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三维地震开采技术研究

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三维 地震 开采 技术研究
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! ! 收 稿 日 期 : "##$ %#& %#’! ! 作 者 简 介 : 李 云 霞 ( ()$* % ) , 女 , 工 程 师 , ()&+ 年 毕 业 于 焦 作 矿 业 学 院 地 质 系 , 现 主 要 从 事 矿 井 地 质 工 作 。三 维 地 震 勘 探 技 术 在 煤 矿 中 的 应 用李 云 霞( 河 南 神 火 煤 电 股 份 有 限 公 司 , 河 南 永 城 ! *+$$##)! ! 摘 ! 要 : 文 章 以 刘 河 煤 矿 为 例 , 从 三 维 地 震 勘 探 设 计 、 技 术 措 施 及 取 得 地 质 效 果 方 面 , 介 绍了 三 维 地 震 勘 探 技 术 在 煤 矿 生 产 中 的 应 用 , 指 出 了 三 维 地 震 勘 探 技 术 所 具 有 的 优 势 : 能 够 更 有 效地 查 清 ,- 以 上 落 差 断 层 , 为 采 区 、 采 面 设 计 提 供 可 靠 依 据 , 在 煤 矿 生 产 和 建 设 中 产 生 较 好 的 经济 效 益 , 有 效 提 高 矿 井 安 全 生 产 和 建 设 水 平 。! ! 关 键 词 : 三 维 地 震 ; 勘 探 技 术 ; 煤 矿 生 产! ! 中 图 分 类 号 : ./($’! ! 文 献 标 识 码 : 0! ! 文 章 编 号 : ($+( %#),)( "##+) #"1##$&1#"!" 概 " 况刘 河 煤 矿 是 河 南 神 火 煤 电 股 份 有 限 公 司 主 要 生 产 矿 井之 一 , 位 于 河 南 省 永 夏 煤 田 永 城 矿 区 的 东 部 , 为 在 建 矿 井 ,矿 井 设 计 生 产 能 力 *, 万 23 4, 服 务 年 限 为 (+5 &4, 矿 井 已 于"##* 年 & 月 ( 日 开 工 建 设 。 刘 河 矿 于 ())’ 年 底 完 成 精 查 勘探 , 由 于 本 区 地 质 条 件 较 为 复 杂 兼 受 当 时 勘 探 技 术 水 平 的限 制 , 精 查 勘 探 成 果 质 量 并 不 高 。 为 满 足 矿 井 设 计 和 建 设需 要 , 进 一 步 查 明 刘 河 矿 井 一 、 二 、 三 采 区 地 质 构 造 及 煤层 赋 存 情 况 , 为 采 区 合 理 布 置 提 供 详 尽 可 靠 的 地 质 资 料 以保 证 矿 井 安 全 生 产 , 刘 河 矿 进 行 了 一 、 二 、 三 采 区 三 维 地震 勘 探 工 作 。#" 三 维 地 震 勘 探 设 计 与 技 术 措 施"5 (! 三 维 地 震 勘 探 设 计刘 河 井 田 位 于 黄 淮 冲 积 平 原 中 部 , 矿 区 属 华 北 地 层 区 ,新 生 界 全 掩 盖 。 地 层 由 老 到 新 有 : 中 下 奥 陶 统 ( 6( 7") 、 中上 石 炭 统 ( 8" 7’) 及 二 叠 系 ( 9) 和 新 生 界 , 其 中 二 叠 系 为 主要 含 煤 地 层 。 煤 层 埋 深 ’,# :(###-, 表 土 层 厚 ")# :*##-。