 本次三维地震勘探取得的地质成果丰富，圆满 完成了设计和合同中的各项任务，查明了测区内 B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7 煤层构造起伏形态 及底板标高，严密控制了幅度大于 7m 的褶曲及构 造格局，查明了各煤层中落差≥ 6m 的断层及其延 展方向和长度，预测了主要煤层 B1、B2、B4 的厚 度变化趋势。各种物性图件上断点及构造格局清晰， 与钻孔揭露的资料相吻合。 （上接第 137 页）