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1、第七章 矿井地质勘探 矿井地质勘探是继煤田普查与勘探之后，在矿井建设和生产过程中所进行的地质勘探工作。 矿井地质勘探的目的在于获得可靠的地质资料，查明影响采掘生产的地质条件，提高储量级别，增加可采储量，以满足矿井各种设计的需要，保证生产正常接续和安全生产。 矿井地质勘探的主要任务有以下几个方面： (1)在新井开凿之前，为了满足井筒、井底车场、硐室和主要运输大巷设计与施工的需要，查明井巷所在位置的岩层、煤层、构造、水文地质及工程地质情况。 (2)在新水平或新开拓区设计之前，为了满足开拓设计的需要，查明设计区内的地质构造、煤层赋存状况、其它地质和水文地质问题，以提高勘探程度和储量级别。 (3)在矿
2、井开采的整个过程中，为了解决采区准备、巷道掘进和工作面回采中经常出现的局部性地质问题。 此外，残采区找煤和某些专门工程钻孔的施工，也由矿井地质部门组织实施。 矿井地质勘探与资源勘探相比，具有如下一些特点： (1)矿井地质勘探具有继承性和补充性的特点。矿井地质勘探是在资源勘探的基础上进行的，因此，在勘探工程布置系统、勘探密度等重大勘探方案的选择方面，原则上应与资源勘探尽量保持一致，重点放在补充以前工作的不足，其中包括为防止资金积压，有意留在以后进行的勘探工程。 (2)矿井地质勘探在时间安排上，必须考虑生产接续计划和采掘工程设计与施工的需要。过早进行矿井地质勘探，就会造成资金的积压，过晚进行矿井地
3、质勘探，又会导致生产接续不上和采掘失调。因此，要通过总结经验和必要的推算，确定合理的勘探时间。 (3)矿井地质勘探具有针对促和局部性的特点。矿井地质勘探多是针对某一专门问题而布置的，任务比较单纯，地区比较局限，一般不要求提交完整的地质勘探报告。 (4)矿井地质勘探具有一系列的优越条件。在进行勘探设计时，有资源勘探和丰富的井巷资料作依据；在布置勘探工程时，有条件采用井下钻探、巷探和井下物探手段，并把井上、井下布置结合起来。 (5)矿井地质勘探经费来源渠道与资源勘探不同。前者来自生产费用，从每吨煤中抽提；后者来源于勘探事业费。第一节 矿井地质勘探种类 矿井地质勘探是区别于资源勘探的一个总称。根据它
4、所担负的任务不同，可进一步划分为建井地质勘探、矿井补充勘探和生产地质勘探等三类。矿井地质规程中提到的矿井资源勘探和专门工程勘探，由于前者纯属资源勘探范畴，无论勘探原则和勘探标准均与资源勘探相同，执行煤炭资源地质勘探规范的规定，在先修课程中已经讲过；后者主要是指为煤矿生产建设服务的特殊技术钻孔的施工。例如，配合特殊凿井布置的冻结孔，为煤矿安全部署的注浆灭火孔、瓦斯抽放孔、工程孔等，它们不属于地质勘探范围。但是，做到一孔多用。 一、建井地质勘探 在新井开凿之前，为了正确掌握井筒剖面，编制施工设计方案，一般要求施工井筒检查钻孔。在井底车场、硐室和运输大巷开凿之前，为了准确确定工程的层位和方向，有时需
5、要布置层位控制钻孔。 (一)井筒检查钻孔 1井筒检查钻孔的布置原则 由于井筒的开拓方式、井简的数目和间距的不同，井简俭查孔的布置方式也不一样。(1) 立井检查钻孔的布置原则如图7-l所示。图 7-1 竖井检查孔布置示意图A、B-主、副井筒；1、2、3-检查钻孔 水文地质条件简单时，一般布置在主、副井筒中心连线的中点，若受安装条件限制，可以稍微偏移，但其偏离范围不得超过10m。 水文地质条件中等时，除在两井筒中心连线的中点布置一个检查孔外，还应在其延长线上的任意一端，增加一个检查孔，该孔位置距离邻近井筒中心以10-25m为宜。 水文地质条件复杂时，一般在井筒两侧都应有检查孔控制，其数目视具体情况
