井下钻孔探测技术在煤矿水文地质方面的应用.pdf

当代化工研究 Modem Chemical Research78 技术应用与研究 2020 门 井下钻孔探测 技术在煤矿水文地质方面的 应用 *原宏洲 汾西矿业正新公司山西046599 摘耍煤炭在我国能源消费构成中占有主导地位，井下钻孔探测技术具备成本低、分辨率高等特点，能够为煤矿的安全、高效生产提供 有利支持，井下钻孔探测技术在煤矿防治水的应用必然会产生很好的经济和社会效益，意义重大. 关键词井下钻孔探测技术；煤矿水文地质；应用 中图分类号TD 文献标识码A Applicat ion of Underground Drilling Det ect ion Technology in Hydrogeology of Coal Mine Yua n Ho n gzh o u Fen xi Min in g Zh en gxin Co mpa n y , Sh a n xi, 046599 Abstract Coal occupies a leading position in Chinas energy consumption composition. The underground drilling detection technology has the characteristics of low cost and high resolution, which can provide favorable supportfor the safe and efficient production of coal mines. The application of underground drilling detection technology in coal mine water prevention and control is bound to produce good economic and social benefits and is of great significance. Key words z underground drilling detection technology； ； coal mine hydrogeology \ application 1 井下钻孔探测技术的原理简介 钻孔测井分析仪（下简称“仪器“）由仪器硬件和分析 软件两部分构成。仪器硬件部分由主机箱、探头、推杆三部 分构成，使用时在矿山井下可以实现对视频、自然伽玛、钻 孔轨迹（方位角、倾角）数据的一次采集。在地面通过分析 软件可以实现数据下载，进而对钻孔孔斜计算、定量分析揭 露地层的岩性、厚度、含水性及孔壁结构特征。 2.井下钻孔探测技术在某煤矿采区的应用 为了查明以下情况某煤矿上覆采空区的分布位置、延 伸方向；采空区距工作面的垂直深度；工作面上部含水层的 裂隙发育；上覆煤层的厚度及距离本煤层的垂直深度；分析 得出钻孔内煤岩层柱状图；针对上覆采空区进行了钻孔探测 技术。 ⑴工作面的水文地质条件 工作面6煤整体呈单斜构造，走向北西，倾向北东，但 煤层底板起伏变化不大。地质构造较简单，工作面顶板为泥 岩，层位较稳定，但泥岩硬度较低。 工作面上部有原小煤窑1煤采空区积水。影响范围在运 输顺槽开口掘进至约300m范围内，根据钻孔资料分析，距6 煤层平均间距约55m。对应地面上有一条南北走向的王陶河。 ⑵测孔技术的解释方法 具体解释步骤如下 ① 数据导入用专用数据线，将仪器主机箱的“通讯” 端口与电脑的USB端口相连接，下载测孔数据。 ② 新建工程利用导入的测孔数据新建工程，输入各项 参数后经过软件处理后保存。 ③ 岩性柱状图成图岩性分析过程是根据自然伽玛曲线 与视频同步进行分析，主显示区会出现一条红色的直线，称 之为“分析指示线”，它会随视频播放的进度上下移动，指 示出视频与GR曲线对应的位置。当曲线的GR异常值出现明显 变化，即地层岩性分层时，通过视频查看当前岩性与曲线特 征的对应关系，共同确定当前的岩性与分层，经过软件处理 后最终成图。 ④钻孔孔斜剖面图与地质剖面成图利用软件中的钻孔 剖面功能，通过分析测孔数据后，绘制出钻孔轨迹剖面图。 如果此时钻孔的岩性柱状图已经形成，在导出的CAD文件转 换格式中，将会保存沿着钻孔剖面线的岩层分层点信息（此 图即地质剖面原型，如图1所示中的曲线上的0、1、2、3、 4、5为分层点；0-1为炭质泥岩、1-2为煤等），用户只需根 据前方视倾角、构造情况在CAD中根据分层点信息，绘制出 最终的地质剖面图。 