——介休地方矿矿井物探技术培训会
晋中办事处 卢小龙 胡腾
随着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。地面物探可对矿区内大的地质构造体进行较好的控制,但在井下遇到地质异常体较多的是小地质异常体,如果不及时超前探查,不但会造成采掘系统布局的不合理,导致资源浪费,还直接影响工作面的持续开采及矿井水害的有效防治,更甚者危及整个矿井和矿工的生命安全。随着现代矿井物探技术的快速发展,利用矿井物探仪器在井下进行施工,可对井下小地质异常体进行较好的预测预报。山西介休煤炭工业管理局领导遵照国办[2013]99号文件、《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》中安全生产的有关精神,认真执行国家安全生产监督管理总局提出“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采”的十六字方针。针对辖区内地方矿井复杂的地质情况,同时为提高技术人员的地质和物探技术水平,山西介休煤炭工业管理局结合实际情况,开展了介休地区地方矿矿井技术人员物探知识的大规模学习。
针对此次大规模的学习,介休煤炭工业管理局特别邀请福州华虹智能科技股份有限公司驻介休技术负责人对各矿技术人员进行矿井物探技术的培训。福州华虹驻介休的技术负责人非常重视此次培训,在培训之前做了很多准备工作,制定了适合介休地区地方矿矿井技术人员的培训课程大纲。此次培训从4月1日至4日总共四天,培训内容从介休地区矿井的地质概况到综合物探方法的介绍,由浅入深,其中还穿插了很多例子,并且都是平时大家所熟知的,激发了学员的学习兴趣,使得培训内容更容易掌握理解。这次培训主要从以下几个方面展开。
一 介休地区矿井的地质概况
地质工作是矿井实现安全高效生产的基础,所以熟练掌握本区域地质概况是矿井技术人员的必备技能。介休地方煤矿大部分为相对较小生产能力矿井或属于资源整合矿井,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),太原组可采煤层主要有1、2、3、4号煤,山西组主要可采煤层有5、6、7、8、9、10、11号煤,各个煤田可采煤层变化较大。大部分矿井主采煤层为2、9、10、11号煤。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,部分区域建石膏。
目前各地方矿井遇到的主要有构造地质和水文地质两方面问题,构造地质方面的问题只要是断层及裂隙发育带、陷落柱、褶皱和河流冲刷无煤带等;水文地质问题主要是老空水、构造导水等。通过对上述基础内容的详细讲解,参加培训的人员对本区域的地质情况有了系统性的认识和详细的了解,对以后开展矿井物探工作奠定了坚实的基础。
二 常见矿井地质问题和区域地质特征
以近十年来全国共发生各类矿井水害事故1400余起,死亡近6000人,经济损失高达35亿元人民币。以山西临汾“王家岭矿难”、内蒙古“骆驼山透水事故”、安徽“桃园煤矿透水事故”、山西汾阳“正升煤矿透水事故”等典型案例进行事故分析,让学员们认识到井下水害及地质异常体的严重危害性,提高学员的安全意识。
结合介休附近地区煤矿的基本地质情况,对煤矿基础地质知识进行培训。以孝义地区的宜兴矿为例,介绍孝义地区采掘上组煤2#煤层遇到的主要地质问题,以陷落柱较发育为重点;以灵北矿为例,介绍灵石地区整合矿井遇到的地质问题,以小断层和小陷落柱较发育为重点;以新峪矿和新阳矿为例,介绍下组煤开采过程中主要遇到的问题,以顶板采空区积水和小煤窑采空水对10#、11#煤层开采的威胁等为重点进行讲解。
三 矿井物探常用知识和适应性技术方法
在开始讲解物探知识的过程中,从地面物探技术开始讲解,逐渐引申到矿井物探技术。讲述了矿井物探的概念、矿井物探的意义及必要性、矿井物探的分类、各种物探方法的使用范围以及各物探方法井下适用条件等基本知识。
在讲解矿井物探技术方法时,以目前主要的矿井物探技术瞬变电磁法、地震波法、无线电波透视法、直流电法为主,分别以福州华虹物探仪器为参照讲述这几种物探方法的基本原理、施工设计、数据处理、数据解析和案例分析等一系列内容。