6、而定。钻孔应尽量布置在井筒中心连线的延长线上，以便获得完整的井筒地质剖面。 独立井筒或两个井筒间距超过50m时，检查孔布置在井筒周围，距井筒中心距离以10-25m为宜。 除检查岩溶或特殊施工需要外，检查孔不得布置在井筒圆周以内和井底车场上方。在终孔深度以内，最大偏斜位置距离井壁不得小于5m，以免日后井巷淋水。但当采用钻井法施工时，检查孔应布置在距井简中心1m范围以内。 检查孔的终孔深度应达到井筒落底标高以下，在可能情况下，应打到未来延深水平。 在设计井筒周围25m内已有施工钻孔，或已掌握地质及水文地质情况，能提出满足施工要求的预想地质剖面图时，可以不打检查钻孔。 (2)斜井检查钻孔的布置原则如
7、图7-2所示。斜井检查钻孔应打出一条平行井筒中心线的完整地质剖面，心线以10-25m为宜。两个相互平行、间距不大于50m的斜井，检查孔应布置在它们中间的平行线上。斜井检查孔一般不少于3个，其中第一个钻孔应布置在煤层田头附近，最后一个钻孔布置在斜井落底与平巷连接处附近。生产矿井斜井延深时，一般不少于两个检查孔。检查孔的终孔深度，应达到该孔所在处斜井底板标高以下。图7-2 斜井检查孔布置示意图 (3)平硐检查钻孔的布置原则与斜井基本相同。 对于穿层平硐，应根据岩层倾角的大小，布置足够数量的钻孔，穿过平硐通过的各个层位，并严格控制平硐的见煤位置，为底板运输大巷布置和制定平硐揭煤措施提供准确的地质资料
8、。对于顺层平硐，应查明煤层底板标高、平硐所在层位的岩性和厚度，为保证平硐开凿在预定的设计层位提供可靠的地质资料。检查孔的终孔深度应达到平硐水平标高以下。 2井筒检查钻孔的施工要求与资料编制 井筒检查钻孔所获得的资料是建井设计与施工的依据，要求准确可靠。抓好钻孔施工环节，是提高检查孔质量的关键。钻孔必须严格按设计要求施工，切实做好岩、土、气、水样的采样、化验和测试，认真进行水文地质观测和抽水试验，取全取准资料，使钻孔达到甲级孔的验收标准。 钻孔终孔后，应及时提交井筒检查孔竣工报告书，其中包括简要文字说明和图件、附表三部分。重点应围绕水文地质和工程地质这个核心，主要阐明以下内容： (1)井筒穿过的
9、表土层、岩层和煤层的物理力学性质、厚度和埋藏深度，尤其要注意松散层的底砾岩、流砂层，基岩风化带，断层破碎带的深度和工程地质特征，瓦斯突出的危险性。 (2)井筒穿过的含水层的层数、岩性、厚度、埋藏深度、裂隙和岩溶的发育程度，以及各含水层的水量、水位、水质和地下水动态。采用特殊凿井时，还应补充地下水的流向、流速和水温资料。井筒检查孔竣工报告应以图表为主。图件包括：井筒位置和检查钻孔平面布置图(比例尺l：1000)；井筒检查孔地质剖面图（1：1000）(图7-3)，井筒检查孔柱状图(1：200)。附表包括：各种样品分析、测试成果表；抽水试验、地温测量成果曲线图表等。图7-3 淮南潘集一号井检查钻孔地
10、质剖面图1-钻孔；2-井筒；3-煤层；4-断层；5-基岩风化带；6-含水层；7-流砂层；8-耕植土壤 (二)层位控制钻孔为了使井底车场、硐室、运输大巷布置在工程地质条件良好的岩层中，有利运输，便于与煤层联络，在地质构造复杂，煤、岩层厚度和产状变化较大，邻近勘探钻孔资料准确度较差的情况下，应布置层位控制钻孔，查明巷道所在水平的煤岩层的层位、分布、厚度和岩性，以及构造等地质条件，以满足井底车场、硐室和运输大巷等主要开拓工程设计与施工需要。层位控制钻孔一般应布置在初步设计拟定的工程轴线的平行线上，不得布置在硐室或运输大巷的正上方。施工要求可参照井筒设计检查孔要求执行。竣工后提交层位控制孔柱状图（比例
