煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)在礦井生產(chǎn)補充勘查中的應(yīng)用探討(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)在礦井生產(chǎn)補充勘查中的應(yīng)用探討 李吳波（重慶一三六地質(zhì)隊，重慶渝北）摘要：本文論述了煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)在打通一煤礦西區(qū)生產(chǎn)補充勘查中的應(yīng)用原理，并對其應(yīng)用現(xiàn)狀作了進一步的探討。以此為基礎(chǔ)，闡述了其應(yīng)用的可行性、經(jīng)濟和社會效益，以及推廣的意義和發(fā)展前景展望。關(guān)鍵詞：礦井生產(chǎn)補充勘查、煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)：現(xiàn)狀：可行性：推廣意義松藻礦區(qū)打通一煤礦隸屬重慶松藻煤電有限責(zé)任公司（前松藻礦務(wù)局），原屬煤炭工業(yè)部全國統(tǒng)配煤礦，亦為原煤炭工業(yè)部樹立了全國15個標(biāo)準化樣板礦之一，現(xiàn)為國有控股的股份制大型礦山。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為150萬噸/年，核定生產(chǎn)

2、能力180萬噸/年，該礦山所產(chǎn)原煤供重慶洛璜電廠，精煤供重慶電廠用的電煤，現(xiàn)為我市煤炭系統(tǒng)中產(chǎn)量最大、開采技術(shù)、裝備水平和機械化程度最高的礦山1。1概況重慶松藻煤電有限責(zé)任公司為滿足重慶市經(jīng)濟發(fā)展對電煤的需求，擬將打通一煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力由現(xiàn)在的150萬噸/年，技改擴能為240萬噸/年，凈增設(shè)計生產(chǎn)能力90萬噸，其西區(qū)作為技改擴能非常重要的接替采區(qū)，采區(qū)設(shè)計生產(chǎn)能力100萬噸/年2。據(jù)1994年月原四川煤田地質(zhì)局一三六地質(zhì)隊提交的重慶松藻礦務(wù)局打通一煤礦下水平生產(chǎn)補充勘探地質(zhì)報告，該采區(qū)#煤層為局部可采煤層，#煤層為大部可采煤層，#煤層為全區(qū)可采煤層。根據(jù)礦井瓦斯鑒定資料，#煤層瓦斯含量低，為不

3、突出煤層；#和#煤層為突出煤層，故在西區(qū)選擇6#煤層作為保護層開采較為理想，不但可以減少防突工作量，而且也為加快采掘推進速度、提高產(chǎn)量，實現(xiàn)技改擴能奠定基礎(chǔ)；其中西區(qū)6#煤層設(shè)計包括西2602、西2604、西2606、西2608、西2610五個工作面、面積79.93萬平方米，煤炭資源量約100萬噸，并把西2602工作面作為首采工作面開采2。2006年月開始了西區(qū)西2602首采工作面的布置工作，隨著西2602工作面井巷工程的施工，揭露的#煤層厚度及結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生變化，煤層大面積出現(xiàn)夾矸，夾矸最厚點達0.9m，并有向南西方向延伸擴大的趨勢，故查清#煤層的厚度及結(jié)構(gòu)變化情況，不僅關(guān)系到該區(qū)近100萬噸

4、煤炭資源的回采問題，而且關(guān)系到#和#煤層突出煤層能否得到解放而開采的問題。為此，打通一煤礦在井下采用了無巖芯鉆探的勘查手段施工了10個鉆孔對#煤層進行探查，由于技術(shù)手段等因素的限制，未能達到預(yù)期的目的；后經(jīng)松藻煤電公司和打通一煤礦研究決定必須加密西區(qū)#煤層的生產(chǎn)補充勘查，提高其控制程度，勘查手段為煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探，同時聘請煤田地質(zhì)勘探專業(yè)隊伍重慶一三六地質(zhì)隊作為技術(shù)協(xié)作單位，共同承擔(dān)煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)的應(yīng)用研究。井下鉆探工作2.1井下鉆探工作現(xiàn)狀煤礦井下鉆探技術(shù)應(yīng)用極為廣泛，主要應(yīng)用在瓦斯抽放孔、控制煤層層位的地質(zhì)孔、溜煤眼大直徑孔（孔徑1.0m）等，但是井下施工一般均采用無巖芯鉆探

