综合勘探技术在矿井防治水中的应用

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2003年4月12日，东庞矿在2903工作面下巷掘进到750m时，发生了我国罕见的上组煤2#煤层陷落柱特大突水灾害，最大峰值突水量70000m³/h，导致矿井被淹，致使东庞矿开采2#煤层水文地质条件因陷落柱导水而复杂化与特殊化。

　　鉴于开采2#煤层过程中，突遇导水陷落柱突水灾害这一现实，东庞矿采取“科学找疑、以防为主，有疑必探，查治结合，综合治理”的方针，利用综合勘探技术指导防治水工作，实现了地质灾害的综合探测、综合分析，提高了地质和水文地质预测预报的准确率，最大限度地减少或避免了矿井灾害的发生。

　　一、拟采用的勘探方法、手段和措施

　　根据勘探报告，东庞井田构造导水有两大特点，其一，断层导水。该井田内断层多为张性断裂，角度大、破碎带宽，充填较好时导水性较弱，但在掘进或开采条件下，地应力急剧变化，断层导水性也会发生变化。其二，陷落柱导水。矿井虽揭露了多个陷落柱，绝大部分不含水或不导水，但也有强导水陷落柱分布，2003年2903工作面陷落柱导水引发的突水灾害，足以引起防治水和安全工作的高度重视。因此，在工作面采掘前对内部构造、构造导、含水性及含水层富水性分布规律进行探测，是预防水害发生的有效措施。

　　1.地面勘探

　　根据国内煤田地质和水文地质勘探新技术的应用情况，结合我矿多年来综合勘探方法的优化组合情况，尤其是我矿下组煤的井上下综合勘探成果，针对影响采掘生产的地质因素和勘探区特点，选用地面高密度三维地震方法，对矿井地震勘探空白区进行全面覆盖，选点补漏有重点地布置地面钻探工程，以达到控制构造、控制煤层，提高采区勘探程度的目的，最大限度地查明矿井采区地质构造。

　　对于地震勘探发现的异常地区、可疑区，采用大功率直流电法覆盖，对于直流电法发现的可疑区使用大功率瞬变电法进行综合勘探，查明导水构造和过水通道。

　　2.井下勘探

　　在地面综合勘探发现的地质灾害隐患和突水危险区，当井下采掘工程接近时，采用直流电法、水化学和钻探相结合的综合勘探方法，查明水源、导水通道和含水构造规模及影响范围。

　　工作面贯通后回采前在无线电坑透工作的基础上，对于坑透发现的异常区采用音频电透视、钻探技术进行针对性的勘探，查明工作面内部隐伏地质构造，尤其是导含水构造性质、形态和规模，为矿井水害的治理提供依据。

　　二、2608工作面综合勘探技术的应用

　　1.地面三维地震探测

　　1994年5月，对六采区进行了三维地震勘探工作，查明了该采区2#煤、9#煤赋存状态及构造发育形态。

　　2.地面可控源音频大地电磁测深、瞬变电磁法探测

　　2004年5月，在三维地震资料基础上，在地面利用可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法对工作面范围断层导、含水性及含水层富水分布规律进行了探测，查明4个主要低阻异常区。

　　3.井下超前直流电法、红外测温探测

　　在地面综合物探的基础上，针对地面物探异常区，利用直流电法、红外测温进行了井下物探验证，至工作面掘进完成共进行了72次物探工作，其中电法超前探18次，探测异常4次，与钻探验证及巷道揭露比较吻合；红外测温超前探测54次，探测异常12次，与直流电法异常及钻探验证比较吻合。

　　4.井下超前钻探探测

　　根据井上下综合物探成果，合理布置钻探进行验证，并按设计要求下孔口管试压，保留60m超前距。

　　至工作面掘进完成，共施工了超前钻孔及疏放水钻孔31个，总钻探进尺2747米，单孔最大疏放水量达20m³/h。

　　5.水化学勘探技术

　　该工作面掘进过程中，针对出水点，及时取水样进行水质化验分析，判别水质类型，判定出水水源，为下一步防治水工作提供了依据

　　6.音频电透视、无线电波坑道透视探测

　　该面采掘前，对工作面内部进行了无线电波坑道透视探测，并对切眼150m范围重点防治水地区进行了音频电透视探测。无线电波坑道透视探测结果：圈定1个异常区域；音频电透视探测结果：在切眼内侧存在一异常区，后经钻探验证，该异常为断层附近顶板砂岩水引起。

　　三、结论

　　1.通过2608工作面综合勘探技术的应用，查明了异常区、判别了水源，并通过有效的钻探，疏放了含水层积水，为生产创造了良好的生产环境。

　　2.限于物探的准确率及局限性，在生产中，最好考虑应用两种以上物探，以提高探测的准确率，而且为确保掘进正常进行，要将物探、钻探、化探综合勘探技术有机结合起来。首先，在地面物探基础上，对井下物、钻探进行优化，在钻探不能满足巷道超前进尺情况下，及时安排物探进行超前探测。其次，在钻探大距离超前探测后，减少超前物探工作量，并在巷道施工过程中临时遇到异常情况，及时安排物探进行超前探测，并对井下出水点及时取水样进行化验。