钻探在煤田勘探与矿井防治水中的作用

WWW.SDIC.COM.CN钻探在煤田勘探与矿井防治水中的作用

中新网乌鲁木齐7月29日电：(刘娟苏春)全国最大规模煤田地质勘察项目新疆哈密地区巴里坤县三塘湖煤田普查项目勘探地质勘探队员们5个月的日夜苦战，提交煤炭普查资源量可达550亿吨，野外地震工作已经通过新疆国土资源厅的评审验收，目前三塘湖煤田勘探已进入全面的详查阶段。新疆煤田地质局一六一煤田地质勘探队主任工程师黄伟介绍：三塘湖矿区的煤质相当好，是优质的低灰长烟煤，发热量可以达到6000大卡，是良好的工业用煤和动力用煤。今年下半年开始，要完成三塘湖全部的详查工作和局部的精查工作，整个三塘湖勘查的资金总投入达到了10个亿，这项工作是全国有史以来最大面积的煤田勘探项目。据了解，三塘湖煤田从普查到详查，钻探米数将在原有的34万米增加到64万米，钻机总台数达到200台，进入详查阶段后，勘探限距要从普查限距的2公里加密到1公里。进入勘探阶段，勘探限距要达到500米。同时在勘探措施上增加了二维地震和三维地震。

一、地面钻探及其类别简述二、地层、岩层、煤层及煤炭种类三、地面钻探在煤田勘探中的作用四、钻探在矿井防治水中的作用

五、地面钻探有关规程

一、地面钻探及其类别简述

（一）地面钻探的概念（二）地面钻探的类别（三）地面钻机的种类（四）钻机的钻进方法

一、地面钻探及其类别简述

（一）地面钻探的概念

地面钻探：是指利用钻机设备从地表向地下钻进成孔，从而达到所要求的任务的施工工程。

通俗地讲：用钻机钻进，取出岩芯（土壤）供分析研究或开采矿产。

地面钻探的目的：是借助机械或化学方式破碎岩土层，在地下形成规格和质量符合设计要求的钻孔，以寻找和开采矿产（固、液、气态）资源。

（二）地面钻探的类别

钻探施工过程中，根据工程设计的要求，选择相应的钻探设备、钻进方法和工艺，在地层中钻出不同直径、深度和角度的钻孔，然后再按不同的钻孔目的采取不同的措施。

按目的不同，钻探大致可以分为：地质钻探，水文水井钻探，工程勘察钻探，石油钻探，文物勘察钻探等等。

1.地质钻探：

地质钻探是指利用钻探机械设备和工艺取得地表以下岩心，为矿产资源评价提供可靠地质资料的工程。

2.水文水井钻探：

为查明地下水的埋藏条件、运动规律、水质、水量等水文地质条件，以获取合理开发及利用地下水所需资料而进行的钻探工程，称为水文钻探。水文地质钻孔一般可分为水文地质普查孔、水文地质勘探孔及探采结合孔三种。此外，还有为勘探和开发地热资源（主要是地下热水）的地热井。水文地质钻探，普查孔直径小于150mm，勘探孔直径150～350mm，水井直径150～550mm。

3.工程勘察钻探：

是为了查明施工场地土层类型、深度、分布、等工程地质特征，为后续施工提供准确的岩土物理力学指标和岩土特性分析而进行的工程。常用于工业和民用建筑、桥梁、道路和码头等基础设施的工程地质勘察。

4.油气钻探：

是经过地质调查、地球物理勘查后，选择油气聚集最有利的钻孔位置，用钻探技术钻穿油气层，以达到检验物探资料、了解井下油气地质勘查资料，求算油气储量，提供开发远景情况为目的的钻探工程。油气钻探与地质岩心钻探的原理基本相同，只是油气井比较深（一般1000～7000m），口径大（一般开孔915mm）。

（三）地面钻机的种类按钻进方法可把钻机分成四类：

1.冲击式钻机：包括钢丝绳冲击式、钻杆冲击式钻机；

2.回转式钻机：包括立轴式--手把给进式、螺旋差动给进式、液压给进式钻机；转盘式--钢绳加减压式、液压缸加减压式钻机；移动回转器式--全液压动力头式、机械动力头式钻机；

3.振动钻机；

4.复合式钻机：是指振动、冲击、回转、静压等功能以不同组合方式复合在一起的钻机。钻机类别类别代号第一特征代号（传动结构）第二特征代号（装载及其他）岩心钻机、砂矿钻机水文钻机、工程钻机坑内钻机、浅孔钻机、地热钻机X（岩心）、SZ（砂钻）S（水文）、G（工程）K（坑内）、Q（浅钻）R（地热）Y（液压操纵机械传动）D（全液压动力头）P（转盘）C（车装）S（散装）

钻机型号类别标志

某型号地质勘探钻机某型号水文水井钻机某型号石油钻机

（四）钻机的钻进方法

常用的钻孔工艺方法有：

1.回转钻进、冲击（抓）钻进、复合钻进（如潜孔锤钻进和振动钻进）；

2.无冲洗液循环钻进（如螺旋钻进）；

3.正反循环钻进（清水、泥浆、空气、泡沫钻进等）。

二、地层、岩层、煤层及煤炭种类

（一）地层（二）岩层与岩石（三）吐哈地层及煤层（四）煤炭种类

二、地层、岩层、煤层及煤炭种类

（一）地层地层:是地质历史上某一时代形成的成层的岩石和堆积物。它主要包括沉积岩、火成岩以及由它们经受一定变质的浅变质岩。地层可以是固结的岩石，也可以是没有固结的堆积物。从岩性上讲，地层包括各种沉积岩、火山岩和变质岩；从时代上讲，地层有老有新，具有时间的概念。地层是地壳中具一定层位的一层或一组岩石。在正常情况下，先形成的地层居下，后形成的地层居上。层与层之间的界面可以是明显的层面或沉积间断面，也可以是由于岩性、所含化石、矿物成分、化学成分、物理性质等的变化导致层面不十分明显。