5、技術(shù)。采用此技術(shù)進行井下生產(chǎn)補充勘查，對煤層賦存控制程度較差，要達到對局部可采的#煤層的厚度和結(jié)構(gòu)變化情況的控制，必須進行取芯鉆探，因受井下施工環(huán)境、鉆探設(shè)備等條件限制，重慶地區(qū)還無此項技術(shù)，就是全國也未見同類技術(shù)應(yīng)用成功的相關(guān)報道。2.2前期準備工作2007年3月10日重慶一三六地質(zhì)隊接受任務(wù)后，立即組織工程技術(shù)人員對項目實施進行了論證，并到井下實地進行了考察。得出目前井下使用的ZYG150型鉆機配上經(jīng)改制后的取芯設(shè)備在井下施工是可行的。鉆探過程中穿過突出煤層垮孔和瓦斯噴孔等難題，采用套管隔離技術(shù)是可以解決的。3月26日，根據(jù)礦井地質(zhì)規(guī)程有關(guān)規(guī)定，重慶一三六地質(zhì)隊完成了打通一煤礦西區(qū)6#煤層

6、生產(chǎn)補充勘查設(shè)計，鉆探設(shè)備及其取芯器和隔離設(shè)備導(dǎo)管等的改造和設(shè)備到場的準備工作。2.3煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探施工3月29日，在重慶一三六地質(zhì)隊鉆探技術(shù)人員的指導(dǎo)下，施工隊對鉆探設(shè)備進行了組裝和清理，并詳細了解了煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探工作流程和注意事項，并于當(dāng)日夜班在西2#瓦斯巷開孔施工西1-1鉆孔。在重慶一三六地質(zhì)隊鉆探技術(shù)人員和打通一煤礦地質(zhì)、鉆探施工人員的共同配合下，井下地質(zhì)取芯鉆探獲得成功。所采取巖（煤）芯結(jié)構(gòu)清楚，易分辯，達到勘查目的。由于該項目工期緊，井下實行三班作業(yè)不間斷施工。本次共施工鉆孔9個，孔深最大的為西1-8孔，終孔深度為77.3m，一般為65m左右，井下共施工17d。施工期間

7、，大部份鉆孔均都能正常穿越7#、8#煤層，然后采取6#煤層煤芯。在未進行瓦斯抽放區(qū)域8#煤層有輕微噴孔，唯有西1-5孔，穿過8#煤層段垮孔，經(jīng)反復(fù)間隙洗孔，最終成功采取了6#煤層煤芯。由于本次勘查目的是確定6#煤層的厚度和結(jié)構(gòu)，因此，所有鉆孔在6#煤層底板之下均采用無巖芯鉆進施工，采取巖芯段僅為6#煤層及其頂、底板巖層，經(jīng)統(tǒng)計，9個成孔共21回次取芯，由于該區(qū)域7#煤層至6#煤層間距變化較大，控制實際取芯工作難度較大，造成了個別孔取芯回次最多達5次，一般12回次就能達到設(shè)計目的，由于鉆機和施工條件的制約，每回次取芯施工時間正常為23小時，如果遇噴孔、垮孔時，施工時間更長，在無其它因素影響情況下

8、，一般一個孔23個小班就能施工完成。2.4施工原理煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)的施工原理是通過在礦井底部（底板）已形成的巷道內(nèi)，根據(jù)設(shè)計需要布置鉆孔，由下往上穿過各巖、煤層，對意欲開采的煤層巖（煤）芯進行取芯鉆探，通過采取的巖（煤）芯，直按判斷煤層的厚度及結(jié)構(gòu)變化等情況，得出煤層的厚度及結(jié)構(gòu)變化情況等，最終得出煤層在該區(qū)域內(nèi)是否具有開采價值的結(jié)論，達到礦井生產(chǎn)補充勘查的目的。2.5鉆探工程質(zhì)量評述2.5.1鉆探工程質(zhì)量西區(qū)共完成鉆孔9個，即西1-1至西1-9號孔，按煤田勘探鉆孔工程質(zhì)量標(biāo)準和本次勘探設(shè)計要求，從以下風(fēng)上方面進行了驗收：鉆孔必須按照設(shè)計中的位置、傾角、終孔層位及終孔深度組織施工，經(jīng)驗

9、證，除西1-1號孔傾角與設(shè)計相差1°、西1-7、西1-9號孔位置因井下條件限制有所調(diào)整外，其余各孔與設(shè)計要求相符，均不影響鉆孔驗證和資料使用。鉆孔施工期間必須按規(guī)定收集相關(guān)參數(shù)并整理成圖，經(jīng)驗證，各孔均與設(shè)計要求相符，并整理成圖。6#煤層采取煤芯段，每回次進尺不得大于取芯管長度的90%，煤芯采取率必須大于75%，并保證煤芯完整、無污染。經(jīng)驗證各孔與設(shè)計要求相符，采取率為80100%，平均91%。綜上，本次西區(qū)南部共施工9個鉆孔，均滿足設(shè)計要求，評定為合格2.5.2地質(zhì)資料編錄本次地質(zhì)資料編錄嚴格按勘查設(shè)計和礦井地質(zhì)規(guī)程要求進行。各鉆孔的原始記錄和數(shù)據(jù)編錄齊全、準確、真實可靠，并進行了