11、尺1：200）；预想水平切面地质图（比例尺 1：1000），沿工程轴线地质剖面图（1：500-1：1000）；简要文字说明及附表。在地质构造简单，煤、岩层厚度和产状稳定及原勘探资料可靠的情况下，可以不布置层位控制钻孔。二、矿井补充勘探在新水平或新开拓区设计之前，为了提高设计区的勘探程度和高级别储量比例，在资源勘探基础上进行具有补充勘探性质的工作，称为矿井补充勘探。矿井地质规程(试行)规定，在生产矿井内，凡属下列情况之者，即为矿井补充勘探。 (1)延深水平高级储量比例达不到规定要求。 (2)矿井改、扩建工程或开拓、延深工程设计需要。 (3)重新评定新发现或勘探程度不足的可采或局部可采煤层。 众所
12、周知，在精查勘探中，高级储量主要分布在井田中央和上部水平，不同可采煤层勘探程度常不相同。这种先期采区比后续采区勘探详细的作法，无疑在资源勘探阶段是正确的，它可避免资金的积压。但是，随着矿井逐步由中心向两翼、由浅部向深部发展，为了保证生产的正常接续，矿井地质部门必须有计划地对深部水平、并田两翼和勘探程度不足的煤层，组织补充勘探工作。补充勘探一般由矿区勘探队用专项生产费用进行。 (一)矿井补充勘探的原则 矿井补充勘探应该遵循以下几项原则： (1)矿井补充勘探时间的确定，必须满足矿井生产接续的需要。补充勘探应在上一生产水平或老开拓区产量出现递减趋势之前安排，并能满足补充勘探设计、施工和报告编制，以及
13、新开拓区设计、新开拓工程施工所需的全部时间。过早安排补充勘探和新区开拓，不仅造成资金的积压，而且增加开拓工程的维护费用；过迟安排则影响生产的正常接续，人为造成煤炭产量的下降。 矿务局和煤矿应根据各自的经验和实际情况，主要是开拓队伍的数量和技术水平，通过计算且在留有余地的情况下，确定合理的补充勘探时间。 (2)补充勘探程度的要求，一般应达到延深水平开拓前的地质工作标准。 矿井地质规程(试行)规定，延深水平开拓前地质工作标准如下： 延深水平的基本构造形态已经查明。一、二类矿井应查明落差大于20m的断层；三类矿井应基本查明影响采区划分的主要地质构造；四、五类矿井应对有开采可能的地段进行必要控制，并提
14、出结论性意见。 与水平延深主体工程有关的地质构造、层位、水文地质和工程地质条件均已控制。延深水平高级储量所占百分比应达到表7-l的要求。表7-1 延伸水平高级储量应占百分比矿井地质条件一类矿井二类矿井三类矿井四类矿井五类井 型大型中型大型中型大型中型小型中型小型小型A+B级储量占本延伸水平储量的百分比7060655560503040(3) 补充勘探工程布置系统原则上应继承原有勘探线系统，加密勘探线应尽量与石门、采区上（下）山等主要井巷工程的位置和方向一致。以便充分利用 已有钻孔和巷道资料编制完整的地质剖面图，为主要巷道设计与施工提供可靠的地质依据。 (4)补充勘探工程密度应以普遍提高勘探程度，
15、满足水平延深工程设计要求为准。矿井地质规程(试行)在总结我国补充勘探经验的基础上，提出了不同矿井地质条件类别的钻孔基本线距(表7-2)和极限布孔密度(表7-3)，可以作为确定补充勘探工程密度的依据。表7-2 钻孔布孔基本线距矿井地质条件类别以地质构造为主的矿井各级储量的基本勘探线距，m以煤层稳定性为主的矿井各级储量的基本勘探线距，mA级B级C级A级B级C级一类矿井75015003000750-10001500-20003000-4000二类矿井375-500750-10001500-2000375-500750-10001500-2000三类矿井250m左右，钻探与巷探结核250250-500250m左右，以巷探为主，钻探为辅250-500500-1000四类矿井