地面钻探设备从地表向地下钻进成孔过程中，会揭露不同的地层。地层由岩浆、沉积岩和变质岩构成，这三大岩类可以相互转化。

根据地层自然形成的先后顺序，将地层分为5代13纪。

即早期的2代：太古代和元古代（元古代在中国含有1个震旦纪），以后的3代：古生代、中生代和新生代。古生代分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪，共6个纪；中生代分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪，共3个纪；新生代只有古近纪、新近纪和第四纪等3个纪，见图1。地址年代一览表

（二）岩层与岩石岩层:是指由两个平行或近于平行的界面所限制的同一岩性组成的层状岩石,它与地层的区别：是指地质历史上某一时代形成的一套岩层，包含时间概念。一般来说，先形成的地层在下，后形成的地层在上，越靠近地层的上部的岩层形形成的年代越近。岩石：由一种或通常由两种以上矿物所组成的固结或不固结的集合体。简单地是就是固态矿物或矿物的混合物。岩石主要为三大岩石：沉积岩（水成岩））、岩浆岩（火成岩）和变质岩岩浆岩占地壳体积的64.7%；沉积岩占地壳体积的7.9%，但在地壳表层分布则甚广，约占陆地面积的75%，而海底几乎全部为沉积物所覆盖；变质岩占地壳体积的27.4%

泥漠新疆昌吉州的五彩湾（沉积岩的层理）层理

1.沉积岩沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石。

常见的沉积岩包括：黏土、泥页岩、长石砂岩、砂岩、石灰岩等。沉积岩占地壳体积的7.9%，但在地壳表层分布则甚广，约占陆地面积的75%，而海底几乎全部为沉积物所覆盖.

2.岩浆岩

岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。常见的火成岩包括：花岗岩、玄武岩、橄榄岩、石英闪长岩等在野外观察，沉积岩常具有成层构造，层状构造是沉积岩所独有的特征。而在岩浆岩发育的地区则常常见到节理，而基本上看不到层理宁静式喷发气孔构造（玄武岩）花岗岩

3.变质岩在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包括沉积岩、岩浆岩，由于后来地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，而形成一种新的岩石，这种岩石被称为变质岩。变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。常见的变质岩有：角岩、片麻岩、石英岩等。在变质岩的概念中，有两点必须强调，这是变质岩区别于沉积岩和岩浆岩的关键所在。首先，变质作用形成于地壳一定的深度，也就是发生于一定的温度和压力范围。既不是沉积岩的地表或近地表常温常压条件，也不同于岩浆岩形成时的高温高压条件；另外一点就是变质作用中的矿物转变是在固态情况下完成的，而不是岩浆岩那种从液态的岩浆中结晶形成的。石英岩

（三）南湖矿区地层与煤层南湖矿区主要地层有第四系（Q）、新近系葡萄沟组（N2p）、侏罗系中统头屯河组（J2t）、侏罗系中统西山窑组（J2x）、侏罗系下统三工河组（J1s）、上石炭统梧桐窝子组（C2wt）：1.石炭系上统梧桐窝子组（C2wt）

为浅海-滨海相沉积，灰绿、黄绿、灰紫、紫红色凝灰质粉砂岩、凝灰岩等组成的基底。与下伏泥盆系地层呈不整合接触。（二叠系P、三叠系T地层在此缺失）

2.侏罗系（J）（1）侏罗系下统三工河组（J1s）为泊湖相沉积,钻孔控制岩性如下：深灰色、灰绿色泥岩与细砂岩互层、深灰色砾岩、中粗粒砂岩夹粉砂岩、泥岩。

2.侏罗系（J）（1）侏罗系下统三工河组（J1s）为泊湖相沉积,钻孔控制岩性如下：深灰色、灰绿色泥岩与细砂岩互层、深灰色砾岩、中粗粒砂岩夹粉砂岩、泥岩。

（2）侏罗系中统西山窑组（J2x）为泊湖相沉积,为区内主要含煤地层。主要含可采18层煤。（3）中统头屯河组（J2t）为泊湖相沉积,为不含煤地层。中生界白垩系缺失。3.新近系葡萄沟组（N2p）为河流相土灰黄色浅红色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层，底部以砾岩与砂砾下伏地层侏罗系呈不整合接触。

4.第四系（Q）本区广泛分布，为冲积、洪积、风积层及盐碱沼泽沉积层。岩性主要为黄土、砂质粘土、砾石、细砂、砂砾层、风成砂土，盐碱砂质粘土，与下伏地层不整合接触，厚度0.85-33.98m，平均厚度20m。

南湖矿区煤层：均赋存于中侏罗统西山窑组（J2x）地层中,共含29层煤，其中可采煤层为18层,主要分布在西山窑组中含煤段（J2x2）和下含煤段（J2x1），其中中含煤段（J2x2）是主要赋煤地段。1.上含煤段（J2x3）含2层煤为区内含煤较差的含煤段，该段含大于0.30m的煤层3层，平均总厚3.37m，含1、2编号煤层，为不可采煤层。2.中含煤段（J2x2）含15层煤西山窑地层中的主要含煤段。含煤15层煤层，编号分别为3-17煤层，其中可采煤层10层，分别为3、5、6、7、10、12、13、14、15、16煤层，其中3、7、10、14、15煤层在赋煤区域内为全区可采煤层；5、6、12、13、16煤层在赋煤区域内为大部可采煤层。