全 区 为 第 四 系 亚 砂 土 、 亚 粘 土 所 覆 盖 , 地 表 标 高 ’" : ’$-,地 势 平 坦 , 相 对 高 差 ( : *-, 潜 水 位 在 ’ : ,- 左 右 , , :"#- 左 右 为 青 灰 色 砂 质 硬 粘 土 和 灰 白 色 细 砂 互 层 , 为 以 高速 层 位 ( "### :’###) , 因 而 激 发 层 位 选 择 在 浅 水 位 下 *:,- 较 为 理 想 。 据 微 测 井 测 定 结 果 , 低 速 带 较 薄 ,!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!并 随 潜$" 技 术 评 价尝 试 利 用 德 国 / 多 道 遥 测 数 字地 震 仪 器 , 采 用 地 震 勘 探 方 法 控 制 小 井 采 空 区 边 界 , 为 煤矿 调 查 边 界 小 井 范 围 及 防 治 小 井 积 水 提 供 了 新 的 方 法 , 此方 法 实 施 快 速 、 成 本 低 , 资 料 较 为 可 靠 。 此 技 术 在 郑 州 矿区 还 是 第 一 次 尝 试 , 并 在 郑 煤 集 团 超 化 矿 、 米 村 矿 得 到 推广 应 用 。%" 结 论 及 建 议,5 (! 结 ! 论() 此 项 目 采 用 了 “ 探 、 填 、 防 ” 等 相 结 合 的 综 合 治 理方 案 治 理 老 空 水 水 害 , 方 案 设 计 正 确 、 技 术 处 于 国 内 领 先水 平 , 施 工 顺 序 合 理 , 避 免 了 许 多 不 必 要 的 损 失 , 治 理 效果 显 著 , 创 造 了 非 常 显 著 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 。") 在 查 明 小 井 采 空 区 时 , 摸 索 尝 试 采 用 了 地 震 勘 探 探测 等 先 进 技 术 , 探 测 结 果 与 实 际 较 为 符 合 。’) 告 成 矿 根 据 地 震 勘 探 所 探 出 的 石 淙 一 矿 采 空 区 范围 , 分 析 判 断 老 窑 积 水 的 水 压 和 积 水 量 , 经 多 方 考 虑 计 算后 , 设 计 留 设 了 合 理 的 防 水 保 护 煤 柱 。 同 时 对 小 井 采 空 区地 面 的 采 动 搬 缝 进 行 了 充 填 , 有 效 地 预 防 了 雨 水 渗 入 小 井采 空 区 , 减 少 了 小 井 采 空 区 积 水 的 补 给 水 源 , 确 保 了 (’#)(等 工 作 面 安 全 回 采 , 成 功 地 预 防 了 小 井 老 空 区 水 突 水 事 故发 生 。,5 "! 建 议由 于 小 井 采 空 区 范 围 和 积 水 量 不 清 , 容 易 造 成 突 水 事故 发 生 , 因 此 要 采 用 先 进 的 技 术 手 段 查 明 小 井 采 空 区 范 围 ,特 别 是 积 水 范 围 , 留 设 合 理 的 防 水 煤 柱 , 一 方 面 可 以 预 防突 水 事 故 , 另 一 方 面 可 以 最 大 限 度 地 回 收 煤 炭 资 源 。参 考 文 献 :[ (] ! 张 荣 立 , 何 国 伟 , 李 锋 @ 采 矿 工 程 设 计 手 册 [ ? 检 波 器 ( 三 只 串 联 ) 。三 维 地 震 勘 探 是 高 密 度 面 积 勘 探 , 它 利 用 炮 点 和 检 波点 的 灵 活 组 合 获 得 分 布 均 匀 的 地 下 @ 网 格 , 观 测 系 统正 确 与 否 直 接 影 响 数 据 采 集 质 量 、 资 料 处 理 效 果 和 地 质 成果 精 度 。 