10、原始資料檢查審核工作。經(jīng)校對已施工的西1-1至西1-9號鉆孔編錄資料均能滿足本次工作要求。2.5.3鉆探成果與井巷工期程揭露驗證西2602工作面西部施工有西1-1、西1-2、西1-3號孔，鉆孔揭露煤厚分別為0.30（0.20）0.50m、0.78m、0.80m1。經(jīng)驗證實際揭露鉆孔相鄰點煤厚分別為0.20（0.15）0.55m、1.05m、0.90m，煤厚實際誤差均在10%內(nèi)，由此可見鉆孔采集的煤厚、結(jié)構(gòu)等資料是真實、可靠的，其勘查成果可作為礦井生產(chǎn)設(shè)計依據(jù)。3煤層對比分析3.1煤層變化與預(yù)測椐本次西區(qū)南部施工的西1-1至西1-9號9個鉆孔1和原地勘孔及西2602工作面巷道揭露煤厚點分析。按公

11、司確定的采高1.2m內(nèi)，煤厚0.6m（滿足礦現(xiàn)階段原煤灰分指標(biāo)不超限）的原則，西區(qū)南部6#煤層從西2602回風(fēng)巷切割巷交點以東225m至330m開始由西向東南方向形成了一個面積約12.15萬平方米的似“漏斗型”影響條帶。該條帶在西2602工作面影響寬度約為6075m斜聯(lián)貫工作面中部，影響條帶在東部變寬，（西區(qū)6#煤層軌道巷附近），最寬處為500m，影響西2602、西2604、西2606、西2608工作面東部區(qū)域，并與橫貫井田中西的6#煤層薄化帶成為一個整體。除此薄化帶之外，其它區(qū)域經(jīng)分析預(yù)測6#煤層厚度均達到可采規(guī)定，可以布置工作面開采。其中西2602、西2604、西2606、西2608工作面

12、大部可采，西2610工作面全部可采。3.3與原地勘報告對比分析西區(qū)生產(chǎn)補充勘查查明了6#煤層薄化影響范圍，現(xiàn)控制的薄化影響條帶與原地勘報告推斷的西區(qū)6#煤層結(jié)構(gòu)有一定的出入（原地勘報告推斷的西區(qū)南部6#煤層全區(qū)可采，煤層結(jié)構(gòu)簡單），經(jīng)分析造成這一誤差的原因有：本井田是以主采煤層8#煤層作為主要勘探對象，按勘探規(guī)范其布孔線距與鉆孔密度是能滿足8#煤層賦存狀況需要的。相對不穩(wěn)定的6#煤層原有的勘探布孔密度不能控制6#煤層局部變化情況，造成6#煤層厚度及結(jié)構(gòu)在該區(qū)域失控。井下前期實際揭露煤厚點非常巧合地都表現(xiàn)為其厚度均在可采范圍之內(nèi)，對工作面后期進入造成一種煤層厚度、結(jié)構(gòu)均正常的假象2。通過本次生產(chǎn)

13、補充勘查和井巷工程揭露，彌補了原勘探報告的不足，為西區(qū)6#煤層下一步開采提供了地質(zhì)技術(shù)依據(jù)。3.4儲量估算鑒于西區(qū)南部煤層為緩傾斜煤層，煤層傾角為8°，煤層儲量按設(shè)計的工作面采高計算?？鄢簩颖』绊憛^(qū)域后，W2602至W2610工作面面積為59.55萬平方米，煤層平均厚度0.70.8m，資源儲量類別為2S11，儲量估算量為78.5萬噸，可作為設(shè)計依據(jù)1。4結(jié)論4.1西2602及鄰近工作面6#煤層可采性分析本次在西區(qū)南部施工9個鉆孔和原施工的鉆孔及巷道收集的煤厚點控制揭露的6#煤層由西往東形成一個似“漏斗形”1影響條帶與原地勘報告提供的西區(qū)6#煤層的結(jié)構(gòu)有一定的出入，但其影響條帶僅占