3.下含煤段（J2x1）含12层煤次要含煤段，该段含大于0.30m的煤层共14层，编号煤层12层，煤层编号分别为18—29煤层，其中可采煤层8层，分别为18、19、20、22、25、26、28、29煤层，其中25、28、29煤层在赋煤区域内为全区可采煤层；18、19、20、22、26煤层在赋煤区域内为大部可采煤层。界系统组段（亚组）代号厚度（m）平均新生界第四系

Q0.85-33.9810.43新近系上新统葡萄沟组

N2p4.26-188.8053.75侏罗系中侏罗统头屯河组

J2t

118.73西山窑组

J2x102.96-912.05419.21下侏罗统三工河组

J1s

53.96古生界石炭系上统梧桐窝子组

C2wt5982南湖矿区地层简表

（四）煤炭种类按中国煤炭分类国家标准，煤炭分为15类，南湖矿区主要为长焰煤CY,少量不粘煤及。

中国煤炭分类国家标准

三、地面钻探在煤田勘探中的作用（一）成煤概述

（二）煤田勘查的四个阶段（三）煤炭资源储量（四）南湖矿区储量划分

（五）地质补充勘探

（一）

成煤概述我国五个主要聚煤期：石炭纪(C)聚煤期、二叠纪(P)聚煤期、早中侏罗世(J1)聚煤期、晚侏罗(J2)至早白垩世(K1)聚煤期、晚白垩(K2)至始新世(E2)聚煤期，其中又以石炭纪、二叠纪聚煤强度最大。根据煤化程度和工艺性能指标将煤分为14大类，见表2。新疆中生代聚煤期在各含煤盆地内发育上三叠统(T3)煤层和中下侏罗统(J1、J2)煤层，在准南煤田、托里—和什托洛盖、准东煤田和吐哈盆地等，煤层主要产于侏罗系八道湾组和西山窑组含煤地层内，一般属低灰、低硫长焰煤、不粘结煤和气煤；在伊犁盆地，焉耆煤田和塔北地区等，煤层主要产于塔里奇克组和克孜勒努尔组含煤地层内，一般属低灰，低硫气煤和长焰煤；在乌恰煤田、塔里木盆地南部、西南部地区，煤层主要产于康苏组和杨叶组含煤地层内，属不粘结煤、气煤、贫煤，见表3。中侏罗统下部下侏罗统下部上三叠统托里—和什盖煤田—和什盖煤田西山窑组：河流沼泽相，砾岩，砂岩，泥岩与煤互层。厚150-545m150-545m。江河组：河流湖泊相，粉砂岩夹砂岩。厚19-288m19-288m。八道湾组：河流沼泽相，砂岩，泥岩，煤互层。厚14-428m。14-428m。郝家沟组：河流，湖泊相，砾岩，砂岩，粉砂岩，夹泥灰岩。厚50-300m。50-300m。伊犁盆地水西沟上亚群，宾湖，沼泽相，泥岩，砾岩，煤。厚0-70m。0-70m。水西沟下亚群组，滨湖沼泽相，砂岩，泥岩，煤。厚500-611m。500-611m。水西沟下亚群：湖泊沼泽相，粉砂岩，泥岩，煤。厚220-524m。220-524m。郝家沟组：山麓洒流相，砾岩，砾岩，砂岩夹粉砂岩。厚60-300m。60-300m。准南煤田西山窑组：湖泊沼泽相，砂岩。粉砂岩，泥岩，煤互层。厚168-960m。168-960m。江河组：滨湖~湖泊相，砂岩，粉砂岩，下部夹红色泥岩。厚175-716m。~湖泊相，砂岩，粉砂岩，下部夹红色泥岩。厚175-716m。八道湾组：河流沼泽相，砂岩，泥岩，夹菱铁矿，煤。厚239-930m。239-930m。郝家沟组：河流，滨湖相，砂岩，粉砂岩，夹砾岩，砂砾岩。厚60-700m60-700m吐哈盆地西山窑组：湖泊沼泽相，砂岩，粉砂岩，夹砾岩和煤层。厚168-960m。168-960m。江河组：湖泊相，含菱铁矿结核，粉砂岩夹砂岩。厚100-480m。100-480m。八道湾组：滨湖沼泽相，砂岩，粉砂岩，砾岩夹煤。厚337-539m。337-539m。郝家沟组：河流相，砾岩，砂岩，夹粉砂岩，泥岩。厚0-300m。0-300m。准东煤田西山窑组：湖泊沼泽相，砂岩，泥岩，煤互层，夹菱铁矿。厚262-500m。262-500m。江河组：滨湖，湖泊相，砂岩，粉砂岩互层。厚30-253m。30-253m。八道湾组：河流相，砾岩，砂岩，夹粉砂岩，泥岩。厚14-428m。14-428m。郝家沟组：河流湖泊相，砾岩，砂岩，粉砂岩，夹泥灰岩。厚0-200m0-200m。焉耆煤田塔什店组：湖泊沼泽相，砂岩，粉砂岩，炭质泥岩，夹煤层。厚400m以上。400m以上。哈满沟组上段：河流三角洲相，砾岩，砂岩，夹粉砂岩。厚90-100m90-100m。哈满沟组下段：滨湖沼泽相，砾岩，粉砂岩，炭质泥岩，煤。厚79-100m79-100m。郝家沟组：山麓，河流相，砾岩，砂岩，夹粉砂岩，厚145-300m145-300m。塔北地区克孜勒努尔组：上段湖泊沼泽相，砂岩，粉砂岩，炭质泥岩，煤。厚65-730m。下段湖泊沼泽组，泥岩，砂岩夹炭质泥岩，煤层。厚215-740m65-730m。下段湖泊沼泽组，泥岩，砂岩夹炭质泥岩，煤层。厚215-740m。阿合组：河流三角洲相砂岩夹砂砾岩。厚140-300m140-300m。塔里奇克组：河流沼泽相，砾岩，砂岩，粉砂岩夹煤，厚55-579m55-579m。黄山街组：湖泊相，河流相，砂岩，含砾砂岩，粉砂岩夹砾岩，炭质泥岩，叠锥灰岩。厚147-748m。147-748m。乌恰煤田扬叶组：泻湖沼泽相，黑色泥岩，粉砂岩泥岩，夹煤块垒。厚98-1230m98-1230m。康苏组，滨湖沼泽相，砾岩，粉砂岩夹泥岩，煤。厚148-1033m148-1033m。沙里塔什组：山麓相，砾岩，夹砂砾岩，砾径0。1-1m，厚1314-1815m0。1-1m，厚1314-1815m。塔西南及西昆仑地区扬叶组：河流，湖沼相，砂岩，粉砂岩，泥岩，夹煤层。厚98-1230m98-1230m。康苏组：河流相，砾岩，砂岩夹泥岩和煤层。厚10-600m10-600m。沙里塔什组：山麓河流相，砾岩，砂岩，厚0-124m。0-124m。塔南及阿尔金地区滨湖沼泽相，砾岩，砂岩，粉砂岩，泥岩，夹煤层。厚300m以上300m以上。山麓河流沼泽相，砾岩，砂岩，炭质泥岩和煤。厚500m以上。500m以上。表3新疆主要含煤地层特征表(二)、煤田勘查的四个阶段