(1)目前介休地区矿井遇到的水害问题为含水层水、顶板采空水和小煤窑采空积水,由于地方矿井基本为资源整合矿井,小煤窑采空积水才是危害整个矿井的水患问题。对于井下异常水体的探测以瞬变电磁法居多,在介绍瞬变电磁法的过程中,以福州华虹YCS256矿用本安型瞬变电磁仪为参照,讲解了矿井瞬变电磁法的基本原理,矿井瞬变电磁法仪器在井下分别对掘进工作面超前探、巷道顶底板探测、回采工作面内和回采工作面顶底板探测的具体施工布置,矿井瞬变电磁对于目前各矿井的主采煤层2#、9#、10#、11#及不同目的层的物探方案设计原则,在地面演示整个施工过程,强调了矿井瞬变电磁法特点,矿井瞬变电磁仪器在井下施工应注意的事项和矿井瞬变电磁法数据分析的原则等基础知识。以福州华虹在汾西矿务局各资源整合矿井掘进工作面超前探测和其他矿井回采工作面探测等为案例进行分析,提高学员对矿井瞬变电磁法的信心,纠正了学员们“瞬变电磁物探异常区就是有水”的错误认识。
(2)介休及附近地区井下常遇到老巷、采空、陷落柱、断层等地质异常体,针对井下小地质异常体,以福州华虹KDZ1114-6A30矿井地质探测仪、KDZ1114-6B30矿井巷道地质探测仪为参照讲述了地震勘探的基本原理,地震勘探的范围,地震勘探在井下施工的注意事项等,详细介绍了KDZ1114-6A30矿井地质探测仪在掘进工作面超前探测反射共偏移和单点测厚两种探测施工方法,在井下的具体施工布置,并在地面模拟两款物探仪器整个井下的施工过程,加深了学员的认识。在讲解数据处理时,分别以福州华虹的KDZ3.0和MSP2.0软件为例进行了地震勘探的数据分析原则的讲解。以我们在汾西矿务局各整合矿井超前地质预测预报的工程和其他矿井地震勘探案例进行分析,增加大家对地震勘探的认识。
(3)无线电波透视法是回采工作面内隐伏地质构造探测的主要物探方法。以福州华虹YDT88矿用无线电波透视仪为参照,讲解了坑透的基本原理,分别以“一发一收”和“一发双收”的观测系统讲解了具体的井下施工布置,井下施工注意事项,井下施工过程;以我们公司各办事处在各地区矿井回采工作面探测为例进行分析,让各学员充分了解了坑透在回采面勘探的使用范围,比如火成岩侵入、褶曲发育情况、顺槽揭露断层在回采工作面内延展情况、工作面内隐伏陷落柱发育情况等。
四 综合物探介绍
由于各物探方法的局限性和多解性,并且山西地区规定有回采工作面时必须要用两种以上的物探方法进行预测预报。为了排除多样性,提高勘探精度,综合物探方法应运而生。所谓的综合物探就是利用多种物探方法在同一地点进行探测,主要应用在超前探测,因为掘进工作面超前探测经常同时存在水患和地质异常体的情况。通过几个案例分析,让学员们了解到综合物探在掘进工作面超前预测预报中的重要性,也了解到迎头超前探主要的综合物探方法是矿井瞬变电磁法和地震波法同时施工或者矿井瞬变电磁法、直流电法和地震波法三种方法同时施工。以福州华虹物探仪器为例,在掘进工作面井下施工时采用YCS256矿用本安型瞬变电磁仪和KDZ1114-6A30矿井地质探测仪、KDZ1114-6B30矿井巷道地质探测仪相结合的施工方式进行探测和综合分析。
最后讲解了如何把物探结果结合本矿井或者单条巷道的地质情况及水文地质情况转化成地质分析结果,因为只有把物探结果转化成地质分析结果才能真正的发挥物探的意义。
通过四天紧张的学习,对矿井物探技术在安全生产中的作用有了新的认识,学员们纷纷表示收获颇丰。参加本次培训的共有90多人,分别来至山西介休凯嘉集团下属义棠煤业、安益煤业、青云煤业、倡源煤业、城峰煤业、瑞东煤业;山西介休大佛寺集团下属集团公司技术部、南窑头煤业、旺源煤业、小尾沟煤业、桃园煤业;山西介休鑫峪沟集团下属集团公司技术部、左则沟煤业、德隆煤业、鸿发煤业、东沟煤业;山西介休市安全生产监督管理局巡查大队。
在培训过程中,山西介休煤炭工业管理局培训中心的老师出具了严格的考勤办法,每天上课前点名、统计旷课情况,山西介休煤炭工业管理局张局长也不时的视察上课情况,充分体现了领导层对本次物探培训的重视。经过四天的培训,并以考试的方式考查了参加培训人员对此次培训内容的掌握程度,考试结果反映良好。对于本次在介休地区地方矿井矿井物探技术的培训工作,得到了山西介休煤炭工业管理局领导和培训中心翟主任及各学员的充分肯定,同时让学员对矿井物探技术在矿井防治水和安全生产方面的重要地位有了更深入的认识。

图1 学员认真记录矿井物探知识