备注0-1为炭质泥岩；1-2为煤；2-3为炭质泥岩； 3-4为煤；4-5为砂质泥岩 图1在CAD中打开的钻孔预测地质剖面原型图 ⑤轨迹矫正消除仪器扶正及各地地磁场不同，软件 自动对探测轨迹进行矫正，出厂前软件设置“方位角”逆时 针矫正4。，“倾角”向下矫正4. 5 ,根据需要进行修改。 ⑶井下测孔技术取得的主要成果 本次井下测孔技术取得了清晰、高质量的视频等数据资 料，在此基础上经过精细软件解分析释获得了丰富的水文地 质成果查明了探测上覆采空区的3、4、17、18四个钻 孔内的孔内岩石塌陷情况、分层性、厚度、岩层软硬程度、 岩石孔隙、裂隙、出水点特征；3孔在3. 5m处见煤且上覆砂 岩中含有方解石，可作为矿井岩层标志层进行比对，在生产 中更有效的控制巷道掘进层位；4孔在25m时裂隙发育，49m 时孔壁破碎，对照钻探时情况，解释说明了49m时钻探回水 小的原因；综合分析两个探孔都穿过2煤层，根据视频可以 看出，2煤层底板岩性裂隙发育较为破碎。17孔在16m时见 煤，32m时岩石破碎疑似遇到老空，18孔31m时见釆空，通 过分析两个探孔均探到采空区，都在6煤层31m左右，可以 2020 ・ 11 技术应用与研究 当代化工研究 7Q Motiern Chemical Research /， 确定为2煤层采空，孔内无水。 通过数据分析得出四个钻孔的钻孔轨迹平剖面图以及柱 状图表3器探测73.36m,钻孔在终孔位置与设计水平偏差 l m,与设计钻孔垂直偏差7. Im； 4仪器探测72. 51m,钻孔在终 孔位置与设计水平偏差0.4m,与设计钻孔垂直偏差4. 04m； 17 仪器探测33m,钻孔在终孔位置与设计水平偏差0. 55m,与设计 钻孔垂直偏差1.7m； 18仪器探测37. 31m,钻孔在终孔位置与 设计水平偏差0. 71m,与设计钻孔垂直偏差1. 14nio ①钻孔垂向孔斜 图7 6101-04钻孔分析柱状图 Sit柱状 厚度舷雕描述备注 3.175 C 3.9688俣 17.7271 -/ - 18,7854a -/ - /- 361479aeesg中舲有两 49.2125中砂誉 -/ - 51,8583 7----- 58.4729炭质泥岩 69.3208粗砂士砖解斑 7212-- 备注红色直线表示开孔倾斜方向，蓝色曲线表示实测轨迹 03钻孔实测平面终孔位置与设计偏差7. Im 04钻孔实测平面终孔位置与设计偏差4. 04m 图2 6101-03/04钻孔斜轨迹剖面图 .终孔32. 36m终孔33m 剖面方位角3. 08 比例尺1 500 备注红色直线表示开孔倾斜方向，蓝色曲线表示实测轨迹 17钻孔实测平面终孔位置与设计偏差1. 7m 18钻孔实测平面终孔位置与设计偏差1. 14m 图3 6-1采区轨道巷17/18钻孔斜轨迹剖面图 ②钻孔平面孔斜 比例尺1 500 03开孔 04开孔 72. 51m 备注红色直线表示开孔倾斜方向，蓝色曲线表示实测轨迹 03钻孔实测平面终孔位置与设计偏差l m 04钻孔实测平面终孔位置与设计偏差0. 4m 图4 6101-03/04钻孔斜轨迹平面图 比例尺1500 终孔33m终W 32. 36m 18开孔 备注红色直线表示开孔倾斜方向，蓝色曲线表示实测轨迹 17钻孔实测平面终孔位置与设计偏差0. 55m 18钻孔实测平面终孔位置与设计偏差0. 71m 图5 6-1采区轨道巷17/18钻孔斜轨迹平面图 ③岩性与水文地质 3.结论 综上所述，本次井下钻孔探测技术取得了丰富的地质 效果。所取得的地质成果指出了巷道掘进以及开采过程中可 能遇到的水文地质问题，分析得出工作面内岩层的综合柱状 图，查明了上覆采空区的分布范围，为巷道的掘进开采提供 了水文地质资料，更有效的探放上覆采空积水，为矿井防治 水提供了又一有力的技术手段；并且计算得出钻孔终孔位置 的偏差，为以后钻孔设计提供依据，为煤矿安全、高效生产 提供了有效的技术支持，产生了很好的经济和社会效益。 【参考文献】 [1] [1] 吴刚，艾德春,邹静,等.综合探测技术在煤矿水害防治中的 应用[J].[J].煤炭技术,2018, 037 011 2018, 037 011 141-143.141-143. [2] [2] 王卫光.瞬变电磁仪在煤矿水文地质探测方面的应用研究 [J].[J].机电工程技术,2015 07 2015 07 239-241.239-241. [3] [3] 武毅刚.综合物探技术在矿井导水构造超前探测中的应用 [J].[J].能源与节能,2019, 000001 2019, 000001 P. 157-158.P. 157-158. 【作者简介】 原宏洲 1988- 1988-, ,男，汾西矿业正新公司；研究方向地测 防治水。