根据《煤、泥炭地质勘查规范》规定，我国固体勘查工作统一划分为预查、普查、详查和勘探4个阶段。

1.预查：应在煤田预测或区域地质调查的基础上进行，其任务是寻找煤炭资源，预查的结果，要对所发现的煤炭资源是否有进一步地质工作价值做出评价。以一定的地质基础（含煤的区域性、岩性岩相和构造等）和找煤标志（煤层露头、煤屑和风化产物）为指导，使其建立在科学可靠的基础上，并把工作重点放在最有希望的含煤远景区。

2.普查是在预查的基础上，或已知有煤炭赋存的地区进行。普查的任务是对工作区煤炭资源的经济意义和开发建设可能性做出评价，为煤矿建设远景规划提供依据。在进行详细的地表地质研究和地质填图的基础上，对深部含煤情况及构造变化用少量钻孔进行控制性的揭露。普查线间距一般为1000m～3000m。3.详查：是为矿区总体发展规划提供地质依据。凡需要划分井田和编制矿区总体发展规划的地区，应进行详查；凡不涉及井田划分的地区、面积不大的单个井田，以及不需编制矿区总体发展规划的地区，均可在普查的基础上直接进行勘探，不出现详查阶段。详查线间距一般为1000m。4.勘探（精查））是在地质普查和详查的基础上进行的。勘探的任务是为矿井建设可行性研究和初步设计提供地质资料。勘探一般以井田为单位进行。勘探的重点地段是矿井的先期开采地段。勘探成果要满足确定井筒、水平运输巷、总回风巷的位置，划分初期采区，确定开采工艺的需要；要保证井田境界和矿井设计能力不因地质情况而发生重大变化，保证不致因煤质资料影响煤的洗选加工和既定的工业用途。

我国现行的煤矿床勘查的钻探工程基本线距要求一般根据最主要地质因素是地质构造复杂程度和煤层稳定程度这两个指标，见表6、表7。表6构造复杂程度类型钻探工程基本线距表表7煤层稳定程度类型钻探工程基本线距表38

（三）煤炭资源储量

截至2013年底，我国查明煤炭资源储量1.48万亿吨。山西、内蒙古、陕西、新疆、贵州、宁夏等6省(自治区)，占全国煤炭资源总量的82.8%。。新疆煤炭资源丰富，位居我国前列，煤炭资源预测远景储量2.19万亿吨，探明储量2485.33亿吨，占全国的40%以上，见表4。含煤区独立煤田预测储量探明储量准格尔地区准东煤田33591646.07

准南煤田2110279.06

和什拖洛盖煤田108263.05

准西北煤田777

哈土-巴里坤地区-巴里坤地区吐哈煤田5748442.67

三塘湖煤田1359

西天山地区（伊犁凹陷）伊犁盆地479825.74

尤鲁都斯煤田9670.13

焉耆煤田1388.46

库m什煤田m什煤田2640.06塔里木北缘地区库拜煤田33520.09

孔雀河煤田1037表4新疆煤炭资源储量分布

储量是基础储量中的经济可采部分，又可分为可采储量（111）、探明的预可采储量（121）及控制的预可采储量（122）3个类型。经过详查或勘探，达到控制的和探明的程度，在进行了预可行性或可行性研究后，经济意义属于经济的或边际经济的那部分矿产资源，可分为3个类型，探明的（可研）经济基础储量（111b），探明的（预可研）经济基础储量（121b）、控制的经济基础储量（122b）。自普查至勘探，地质可靠程度达到了推断的至探明的，但可行性评价工作只进行了概略研究，尚分不清其真实的经济意义的那部分。可细分为3个类型：探明的内蕴经济资源量（331）、控制的内蕴经济资源量（332）、推断的内蕴经济资源量（333），见表5。表5中国煤炭资源储量

