河北省唐山市开滦（集团）有限责任公司钱家营矿业分公司地测科 河北唐山 063000
摘要：钱家营矿九采区位于井田西部的单斜区内，为矿井生产衔接采区，合理分析该采区的地质和水文地质条件，对采区井巷布置和采掘生产具有指导意义。为了补充新的块段资源缓解生产接替紧张的压力。经矿井地质部门对相关资料的会审，对地探工程重新进行设计施工进一步摸清地质构造和煤层赋存情况，新增了可采储量。
关键词：补充勘探方法；地质储量
1 煤层赋存状况及特征
九采区煤系地层基底为奥陶系马家沟组石灰岩，上至下二叠系古冶组的A层铝土岩，总厚约500m，主要由厚层状砂岩、粘土岩、石灰岩及煤层组成。可采和局部可采煤层共6层，5、7、8、9、11、12－1煤层，总厚度约12m，集中分布在上石炭系赵各庄组和下二叠系大苗庄组之间厚90m的地层中。煤层倾角8～19°，平均14°。采区东翼浅部煤层倾角较大。该区可采和局部可采煤层为6层，其中7煤层为稳定厚煤层，厚度3．15～5．44m，平均4．60m;12－1煤层为较稳定中厚煤层，厚度1．69～4．53m，平均2．66m;9、11煤层为极不稳定中厚煤层;5煤层为不稳定薄煤层;8煤层为极不稳定薄煤层。各煤层颜色主要为黑色，玻璃光泽，煤种以肥煤为主(见表1)。
表1钱家营矿九采区各煤层煤质情况统计表
2 地质构造特征
本区为单斜区，区内三维地震探测共发现25条断层，其中落差大于等于10m的断层8条，大于等于5m小于10m断层13条，小于5m断层4条。断层走向大部分为东西走向，且均为正断层，断层落差较大的，附近伴生构造较发育，设计、施工中均应引起重视。
3 工程地质条件
煤系岩层胶结良好，各煤层顶板以泥岩、粉砂岩为主，底板以粉砂岩、细砂岩为主(见表2)，砂岩抗压强度较高，工程地质条件良好，泥岩、砂质泥岩相对力学性质较弱，断层带附近属于薄弱带，相对工程地质条件不良。同时，煤层间距变化较大，尤其7、8煤层局部较小甚至合区，煤层顶底板破碎易冒落，加之构造影响，对施工影响很大。该采区东邻六采区、八采区。六采区7、8、9、12－1煤层均有掘进、回采及采毕工程;八采区仅7煤层有掘进、回采及采毕工程。燃气输唐管线保护煤柱以西暂无工程，北部的十七采区暂无工程，南部接近煤层露头。通过比拟法(与六采区比拟)，对该采区涌水量进行预测;最大涌水量为6．86m3/min，正常涌水量为4．57m3/min。从目前已有资料分析及邻区情况看，地质及水文地质条件较复杂。预计采区内还会有一定数量的隐伏断层。采区内部分地层裂隙发育，富水较强，正常开采时影响较大的含水层主要为5煤层顶板和12－1煤层底板含水层，出水形式以顶板滴淋水、底板渗水、巷帮涌水为主。
表2钱家营矿九采区各煤层顶底板情况统计表
4 补充勘探方案设计
4.1 DM1钻孔
(1)钻孔目的:求得非风氧化带区域第四系含水层、4煤和9煤顶板砂岩水含相关水文地质参数，为首采工作面涌水量计算提供参数;同时分段分层进行抽水试验，以查明各含水层之间的补、径、排关系和相互之间的水力联系。
(2)钻孔位置:位于瞬变电磁圈定的K3砂岩富水异常区和4煤到9煤间的砂岩富水异常区的重叠范围内，未发育有风氧化带，是砂岩裂隙相对发育、地下水相对丰富的部位。坐标X=4384414，Y=19617186(具体位置可根据实际情况适当调整);
(3)终孔层位:9煤层底板，终孔孔深约220m。
(4)抽水层位:在此进行3段3层抽水，以获得不同含水层的水文地质参数。抽水层位依次为:第四系松散含水层、4煤层顶板砂岩裂隙含水层、9煤层顶板砂岩裂隙含水层。
4.2 DM2钻孔
(1)钻孔目的:求得风氧化带区域第四系含水层和9煤顶板砂岩水、11煤顶底板砂岩水和相关水文地质参数，为首采工作面涌水量计算提供参数;同时分段分层进行抽水试验，以查明各含水层之间的补、径、排关系和相互之间的水力联系。
(2)终孔层位:11煤层底板下25m，终孔孔深约220m。