根 据 本 区 地 质 特 征 经 计 算 机 设 计 , 通 过 多 种 观 测系 统 的 比 较 及 工 作 经 验 , 进 行 优 化 后 选 择 方 位 角 特 性 较 好 、贡 面 元 道 集 内 泡 检 距 分 布 均 匀 的 十 二 线 八 炮 制 束 装 规 则 观测 系 统 , 观 测 参 数 为 : 接 收 道 数 8"= 道 ( (9 C !*) ; 检 波 点距 !#$; 检 波 线 距 (#$; 炮 点 距 =#$; 跑 线 距 *#$; 最 小 炮检 距 !#$; 最 大 炮 检 距 (#’, !!$; @ 格 8$ C !#$。 满覆 盖 次 数 != 次 ( 即 纵 向 ( 次 , 横 向 ( 次 ) 。 施 工 中 遇 不 同 障碍 物 采 用 不 同 观 测 系 统 进 行 特 殊 调 整 , 做 好 三 维 地 震 勘 探野 外 资 料 的 采 集 工 作 , 并 将 有 效 的 技 术 措 施 贯 穿 于 野 外 资料 采 集 的 全 过 程 , 确 保 施 工 质 量 。*, ’- 三 维 地 震 勘 探 地 质 效 果本 次 三 维 地 震 勘 探 工 作 取 得 了 以 下 主 要 成 果 :!) 查 明 了 区 内 新 生 界 地 层 的 厚 度 及 基 岩 面 的 起 伏 状 态 。*) 查 明 了 区 内 二*煤 层 的 赋 存 状 态 , 并 对 区 内 三’*煤层 的 赋 存 形 态 进 行 了 解 释 ; 查 明 了 区 内 幅 度 大 于 8$ 的 褶曲 ; 进 一 步 控 制 了 煤 层 产 状 及 煤 层 露 头 位 置 。’) 查 明 了 区 内 落 差 8$ 以 上 的 断 层 , 全 区 共 解 释 落 差8$ 以 上 的 断 层 =9 条 , 落 差 小 于 8$ 的 断 点 *D 条 。() 研 究 了 区 内 主 要 煤 层 ( 二*煤 层 、 三’*煤 层 ) 的 厚 度变 化 趋 势 ; 在 二*煤 层 中 未 发 现 大 规 模 的 岩 浆 岩 侵 入 区 域 。8) 研 究 了 区 内 E"灰 岩 赋 存 形 态 及 与 二*煤 层 的 间 距情 况 。=) 对 二*煤 层 进 行 了 资 源 储 量 级 别 划 分 及 估 算 。原 勘 探 报 告 在 测 区 范 围 内 探 明 的 断 层 有 = 条 : F’*、 F(、F( G*、 F(’、 F!#(、 F!#=, 均 为 大 断 层 , 其 中 F’*、 F(、 F( G*、F(’和 F!#(落 差 大 于 ’#$, F!#=断 层 落 差 小 于 ’#$。 此 次 采 区地 震 勘 探 最 突 出 的 成 果 是 发 现 了 大 量 落 差 大 于 8$ 的 断 层 ,除 对 原 有 断 层 作 了 进 一 步 控 制 外 , 新 发 现 断 层 D’ 条 , 其 中落 差 大 于 ’#$ 者 D 条 , 落 差 8 + ’#$ 的 88 条 , 小 于 8$ 的断 点 *D 条 。测 区 内 精 查 报 告 查 明 的 区 内 构 造 以 北 北 东 向 断 层 为 主 ,经 过 三 维 地 震 勘 探 后 新 发 现 大 量 新 断 层 , 主 要 为 大 于 8$ 的断 层 , 约 占 8断 层 走 向 不 仅 有 北 北 东 向 , 而 且 有 东 西向 ( 包 括 北 西 西 向 ) 。 