（四）南湖矿区储量划分

南湖矿区经勘探工作查明的矿产资源总量250249万吨，其中探明的经济的基础储量（111b）52844万吨；控制的经济的基础储量（122b）资源总量77540万吨；推断的内蕴经济的资源量（333）119865万吨。先期开采地段内的矿产资源总量（111b+122b+333）80357万吨，其中探明的经济的基础储量（111b）52834万吨，控制的经济的基础储量（122b）15919万吨，推断的内蕴经济的资源量（333）11604万吨。

（五）地质补充勘探

地质补充勘探是在已进行过勘探的矿床，或在进一步工作以及在矿山设计、基建、开采过程中，发现矿体形态、规模、产状、连续性、矿石质量的某些方面有重大误差，或矿山开采的水文和工程地质条件有重大遗漏时，对某一方面所进行的专门性地质勘探工作。补充勘探主要是重新评定新发现或勘探程度不足的可采或局部可采煤层；解决矿井改、扩建和开拓延深工程设计中存在的地质问题；提高延深水平高级储量的比例。因延深水平高级储量比例达不到规定标准，不能满足设计需要必须进行矿井补充勘探。四、钻探在矿井防治水中的作用（一）地面钻探在水文地质勘探中的作用

（二）井下钻探在矿井防治水中的作用（三）煤矿井下钻探设备（四）南湖相邻矿井防治水简介（五）水文地质补充勘探四、钻探在矿井防治水中的作用

（一）地面钻探在水文地质勘探中的作用在矿区水文地质勘查中，水文地质钻探是最主要、最可靠的手段。水文地质钻孔除了可以直接揭露地下水（含水层）外，还可以兼做取样、试验、开采和防治地下水的作用。因此，水文地质钻探具有不可替代性。水文地质钻探的特点有：钻孔结构复杂，施工要求严格，工期长、费用高。水文地质钻探的任务是：1.研究地质、水文地质剖面，确定含（隔）水层的层位、厚度、埋藏深度、岩性、分布状况、空隙性和隔水层的隔水性；

2.测定各含水层中的地下水位，各含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系；3.进行水文地质试验，测定各含水层的水文地质参数，为防治矿井水和开发利用地下水提供依据；4.进行地下水动态观测，预测其动态变化趋势；5.采取水样做水质分析，采取岩样做物理力学性质试验；6.在可供利用的情况下，可做排水疏干孔、注浆孔、供水开采孔和长期动态观测孔使用。1.华北石炭二叠纪煤田的岩溶——裂隙水水害区；2.华南晚二叠纪煤田的岩溶水水害区；3.东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；4.西北侏罗纪煤田的裂隙水水害区；5.西藏、滇西中生代煤田的裂隙水水害区；6.台湾第三纪煤田的裂隙—孔隙水水害区我国煤矿水害类型及分布

矿区水文地质工程地质勘查和环境地质调查评价应与矿产地质勘查工作阶段相适应，分为普查、详查和勘探三个阶段。

普查阶段：结合矿产普查进行，对于已进行过区域水文地质工程地质普查的地区，其资料可直接利用或只进行有针对性的补充调查，大致查朗工作区的水文地质工程地质和环境地质条件。

详查阶段：基本查明矿区的水文地质工程地质和环境地质条件，为矿床初步技术经济评价、矿山总体建设规划和矿区勘探设计提供依据。

勘探阶段：详细查明矿区水文地质工程地质条件，评价地质环境，为矿床的技术经济评价及矿山建设可行性研究和设计提供依据。各个阶段的水文地质工作如表8。

工程量类型项目孔隙充水为主的矿床裂隙充水为主的矿床

简单中等复杂简单中等复杂水文地质测绘比例尺普查，详查1∶50000～1∶10000

勘探1∶10000～1∶2000钻孔简易水文地质观测与普查，详查全部钻孔编录孔占地质孔的比例%勘探10～2030—4050～6030～4050～6070～80水文地质剖面敷（条）详查0～11～22～40～l1～22～3

勘查1～22～34～61～22～33～5加深揭露底板充水含水层钻孔（个）详查、勘探

各水文地质剖面不少于3孔分层静止水位观测孔数（个）详查、勘探全部水文地质孔

全部水文地质孔抽水试验单孔（个）详查

2～33～5

1～22～3

勘探0～2

0～21～22～3

多孔（组）详查

2～3

1～2

勘探

1～2

1

群孔（组）详查

勘探

1～2

1水动态长期观测地表水（处）详查

根据查明水文地质条件，矿坑涌水量计算和水源地选择的需要，选代表性地段设站

勘探根据实际需要对详查阶段各站取舍和补充

钻孔（个）详查

3～55～73～57～10

勘探

根据需要对详查阶段钻孔取舍和补充根据需要对详查阶段钻孔取舍和补充

井泉（个）详查、勘探根据实际需要选择代表性点

勘探坑道或生产矿井详查，勘探勘探坑道和主要生产矿井设排水量观测站，简单矿区可省略

水化学样、细菌检验样详查、勘探可作水源地的井、泉、地表水按丰、枯季取样水化学分析样普查，详查、勘探代表性水点，以控制地表水，地下水，水化学类型为原则地面物探普查、详查、勘探根据需要布置钻孔水文物探测井详查、勘探水文地质孔应进行气象观测详查、勘探远离气象台站的矿区，气象变化大时，应建立临时性的降水，气温观测站表8孔隙裂隙充水为主的矿床水文地质工作基本工程量表

