煤礦滑動構(gòu)造條件下構(gòu)造探查技術(shù)探討

1、煤礦滑動構(gòu)造條件下構(gòu)造探查技術(shù)探討摘 要：本文在分析礦井地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，通過鉆 探驗證小溝斷層是否存在的實例，探討煤礦滑動構(gòu)造條件下 構(gòu)造探查技術(shù)，為鉆探驗證構(gòu)造方面的技術(shù)提供參考。關(guān)鍵詞：構(gòu)造探查；滑動構(gòu)造 在鄭州礦區(qū)，受滑動構(gòu)造的影響，地質(zhì)條件較為復(fù)雜， 地層原生結(jié)構(gòu)已遭到不同程度的破壞，給開采煤時的頂板管 理和礦井防治水害帶來了一定的困難。本文在分析礦井地質(zhì) 條件的基礎(chǔ)上，通過鉆探驗證小溝斷層是否存在的實例，探 討煤礦滑動構(gòu)造條件下構(gòu)造探查技術(shù)，為鉆探驗證構(gòu)造方面 的技術(shù)提供參考。1 工程概況 鄭州礦區(qū)內(nèi)的老君堂煤礦位于登封市大冶鎮(zhèn)，為鄭煤集 團收購兼并的原登封市大冶鎮(zhèn)沁水老君堂煤礦。

2、設(shè)計開采二 疊系山西組煤層。本次探查的小溝斷層位于井田的西部邊 界，是西升東降的正斷層，在沁水東莊里灣坡一線，延展 長度不詳。斷層走向NW，傾向NE，傾角約70°，斷距20 140m，斷距由淺至深逐漸增大。 區(qū)內(nèi)無工程控制，擺動性大。2 水文地質(zhì)概況 鄭州礦區(qū)內(nèi)的老君堂煤礦煤層頂板受蘆 F1 滑動構(gòu)造影響，井田內(nèi)整體地層形態(tài)呈現(xiàn)為單一向斜的一側(cè)，煤層頂板 山西組地層多被滑動構(gòu)造鏟失，大多為二疊系土門組、三疊 系圈門組地層，砂巖所占比例較高，單層厚度較大，在50100m 左右，煤層上部地層多反傾伏于煤層之上，三疊系地 層廣泛出露，地表水補給面積大，動、靜儲量都非常大，煤 系地層上部砂巖

3、含水層富水性較強，是礦井頂板涌水量的主 要來源。3 施工工藝（1）施工用設(shè)備及鉆孔布設(shè)由于施工鉆孔深度在 100m 150m 之間，本工程采用的 鉆探設(shè)備為 ZY2300 全液壓鉆機，取芯鉆桿長 0.76 米，巖心 管長1.5 米,泥漿泵1臺及相關(guān)配套設(shè)備若干。鉆桿為63mm 鉆桿，鉆頭為復(fù)合片取芯鉆頭，適合硬巖層鉆進。本次探小溝斷層共施工兩個回次，第一回次布置了一個 頂板鉆場。 鉆場在頂板砂巖中施工， 鉆場底板距煤頂板 3 米。 第一回次探小溝斷層工程共設(shè)計施工了 4 個鉆孔，其中：垂 直斷層走向布置了 3 個鉆孔，傾角分別為 20°、10°、3.5°。 與斷層

4、呈 75°夾角施工了一個鉆孔。 第一回次施工的四個鉆 孔為取芯鉆孔（前 40 米為無芯鉆進） ；第二回次探小溝斷層 工程共設(shè)計施工了 3 個鉆孔，其中：垂直斷層走向布置了 1 個鉆孔，傾角分別為 17°。與斷層分別呈 25°和 61°夾角 施工了一個鉆孔。第二回次施工的 3 個鉆孔為取芯鉆孔（前50 米為無芯鉆進）（2）布孔原則：垂直斷層走向布置一組不同傾角的鉆 孔，有利于判斷斷層的落差。與斷層呈不同夾角布置取芯鉆 孔有利于小范圍內(nèi)控制斷層的走向。每個鉆孔深部取芯，有 利于判斷鉆孔的施工層位和斷層斷距。（3）鉆孔結(jié)構(gòu)一級孔徑 113mm,深18m左右，下

5、入 108mm套管， 套管長度不少于 1 5米，管外用水泥全封閉，封閉后進行耐 壓試驗，耐壓試驗壓力不低于 4.0MPa 。持續(xù)時間不少于 30 分鐘。終孔孔徑均不小于 75mm。此外，該斷層落差較大， 為了防止注漿過程中出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象，鉆孔預(yù)留下入二級套 管。4 施工過程（ 1 ）鉆孔施工由于本區(qū)煤層頂板受蘆 F1 滑動構(gòu)造影響，原生結(jié)構(gòu)已 遭到不同程度的破壞，煤層直接頂巖石破碎，節(jié)理、裂隙發(fā) 育，稍觸即碎，易于冒落，難以管理，給鉆探施工帶來了一 定的困難。 斷層附近的水壓約 1 . 1 MPa ，水壓相對較大， 因此 要求套管必須按要求下到位。第一回次施工時，套管正常下入后，前40 米是原小

6、溝斷層留設(shè)的保護煤柱，因此沒有取芯。 40 米以后開始取芯。在施工第二回次時， 由于第一回次取芯范圍和第二回次前 50米取芯段重合，因此第二回次前50 米沒有取芯。由于我們的鉆機性能有限，沒有辦法采取內(nèi)循環(huán)的方法進行取芯，只 能進行外循環(huán)取芯， 泥漿液為清水， 因此這就降低了取芯率。 為盡可能的提高取芯率，我們采取小水壓循環(huán)，大鉆壓快速 鉆進的方法， 并盡可能把鉆孔設(shè)置為正坡度， 以提高取芯率。 通過一系列努力，本次取芯鉆孔的取芯率都達到了60%以上，為準確判斷巖性提供了依據(jù)。（2）注漿施工 本次注漿系統(tǒng)由地面簡易制漿系統(tǒng)和井下注漿系統(tǒng)組 成。兩趟系統(tǒng)都能按技術(shù)要求配制一定比重的單液水泥漿。

7、注漿前對注漿管路進行耐壓試驗，試驗壓力不低于10MPa ，持續(xù)時間不低于 30 分鐘。本次鉆探驗證注漿以單液漿為主， 主要由水泥和水配制形成。 采用了 425#普通硅酸鹽水泥。 注 漿參數(shù)的選擇視單孔涌水量、巖溶發(fā)育程度以及施工現(xiàn)場情 況具體確定，一般情況下水灰比為0.8：1至 0.6：1，即比重1.51.7，特殊條件下添加了骨料進行注漿。5 工程評價及結(jié)論 本次探查小溝斷層工程共施工鉆孔 4 個，打鉆進尺 663m,取巖芯段316米。注水泥49噸。通過本次對小溝斷層的探查，不僅查明了在井田邊界西 部邊界外 30 米范圍內(nèi)不存在斷層，解放了井田西部約 24.7 萬噸煤炭資源。而且總結(jié)出了一套斷層注漿加固方法。鉆研摸索出了一套適合滑動構(gòu)造地質(zhì)條件的快速鉆進的技