14、西區(qū)南部6#煤層面積的15.2%。通過煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探，控制了影響條帶的展布方向和影響范圍，探明了西2602、西2604工作面，控制了西2606、西2608和西2610工作面可采區(qū)域內(nèi)的煤厚變化，西區(qū)南部6#煤層大部區(qū)域厚度均在0.80m以上，可進行布置開采。另西2606、西2608和西2610工作面底部瓦斯巷抽放系統(tǒng)布置出來后，可布孔進一步證實其推斷的可靠性。4.2經(jīng)濟評價在煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)未成功應(yīng)用之前，要達到同樣的目的，只有通過鉆機從地表鉆孔，每個地表鉆孔要鉆進600800m才能達到目的層，且鉆孔工期長、成本高、不易達到實際需要的控制點數(shù)，礦井原有的井下鉆探技術(shù)無法采取巖（煤

15、）芯，僅憑地質(zhì)人員根據(jù)經(jīng)驗判斷煤厚及結(jié)構(gòu)是不可靠的。而煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)成功應(yīng)用之后，直接利用抽放鉆機在瓦斯巷由下向上穿過8#煤層直接鉆達6#煤層，可采取巖（煤）芯，單孔最大深度各77.3m，而且每個孔的花費不到1萬元的經(jīng)濟效益是相當(dāng)可觀的（與達到同樣效目的的地表鉆孔費用比較，其僅占1%左右）。每個孔工期最多為2天，施工時間短，工程量相對較小，容易組織實施，且能滿足宏觀判定煤層厚度及結(jié)構(gòu)的需要，同時還查明了西區(qū)6#煤層賦存狀況，為扭轉(zhuǎn)生產(chǎn)被動局面奠定了基礎(chǔ)。4.3煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)的可行性及推廣應(yīng)用的意義4.3.1可行性在無同類技術(shù)參考的前提下，經(jīng)課題組近兩個月在地面綜合分析研究和

16、井下反復(fù)試驗，調(diào)整設(shè)計參數(shù)，不斷改進設(shè)備性能，克服了井下鉆孔過松散煤（巖）層的垮孔，目的層位難控制，遇瓦斯壓力增大的頂、卡鉆，上下鉆具難度大等困難后，順利完成打通一煤礦西區(qū)南部9個地質(zhì)鉆孔的鉆探任務(wù)，成功采取6#煤層及頂、底板巖（煤）芯21回次，采取率平均達91%以上，滿足了宏觀判定煤層厚度及結(jié)構(gòu)的需要，標(biāo)志著煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)應(yīng)用成功。證實了煤礦井下常規(guī)抽放鉆機配上經(jīng)過改制的取芯設(shè)備是能夠完成井下巖（煤）芯取芯鉆探任務(wù)的，這項技術(shù)在煤礦井下實施是可行的。4.3.2推廣應(yīng)用的意義煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)在打通一煤礦應(yīng)用成功，改變了過去井下鉆探無法采取巖（煤）芯，僅憑經(jīng)驗判斷煤、巖層厚度，

17、資料可靠性不高的被動局面，為礦井井下煤層勘查和地質(zhì)構(gòu)造勘查提供了新的地質(zhì)勘探手段，提高了地質(zhì)資料的可靠程度，對礦井生產(chǎn)、安全決策都將起到深遠的意義。這項技術(shù)在煤礦井可根據(jù)不同的勘查目的，選擇不同的鉆探方式，即部分取芯或全程取芯。施工時間短，可操作；工程量相對較小，僅占地表鉆孔費用的1%，因此，這是一項費用低，見效快，安全可靠的實用技術(shù)，可在公司各礦推廣應(yīng)用，為礦井增產(chǎn)創(chuàng)效、安全生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)技術(shù)支持。4.4煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)的發(fā)展展望本次煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)的成功實施，在重慶松煤電有限責(zé)任公司和打通一煤礦尚屬首次，施工期間有重慶一三六地質(zhì)隊專業(yè)鉆探技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)、講解，解決了施工過程中出現(xiàn)的諸多技術(shù)問題。為了今后能在礦井繼續(xù)開展此項工作，我們對整個取芯鉆探設(shè)備調(diào)試、保養(yǎng)以及工藝流程進行了錄像和拍照，并請鉆探技術(shù)人員對礦鉆探人員進行了技術(shù)培訓(xùn)。故煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)是一項技術(shù)性較強的工作，必須加強對施工人員和專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)，不斷總結(jié)經(jīng)驗，為處理礦井類似問題打下堅實基礎(chǔ)，由于技術(shù)在煤礦是首次應(yīng)用成功，尚無任何規(guī)范參照執(zhí)行，主管部門應(yīng)組織相關(guān)部門編制一部煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)操作規(guī)程，供井下施工人員學(xué)習(xí)、執(zhí)行。綜上所述，煤礦井下地質(zhì)取芯鉆探技術(shù)是