（二）井下钻探在矿井防治水中的作用

工作原则《煤矿防治水规定》要求，井下水害防治需满足“三专”要求、“十六字原则”、综合利用“五项措施”。三专十六字原则五项措施技术人员、探放水设备、探放水队伍预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采防、疏、堵、排、截1.井下水害防治规定

（1）探放水工程实施采掘工作面遇有下列情况之一的，应当进行探放水：

（1）接近水淹或者可能积水的井巷、老空或者相邻煤矿（2）接近含水层、导水断层、暗河、溶洞和导水陷落柱（3）打开防隔水煤（岩）柱进行放水前（6）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带（4）接近有出水可能的钻孔、接近水文地质条件复杂的区域（5）采掘破坏影响范围内有承压含水层或者含水构造、煤层与含水层间的防隔水煤（岩）柱厚度不清楚可能发生突水（5）接近有积水的灌浆区、接近其他可能突水的地区2.探放水钻孔施工管理专业技术人员编制设计地测、通风、总工程师审批技术人员编制、审批措施专业探放水钻机施工开孔、下置套管、注浆、耐压试验、收尺、封孔、测斜等关键现场验收3.主要水害治理钻探方案（1）超前探放超前分析积水标高、积水深度、积水范围，划定探水线、探水警戒线，根据积水情况、相邻采掘工程位置关系等设计探放水钻孔，钻孔一般成扇形或半扇形针对积水低洼点进行布设。（2）循环探查综合考虑含水层厚度、水压、位置等情况设计钻孔，钻孔成组、压茬布设，留设足够的超前距、帮距。该类钻孔布置方式可用于水文地质条件探查、疏水降压、注浆改造等方案。4.探放水钻孔施工工艺

（1）一般探放水钻孔施工钻孔施工采用立轴式钻机或煤矿用全液压坑道钻机施工。采用二级或三级结构，孔口安装控水闸阀、瓦斯抽放装置及带水压表的三通等。一般探放水钻孔二级结构示意图一般探放水钻孔三级结构示意图开孔下入承压套管注浆养护、耐压试验钻进至终孔全孔扩孔下入护壁套管一般探放水钻孔施工流程

（2）高压探放水钻孔钻孔采用煤矿用全液压坑道钻机施工。钻孔采用三级结构，孔口安装控水闸阀、防喷、反压装置（对旋闸阀）、瓦斯抽放装置。对旋闸阀采用高压液控，在孔内出现异常时可以迅速关闭锁紧钻杆，起到防喷、反压作用。高压探放水钻孔三级结构示意图开孔下入带勒骨护壁套管注浆养护钻进至终孔高压探放水钻孔施工流程安装孔口装置钻进并下入承压地质套管注浆养护、耐压试验

（3）套管注浆工艺注浆采用“内注外返”及空间补充注浆相结合的方式。

A.套管口安装截止阀，由截止阀向孔内注浆，至孔壁球阀返浆停止；

B.由套管壁与孔壁间导气管及球阀向孔内补充注浆，至设计压力。

C.存在跑浆时，采用间歇性注浆或浆液凝固后重新扫孔再次补充注浆。套管注浆封孔结构示意图5.高压探放水安全施工

（1）高压探放水钻孔要按要求固管，做好孔口防控，采用“专用钻机”施工，这里的“专用钻机”我们可以理解为“分体操作控制、两处夹持钻杆”的坑道钻机。新集一矿西副井区域地质及水文地质条件较为复杂，直接充水水源为1煤顶板砂岩水，在井底施工注浆孔时实测水压6Mpa。此处探放水较为成功，最大初始水压5.3MPa，放水7万多方，其施工工艺如下：

A.套管采取夹皮注浆与管内全带压二次注浆固管。

B.采用分体操作控制的ZYW3000型全液压坑道钻机施工。

C.使用控水闸阀、防喷三通，尤其是成功使用了FZ7.8-10型液压防喷器（属于半封闭单闸板防喷器，见图10）进行孔口防控。采用多元素化学泥浆护孔。FZ7.8-10液压防喷器实物图

（2）高压探放水钻孔瓦斯防喷高压探放水、防控高压水、防范孔内瓦斯，国投新集二矿1煤灰岩探放水发生瓦斯强喷现象就是例证。国投新集二矿太原组地层由12层灰岩和砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。2201采区目前累计施工1煤底板探水孔179个，18个发生喷孔，其中2201底板巷联巷探放1煤底板太灰水钻孔施工过程中出现瓦斯强喷，虽然孔口采取高压闸阀、对旋闸阀防喷措施，但喷出14米远，喷坏探头，喷出持续15分钟，瞬间喷瓦斯200m3/min，超限26分钟（T2探头最大达1.64%）,阶段抽放瓦斯两万多方，喷出强度之高，瓦斯量之多，安全威胁之大，极不利于矿井安全生产。

（三）煤矿井下钻探设备钻探装备可分为两类，即钻机类和泵类；钻机类大致可分为立轴式钻机、液压式钻机、和气动式钻机三种。泵类大致分为气动泵和电动泵两种。1.立轴式钻机

