综合物探在汾西矿务局中的应用-中国矿井物探网—

晋中办事处卢小龙

　　社会经济与科学技术的发展，尤其是综合机械化设备的应用，极大地促进了矿井开采技术的进步。但矿井开采机械化的主要缺点在于应变能力太差，不能随着地质情况的变化而做出及时地调整。近年，随着社会经济的发展，矿井开采技术也有了较大的进步。从现代矿井物探技术的应用现状来看，必将为我国矿井开采事业的发展做出巨大的贡献，同时也存在着很大的发展空间。
　　山西汾西矿业(集团)有限责任公司是国有大型煤炭企业，于1956年正式成立，是国家二级企业，原隶属煤炭部管理，1998年1月开始隶属山西省人民政府管理。汾西矿区分布于晋中、吕梁等地区，经过五十多年的建设，已成为一个现代化的大型煤炭企业。矿区横跨霍西、河东、西山、沁水四大煤田，井田面积625平方公里，目前查明的地质储量达58亿吨，现有柳湾、高阳、水峪、河东、贺西、双柳、中兴等生产矿井，核定生产能力1075万吨/年，有曙光、紫金、宜兴3座新建矿井。2009年，响应国家政策，开始资源整合计划，整合后煤矿分布于平遥、灵石、隰县、交城、左权(瑞泰)、宁武(正辉)、孝义、沁源、交口、汾阳等十多个地区。
　　所有煤矿煤系地层为石炭系上统太原组(C₃t)和二叠系下统山西组(P₁s)，山西组可采煤层主要有1、2、3、4号煤，太原组主要可采煤层有5、6、7、8、9、10、11号煤，各个煤田可采煤层变化较大。石炭系上覆地层为二叠系下统下石盒子组(P₁x)，以灰色、深灰色粉砂岩、泥岩及灰色砂岩为主，下部夹1-2层薄煤层，上部出现紫色、暗紫色泥岩，灰绿色、黄绿色砂岩。岩性及厚度变化都较大，与下伏山西组整合接触。下伏地层为石炭系中统本溪组(C₂b)及奥陶系中统峰峰组(O₂f)。本溪组以灰白色鲕状铝土岩、铝土质泥岩、灰岩、泥质灰岩为主。峰峰组以深灰色石灰岩为主，厚层状，致密、坚硬、质纯、性脆，夹薄层泥灰岩，具溶蚀现象，裂隙较发育。局部被方解石脉充填，部分区域见石膏。
　　汾西矿务局一直遵守着“物探先行，化探跟进，钻探验证”的原则，同时也认识到物探技术在矿井生产中起到的重要作用，投入大量成本购买物探仪器，现在在主体矿井已配备了KDZ114-3地质探测仪、高分辨电法仪、坑透仪器、瞬变电磁仪等多种物探仪器。在最近一两年，资源整合矿井基本上也配备了瞬变电磁仪器。但是，一方面，由于各煤矿的物探技术和人才的培养还跟不上实际需要，没有把物探仪器的作用发挥到最大;另一方面，资源整合矿井地质人员也比较缺少，对于整合矿井的地质资料、小煤窑破坏情况都不清楚，针对这种情况，经过华虹智能科技有限责任公司和矿务局协商，华虹公司以售后服务的形式帮助矿务局开展以保障采掘安全为重点的系列矿井物探技术的生产应用活动。
　　2011年6月份到2012年4月份，在矿务局的各矿井进行物探施工139次，针对17个矿井进行了物探结果的地质解释，尤其是资源整合矿井。整合矿井基本都在基建，由于小煤窑破坏区比较多，在巷道掘进过程中比较盲目，所以通过各种物探手段和物探仪器的应用，达到对掘进前方水患和地质情况的预测预报作用，为巷道安全掘进起到指导作用。
　　物探施工的具体实施情况如下：
　　第一步，先到各掘进巷道进行物探数据的井下采集，主体矿井要有针对性的选择物探方法和物探仪器，比如针对采空区富水性的探测，主要采用瞬变电磁法，仪器使用YCS40(A)矿用瞬变电磁仪;针对构造情况的探测采用地震波法，仪器使用KDZ1114-6A30矿井地质探测仪与KDZ1114-6B30矿井巷道地质探测仪。因为资源整合矿井各方面资料都比较欠缺，所以整合矿井要采用电磁法和震波法两种物探方法，同时采用两种以上的物探仪器，对前方煤岩层富水性和构造情况进行探测。
　　第二步，针对采集回来的物探数据，利用数据处理软件进行数据的初步处理和分析。
　　第三步，我们华虹公司技术人员和各煤矿的分管领导与矿方技术人员结合所掌握的地质资料分析结果。
　　第四步，经过讨论，对物探结果做出地质解释。
　　第五步，各矿井针对物探结果设计钻孔，进行钻探验证，保证安全的情况下允许掘进70m，我们物探超前探测在100m，预留30m安全距离，进行下一次的覆盖探测，每一条掘进巷道都采用这种覆盖探测的方式进行施工，保证矿井的安全生产。
　　第六步，认真做好实际揭露情况的记录，总结经验，调整各物探方法和仪器的参数，为下一次物探解释做出更准确的判断。　　

图一数据的初步处理　　

图二结合地质资料分析结果

　　在汾西矿务局经过近一年的物探探测，基本了解了各个矿井的水文地质情况和构造情况。主要探测结果如下：第一，主体矿井主要是自己的采空区水的问题，在采下组煤、上组煤时，采空水对其开采有一定影响，通过物探手段探测各区域的富水性情况，打钻放水，基本就能保证安全生产。但是部分主体矿井也存在着小煤窑破坏，如新裕煤业五采区存在小煤窑破坏，新阳煤业向西掘进的巷道存在小煤窑破坏。还有一部分矿井存在地质构造方面的问题，如宜兴煤业主要是陷落柱构造异常情况，且陷落柱不导水，紫金煤业主要是构造较发育。第二，资源整合矿井基本上都存在小煤窑破坏情况，且部分矿井构造较复杂，如和善煤业主要是小煤窑破坏区和老巷较多且富水性不强，正佳煤业断层较发育，正通煤业断层较发育且导水，正帮煤业主要是小煤窑采空区较多且富水性较强，正安煤业主要是小煤窑破坏区和老巷较多且有一定的富水性，灵北煤业主要是陷落柱发育且小煤窑破坏较少，昌达煤矿主要是小煤窑破坏和构造发育且富水性较强，贾郭煤业主要是小煤窑破坏和构造发育且有一定的富水性等等。
　　在这将近一年的时间里，矿务局各级领导和技术人员积极主动地找我们华虹技术人员交流物探技术及仪器的使用方法等，我们也经常到矿务局和各矿井与矿务局地测处各级领导和各矿井分管领导及技术人员进行交流，通过这种售后服务的形式，帮助矿务局收集了各个矿井一系列的物探资料，其中包括视电阻率拟断面图、各掘进巷道及回采工作面视电阻率参数、综合波速解释图、各掘进巷道及回采工作面综合波速参数等，为以后矿方自己进行物探施工和相应地质资料的解释提供了相对准确的依据，形成了物探档案，同时帮助各矿井技术人员提高了物探分析水平，并为他们积攒了不少物探技术方面的经验，提高了物探仪器的应用水平。
　　通过一年的互相配合和学习，综合物探技术在汾西矿业(集团)有限责任公司各煤矿的巷道掘进过程及煤层开采过程发挥了很大的作用，为矿井安全生产提供一定的保障。