查莊煤礦十三采區(qū)含煤地層的構(gòu)造特征及二維地震勘探

查莊煤礦十三采區(qū)含煤地層的構(gòu)造特征及二維地震勘探

查莊煤礦是一座具有近40年開采歷史的老煤礦。越來越多的煤礦可以開采和儲(chǔ)存。在可采儲(chǔ)量方面，上組煤（山西群）主要被誘導(dǎo)到村莊和建筑物的下游煤炭，下組煤（太原群）不僅受村莊和建筑物的限制，也受高壓水的威脅。在這雙重因素的限制下，礦山的生產(chǎn)續(xù)集變得越來越緊張?，F(xiàn)在查莊礦的生產(chǎn)重點(diǎn)已向深部及邊角地段轉(zhuǎn)移,十三采區(qū)是查莊礦上組煤的最后一個(gè)生產(chǎn)接續(xù)采區(qū),處在肥城煤田邊界斷層附近,地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜,勘探程度較低。1礦區(qū)概況1.1最大高差84m十三采區(qū)位于肥城煤田的西北端,區(qū)內(nèi)地表平坦,地勢北高南低,地面高程最小+77.18m,最大為+118.19m,最大高差41.01m。本區(qū)為山前平原,普遍為第四系地層所覆蓋,表層以粘土為主,夾有數(shù)層砂礓層,砂礓層的深度及厚度變化較大,礫石的磨圓度及分選性較差,是典型的山前洪積物特征。1.2疊系山西組和石炭系太原市組肥城煤田為全隱蔽式華北型石炭二疊系煤田地層,直接被新生界地層所覆蓋,奧陶系灰?guī)r是煤系地層沉積的基底。其含煤地層為二疊系山西組和石炭系太原組。其中:山西組:厚約90m,以灰白色中、細(xì)砂巖為主,夾有灰色砂巖、粘土巖,含有煤2、煤3Ⅰ、煤3Ⅱ可采煤層,其中3Ⅰ煤層比較穩(wěn)定,為主要可采煤層,厚約2m。太原組:厚約170m,以灰—灰黑色粉砂巖為主。夾有四層薄灰?guī)r和十二層煤,其中煤7、8、9、10Ⅱ?yàn)槿靠刹擅簩?煤5、6為局部可采煤層,均受高承壓水威脅。1.3西鄰農(nóng)田邊界斷層十三采區(qū)北鄰煤田北部邊界斷層F1-2(H>1000m),西鄰煤田邊界斷層F5(H>200m),東、南受斷層F5-1(H=50～280m)和FX(H=30～110m)斷層切割與深部十二采區(qū)相鄰,是查莊井田的一個(gè)孤島采區(qū)。2維地震勘探塊段十三采區(qū)受邊界斷層的影響,地質(zhì)條件極為復(fù)雜,地質(zhì)勘探程度較低,在1999年施工過4個(gè)地鉆孔。在以往的地質(zhì)報(bào)告中,都將該塊段儲(chǔ)量劃為表外D級量。為了查明該區(qū)域的煤層賦情況及構(gòu)造特征,2001年進(jìn)行了二維地震勘探,通過勘探將該塊段的儲(chǔ)量級別提升到C級以上。由于受地表環(huán)境的制約和二維物探本身局限性的限制,其提供的二維地震勘探資料和實(shí)際巷探資料有較大的出入。僅憑這些資料還達(dá)不到開發(fā)十三采區(qū)煤層目的,還需進(jìn)一步實(shí)施地面鉆探和井下巷探、鉆探來驗(yàn)證物探資料的可靠性性。3補(bǔ)充研究原因和計(jì)劃3.1fpse構(gòu)造上加強(qiáng)斷層由于二維物探受地形、地震勘探線的布置及地質(zhì)構(gòu)造的影響因素較大,對F27斷層的控制僅有L2勘探線上一點(diǎn)控制,斷層走向基本根據(jù)平面要求推斷而定,由于它的走向、傾向與外圍斷層F27相同,故名為F27斷層。本次物探雖然否定了下跌斷層F6的存在,確立了上爬斷層Fx,但對斷層Fx的控制也只是推斷。在十二采區(qū)工作面布置過程中,巷道掘進(jìn)已經(jīng)越過物探斷層Fx的位置卻沒有發(fā)現(xiàn),可能其物探位置有所偏移。二維物探雖然測繪出了煤層底板等高線圖,但對煤層頂?shù)装鍘r性、煤層厚度及水文地質(zhì)情況沒有定性說明,對煤層的可采范圍也沒有正確地圈定。3.2實(shí)施計(jì)劃(1)巷道探究及調(diào)查由于十二采區(qū)的采場布置已經(jīng)到達(dá)或超過物探斷層Fx的位置,且巷道布置在煤層中,掘進(jìn)成本較低,便于施工,采取以井下巷探為主、井下鉆探為輔,結(jié)合礦井開采的需要布置巷探,對斷層Fx進(jìn)行勘查。綜合考慮各種地質(zhì)因素,決定在十二采區(qū)的3Ⅰ1210機(jī)巷、3Ⅰ1214機(jī)巷和3Ⅱ1218出口三個(gè)地點(diǎn)施工探巷,預(yù)計(jì)探巷總長200m。用超前鉆探查明斷層Fx的導(dǎo)水性,如果斷層不導(dǎo)水,將直接露Fx斷層,控制好其延伸方向,在探巷中利用井下鉆探的方法查明斷層落差。如果斷層導(dǎo)水,將不實(shí)施巷探,改為地面鉆探。(2)鉆孔層位設(shè)計(jì)在充分研究二維物探資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合以前施工的幾個(gè)鉆孔,設(shè)計(jì)了三縱一橫4條勘探線,以地面鉆探的方式來勘探。根據(jù)十三區(qū)的構(gòu)造形態(tài),三條縱向勘探線的布置與斷層F5-1的走向垂直,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三條線。其中Ⅰ與Ⅱ的線距為310m,Ⅱ與Ⅲ的線距為390m,Ⅰ線與Ⅱ線上各布置3個(gè)孔,Ⅲ線上布置4個(gè)孔,共補(bǔ)打鉆孔10個(gè),預(yù)計(jì)鉆孔總深2000m左右。鉆探采取分段取芯,終孔層位有7個(gè)鉆孔(S1-7)設(shè)計(jì)在3層煤底板;1個(gè)鉆孔(S8)設(shè)計(jì)在10Ⅱ?qū)用旱装?將來作為四灰水文觀測孔;1個(gè)鉆孔(S9)設(shè)計(jì)在五灰中,將來作為五灰水文觀測孔;1個(gè)鉆孔(S10)設(shè)計(jì)在奧灰中,將來作為奧灰水文觀測孔。通過分段取芯直接獲取煤層厚度資料及煤層頂?shù)装鍘r性特征。(3)水層的測量4降低勘探成本這次補(bǔ)充勘探是對二維物探資料的驗(yàn)證,以二維物探提供的地質(zhì)資料為基礎(chǔ),本著經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確、快捷、低成本的思路制定勘探方案。采取井下巷探、鉆探先于地面鉆探,物探、鉆探、巷探相接合,一孔多用,有效地降低了勘探成本,提高了勘探速度。通過綜合勘探