(3)抽水层位:由于该钻孔位于风氧化带的范围内，造成上部4、6煤层及地层缺失，9煤层正常，第四系和9煤层顶板砂岩直接接触。钻孔采用混合抽水方法求取第四系和9煤层顶板砂岩混合水体的水文地质参数;同时，该钻孔还对11煤顶底板段进行抽水试验。
(4)钻孔结构:设计钻孔为一级结构，Φ259mm开孔至松散层段，一级结构下Φ219mm带有花管的套管护壁，然后Φ180mm钻进至9煤底板，针对第四含水层和9煤层顶板砂岩进行混合抽水试验。
5 技术要求(1)按水文孔设计，钻孔要求满足《矿区水文地质工程地质勘探规范》(GB－12719－91)相关要求。
(2)钻孔应取芯钻进，岩芯采取率:岩石＞70%，破碎带＞60%，黏土＞70%，砂和沙砾层＞50%。
(3)在基岩段内取岩石力学测试样。
(4)各孔要求进行流速流量测井。
(5)预计抽水段要求清水钻进。
6 抽水试验设计及要求
(1)抽水层段:主要层段为第四系松散含水层、4煤层顶板砂岩裂隙含水层、9煤层砂岩裂隙含水层。三层三段抽水，应做好止水工作。
(2)抽水试验要求三次降深，最小降深不得小于10m，正向抽水，最大降深Smax确定以后，其余两次降深值可分别取:S1=13Smax，S2=23Smax。
(3)定降深稳定流抽水，稳定要求:抽水孔水位变化幅度不超过1%。当单位涌水量≥0．01L/(s·m)时，水量变化幅度不得大于3%;稳定延续时间要求为24h。
(4)水位及流量观测。在开始进行抽水试验前，应观测天然稳定水位。一般每小时观测一次，2h内所测值不变或4h内水位相差不超过2cm，可视为稳定水位。如天然水位有波动，则取一个或几个周期中水位的平均值作为天然稳定水位。
抽水试验中，水位、水量应同时观测。观测时应先密后疏，如开始时2～3min观测一次，以后则每15～30min观测一次。抽水终止或中断后，均应观测恢复水位。观测时应先密后疏，直至稳定，或已符合抽水前的天然动态为止。对恢复水位的要求与抽水前天然水位相同。
(5)要求利用抽水中相关资料和水位恢复的数据分别用直线法和配线法计算相关参数。
(6)抽水前、抽水中和抽水后各取一次水样进行成分分析，各进行一次水温测试。工程布置充分利用井下巷道，采用物探、钻探和化探手段，以地面抽水试验和井下放水试验为主，在结合第四系的双环渗水试验，井上下同步观测的综合水文地质勘探方法，完成本次补勘任务。实践证明，这种井上下相结合的方法是一种多、快、好、省的水文地质勘探方法。
7 增加地质储能
7.1 对12-2煤层地质勘探
开滦钱家营矿为了更好地开发利用煤炭资源，在边生产边勘探过程中，在12-2煤层中挖潜力，在局部可采范围内，投入了两个高档工作面：1231、1232工作面，多出煤10.0万t。
7.2 对六采区八煤层地质勘探
开滦钱家营矿八煤层属不稳定煤层，大部分煤厚小于1.3m，属于经济不可利用煤层。为了进一步挖掘煤炭资源，该矿自1995年开始对六采区八煤层进行了补充地质勘探，从七煤层共打勘探孔46个，探明六采区八煤层厚度在0.67~4.60m左右，平均煤厚1.74m，经济可采储量250.9万t。该矿把六采区八煤层作为配采煤层投入回采，从一定程度上缓解了采掘衔接紧张。六采区八煤层按年产20.0万t计算，每年可创效益1000多万元，从一定程度上保证了矿井的高产高效。
参考文献：
[1]鲁义，等．影响矿井通风阻力测定因素分析[J]．江西煤炭科技，2011，01:38－40．
[2]凌志仪，等．长广土矿通风阻力测定及分析[J]．中国安全生产科学技术，2009，5(2):150－153．
论文作者:苏子健
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/14
标签：煤层论文; 采区论文; 含水层论文; 砂岩论文; 顶板论文; 水位论文; 钻孔论文; 《防护工程》2018年第30期论文;