系列：ZLJ系列（目前两淮地区常用）

类型：ZLJ85O、ZLJ850B、ZLJ2000D、ZLJ4000、ZLJ4000D等；适用：本钻机用以煤矿井下钻探瓦斯抽（排）放孔、注浆防灭火孔、煤层注水孔、防突卸压孔、地质勘探孔及其它工程孔。适用于岩石坚固系数f≤10的各种煤层、岩层。也可用于地质、水电工程地质勘探取芯或坝基灌浆等作业。

主要结构：主机和动力机，主机包括：离合器、变速箱、卷扬机、回转器、卡盘、机架和液压系统。特点：体积小、便于挪移搬运，采用齿轮式转动相对扭矩大。缺点：机械传动、接头多，不便于维修。主要参数(ZLJ4000型)：额定转矩4000Nm、最大给进力40KN、钻进深度500m、开孔直径300mm终孔直径110mm。

2.液压式钻机

系列：ZYW和ZDY系列（目前两淮地区常用）；

类型：ZYW2800、ZYW3000、ZYW3200、ZYWL4000S型和ZDY2300、ZDY2800、ZDY3000、ZDY3200S型等；

适用：主要用于煤矿井下钻探瓦斯抽（排）放等顺层（穿层）钻孔、注浆防灭火钻孔、煤层注水孔、防突卸压孔、地质勘探孔及其它工程孔等。适用于岩石坚固系数f≤12的各种煤层、岩层。履带钻机不仅适用于钻场施工，更有利于在巷道内挪移频繁的地点施工，行走方便，节约时间和人员。

主要结构：主机和泵站，主机包括：胶套卡盘、变速箱、夹持器、导向套、机架和液压系统。特点：分体式操作简单、安全、方便；可无级调速、钻进效率高。缺点：全液压系统快换接头多，易渗（漏）油。主要参数(ZYW3000型)：输出转矩73N.m、给进力110kN、钻孔深度350m、开孔直径94-113mm、终孔直径94（113）mm、主轴通孔直径78mm

主要结构：由主（副）履带车、操作台、油箱动力总成、动力头、夹持器、机架和液压系统等。优点：履带底盘搭载钻机主体，整机具备自行走能力，方位角、倾角、水平高度调节均为液压自动调节安全、方便；可无级调速、钻进效率高。缺点：全液压系统快换接头多，易渗（漏）油。主要参数(ZYWL4000S型)：输出转矩1000-4000N.m、给进力100kN、钻孔深度400m、开孔直径113-153mm孔直径94（113）mm、主轴通孔直径78mm;ZYWL4000S型履带钻机

钻机组成—主履带车部分

动力头蜗轮蜗杆回转器夹持器履带车导向套支撑旋转机架防侧翻支腿

主要结构:钻架、动力水龙头、主推油缸、拉杆、机械手、反转架、小吊车、平车、导轨等。优点：钻井过程安全、高效准确。缺点：体积相对较大，安装、固定不便。适用：用于各类竖井、斜井的钻凿工程中。主要参数(ZFY1.2/120型)：导孔直径230-250mm、扩孔直径0.9-1.2m钻孔深度不小120m、钻杆规格￠176*1000mm、钻孔倾角60-90°。ZFY1.2/120型液压反井钻机3.气压式钻机系列：ZQJC系列类型：ZQJC-920/10.0S型适用：适用于浅孔（低于5米）施工，如探测地质构造煤层、探放水、抽放瓦斯、煤体注水、卸放压力孔、巷道贯通超前孔、巷道锚杆支护孔及其它特殊用途。主要结构：回转机构、进给机构、马达、减速箱、立柱、导轨、托盘、拉杆、支架组成。特点：支架由高性能型材制成，具有质量轻、移动方便、体积小、效率高、结构简单、维修方便。缺点：稳固性差、钻进排渣不便。主要参数：工作压力0.4-0.63MPa、额定转矩860-960N·m、额定转速95-115r/min、输出功率8.5-11kW、启动转矩1160-1300N·m、负荷耗气量11-13m³/min。气压式钻机

4.泵类设备

系列：ZBY（注浆泵）、BW（泥浆泵）系列类型：ZBY3/16、ZBYSB120/17、2ZBQ30/3、BW型等适用：适用于含瓦斯煤矿、建井以及井下防水工程的注浆加固，也可用于隧道开凿与维护，修建水坝、大型桥梁、高层建筑的基础处理和各类地下工程等注浆加固用。主要结构：电动机、联轴器、油泵油箱、缸体、换向机构、排吸浆管。特点：具有四挡速度、一种缸径，能提供四种排量。通过三通阀，还可作流量的微量调节。该泵采用组合式结构，易于组装和分解。缺点：流量相对较小，缸体活塞易磨损。主要参数：公称流量3（50L/min）m3/h、公称压力16MPa、额定压力20MPa、公称排量63mL/r、额定往复次数20min-1泥浆泵

主要结构：管架、气缸、活塞端盖、联接箱、液缸、换向阀等。特点：该泵压缩空气作为动力，体积小、重量轻、不超载等特点。缺点：外露管件易损坏，对空气清洁度要求高，滤清器易堵塞。适用：适合煤矿井下中短距离大流量充填或是高压小排量稳压注浆工况。也可用于地铁、隧道、水利、建筑等注浆防水加固工程，特别适合高浓度将夜的注浆。主要参数：额定供气压力0.4MPa、出浆压力3MPa、排量18L/min、行程125mm、柱塞直径75mm、耗气量≤0.7m3/min。2ZBQ30/3型气动注浆泵