新 揭 示 的 东 西 向 ( 包 括 北 西 西 向 ) 断 层对 原 设 计 影 响 很 大 , 依 照 新 的 三 维 地 震 成 果 资 料 , 刘 河 矿对 井 田 初 步 设 计 作 了 重 新 修 改 , 依 照 断 层 走 向 划 分 出 新 的采 区 、 综 合 机 械 化 采 煤 块 段 、 炮 采 块 段 和 构 造 复 杂 带 , 选择 采 煤 方 法 、 合 理 布 置 巷 道 、 确 定 配 采 方 案 、 采 面 布 置 离开 主 要 断 层 , 避 免 了 由 于 设 计 不 合 理 给 矿 井 投 产 带 来 的 严重 被 动 局 面 。 由 于 优 化 了 设 计 , 将 可 以 减 少 无 效 掘 进 、 降低 万 吨 掘 进 率 , 减 少 人 为 形 成 的 三 角 煤 , 提 高 资 源 回 收 率 ,也 避 免 了 巷 道 与 断 层 的 沟 通 , 最 大 限 度 地 减 少 了 事 故 发 生隐 患 , 保 证 矿 井 安 全 生 产 , 更 将 会 减 少 矿 井 大 量 资 金 投 入 ,提 高 矿 井 经 济 效 益 。!" 结 " 语由 于 钻 探 提 交 的 精 查 报 告 只 能 解 决 *#$ 以 上 的 大 断 层 ,而 三 维 地 震 勘 探 可 以 查 清 楚 8$ 以 上 的 煤 层 断 层 , 在 勘 探 手段 和 成 果 质 量 方 面 优 于 传 统 的 勘 探 方 法 , 同 时 可 以 达 到 钻探 无 论 如 何 也 无 法 期 及 的 地 质 效 果 , 为 采 区 、 采 面 设 计 提供 了 有 效 依 据 , 再 加 上 三 维 地 震 勘 探 由 于 周 期 短 , 节 省 资金 , 在 煤 矿 生 产 和 建 设 中 能 产 生 较 好 的 经 济 效 益 , 值 得 推广 。 因 此 , 在 建 和 生 产 矿 井 在 条 件 允 许 的 情 况 下 , 均 应 利用 三 维 地 震 勘 探 技 术 进 行 精 查 补 充 勘 探 , 利 用 地 震 地 质 成果 修 改 、 优 化 采 区 设 计 , 有 效 提 高 矿 井 安 全 生 产 和 建 设 水平 。 但 是 也 应 注 意 , 由 于 三 维 地 震 勘 探 的 成 果 精 度 受 很 多因 素 影 响 , 如 : 时 深 转 换 的 精 度 、 三 维 地 震 勘 探 设 计 是 否合 理 、 物 探 数 据 采 集 是 否 规 范 、 处 理 与 解 释 的 人 员 技 术 素质 高 低 以 及 仪 器 设 备 的 选 用 、 完 好 率 都 是 影 响 地 震 勘 探 成果 的 关 键 因 素 , 不 容 忽 视 。 为 此 , 矿 方 在 选 用 有 实 力 的 三维 地 震 勘 探 队 伍 的 前 提 下 , 应 与 地 震 勘 探 单 位 积 极 开 展 综合 勘 探 , 用 钻 孔 、 测 井 、 井 下 巷 道 数 据 约 束 三 维 地 震 资 料处 理 和 解 释 方 法 , 大 大 提 高 解 释 成 果 精 度 , 并 及 时 向 地 震勘 探 单 位 反 馈 实 际 地 质 构 造 的 信 息 , 进 而 更 加 完 善 勘 探 区内 地 震 资 料 的 地 质 解 释 工 作 , 有 效 提 高 矿 井 安 全 生 产 和 建设 水 平 。参 考 文 献 :[ !] - 中 国 煤 炭 地 质 总 局 地 球 物 理 勘 探 研 究 院 I 刘 河 矿 井 一 、 二 、三 采 区 三 维 地 震 勘 探 报 告 [ J] I ( 责 任 编 辑 - 章 新 敏 )D=- *##" 年 第 * 期 - - - - - - - - - 煤 - 炭 - 工 - 程 - - - - - - - - - 生 产 经 验
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