煤矿是高危行业，时刻受水害的危害，在现代煤矿生产中，由于回采深度的增加，矿井浅部采空区形成大量积水，严重影响煤矿安全生产，要建立完善矿井水防治体系与制度，建立专业的打钻队伍，研究应用钻探、物探、化探相结合的工艺，施工防治水钻孔工程，积极树立钻尺重于进尺的理念，防大事故，除大隐患，极力本安型矿井。承压水潜水上层滞水大气降水顶板水底板水周边水1.自然充水水源地表水松散孔隙地下水基岩裂隙地下水碳酸盐岩岩溶地下水封孔质量不佳钻孔地面岩溶塌陷带

顶板冒落裂隙带底板矿压破坏带底板水压导升带

2.人为充水通道顶板抽冒带顶板切冒带

（四）南湖相邻矿井防治水简介1.徐矿防治水介绍111801工作面设计为200m×1800m，开采煤层为18煤层。工作面的直接充水含水层段为18煤以上砂岩、砂砾岩含水层段。区内含水层厚度71.22m～76.89m，平均厚74.99m，裂隙发育，透水、含水性较好，自然水位约+433m，为煤层顶板直接充水的中等富水性含水层。根据经验公式计算得出导水裂隙带发育高度为17～25m。根据已有经验可知，3m采厚情况下导水裂隙带会波及到上覆含水层。

为解决工作面顶板充水含水层对工作面回采的影响，徐矿聘请新疆煤炭设计研究院有限责任公司对111801工作面进行疏干水工程，该工程采用由地面及工作面打钻放水疏干。

（1）地面降水疏干工程地面疏降孔的布设集中在开切眼附近，疏降水管井共3眼，其直径Ф=300mm、深H=250m，单井设计疏干水量80m3/h，静水位埋深60m，估计最大水位降深可达70m。选用3台250QJ80-20×10型井用潜水泵(Q=80m3/h，H=200m，N=75kW），每台配240m长扬水管（采用DZ40型Ф108×4.5无缝钢管）。地面集水管路共3条，选用1.6Mpa的De250×22.7聚乙烯(PE)和管，管道总长度约2340m，覆土1.50m直埋敷设，电热熔连接。

（2）井下降水疏干工程首采面井下疏放工程与首采区的巷道施工同步进行：沿巷道施工方向，每100米（约10天）间距同步施工一个放水孔，并进行疏放水工作。疏放孔的布设采用巷道外侧布设钻窝的方式，并在一个钻窝内施工2个疏放孔，进行高强度的疏放。1号孔和2号孔与巷道夹角45°、设计仰角60°，其中：1号疏放孔为疏放加强孔，对施工后方的含水层进行疏放，并与后方钻窝内的疏放孔进行叠加影响，加强疏放效果；2号疏放孔为施工前方超前预疏放孔，对巷道施工方向的含水层进行预疏放。两个钻孔与前后钻窝内钻孔形成最大控制范围及叠加影响。两条顺槽总共施工钻场34个，68个疏放孔。每个疏放孔长100m，直径108mm。在每个钻场外边缘，向外施工一个L×B×H为1.5m×1.5m×1m的储水池，采用混凝土支护。首采面井下疏放工程布设示意图地面疏降孔布设平面图2.神华煤矿防治水介绍（1）1301、1303、1305工作面相对位置关系1303辅助运输顺槽上距1301（首采工作面）采空区18.6m，掘进方向与采空区平行，1303胶带运输顺槽上距1301采空区260m，掘进方向与采空区平行，1305辅助运输顺槽上距1303采空区31.5m，掘进方向与采空区平行。（2）1303工作面受水害威胁情况影响1303工作的充水水源主要为3煤层顶板砂、砾岩水、1301老空积水、1303采空区离层水及1号水文异常区，20-2、18-2孔钻孔水，为确保1303辅运顺槽施工的安全，必须对进行探放。

（3）各充水水源情况A.主要含水层Ⅴ1含水层：岩性以灰白-灰色中粗砂岩、砂砾岩为主，多为钙泥质胶结，一般厚度4-20米，平均厚度9.38米。该层一般呈厚层—巨厚层状，局部为4-5个单层组合，分析1301两次涌水异常均为顶板破坏形成导水裂隙导通该含水层所致，其中最大一次涌水量达到165m³/h。Ⅴ2含水层：由于2煤层的不稳定性，也造成了该含水层的不稳定，含水层平均厚度在1.0-5.0m之间，局部可达17.6m，一般为1-2个砂岩层。Ⅴ3含水层：该含水层是3煤层的直接充水含水层，下距3煤顶板约90-120m，岩性为粗、中砂岩，厚度约为30m，裂隙发育，为弱含水层。B.采空区积水1301采面为本矿首采工作面，开采煤层为3煤层，平均厚度5.77m，煤层倾角7-12°，周边均为实炭区，未开采。走向可采长度1360m，标高187.0-255.0m。截止2013年7月31日采空区面积329203m2，预计空区积水面积19841m2，积水上限最大标高+197.8m，积水下限最低标高+187.8m，水头差≤10m，静水压≤0.1MP，充水系数0.35，积水量最大约25000m³左右。3煤单向抗压强度6.6MPa，单项抗拉强度0.2MPa，剪切强度0.9MPa，通过对比，水压远小于煤柱“三力”数据。C.1303采空区离层水及1号水文异常区（侏罗系中统西山窑组上段）底部砾岩含水层下部为“三软”岩层，软岩中赋存不连续的砂岩透镜体，工作面采空冒落后，砂岩含水层下部软岩逐渐出现离层，上部含水层水逐渐进入离层的孔隙、裂隙中，进