查庄煤矿十三采区含煤地层的构造特征及二维地震勘探

查庄煤矿十三采区含煤地层的构造特征及二维地震勘探

查庄煤矿是一座具有近40年开采历史的老煤矿。越来越多的煤矿可以开采和储存。在可采储量方面，上组煤（山西群）主要被诱导到村庄和建筑物的下游煤炭，下组煤（太原群）不仅受村庄和建筑物的限制，也受高压水的威胁。在这双重因素的限制下，矿山的生产续集变得越来越紧张。现在查庄矿的生产重点已向深部及边角地段转移,十三采区是查庄矿上组煤的最后一个生产接续采区,处在肥城煤田边界断层附近,地质构造比较复杂,勘探程度较低。1矿区概况1.1最大高差84m十三采区位于肥城煤田的西北端,区内地表平坦,地势北高南低,地面高程最小+77.18m,最大为+118.19m,最大高差41.01m。本区为山前平原,普遍为第四系地层所覆盖,表层以粘土为主,夹有数层砂礓层,砂礓层的深度及厚度变化较大,砾石的磨圆度及分选性较差,是典型的山前洪积物特征。1.2叠系山西组和石炭系太原市组肥城煤田为全隐蔽式华北型石炭二叠系煤田地层,直接被新生界地层所覆盖,奥陶系灰岩是煤系地层沉积的基底。其含煤地层为二叠系山西组和石炭系太原组。其中:山西组:厚约90m,以灰白色中、细砂岩为主,夹有灰色砂岩、粘土岩,含有煤2、煤3Ⅰ、煤3Ⅱ可采煤层,其中3Ⅰ煤层比较稳定,为主要可采煤层,厚约2m。太原组:厚约170m,以灰—灰黑色粉砂岩为主。夹有四层薄灰岩和十二层煤,其中煤7、8、9、10Ⅱ为全部可采煤层,煤5、6为局部可采煤层,均受高承压水威胁。1.3西邻农田边界断层十三采区北邻煤田北部边界断层F1-2(H>1000m),西邻煤田边界断层F5(H>200m),东、南受断层F5-1(H=50～280m)和FX(H=30～110m)断层切割与深部十二采区相邻,是查庄井田的一个孤岛采区。2维地震勘探块段十三采区受边界断层的影响,地质条件极为复杂,地质勘探程度较低,在1999年施工过4个地钻孔。在以往的地质报告中,都将该块段储量划为表外D级量。为了查明该区域的煤层赋情况及构造特征,2001年进行了二维地震勘探,通过勘探将该块段的储量级别提升到C级以上。由于受地表环境的制约和二维物探本身局限性的限制,其提供的二维地震勘探资料和实际巷探资料有较大的出入。仅凭这些资料还达不到开发十三采区煤层目的,还需进一步实施地面钻探和井下巷探、钻探来验证物探资料的可靠性性。3补充研究原因和计划3.1fpse构造上加强断层由于二维物探受地形、地震勘探线的布置及地质构造的影响因素较大,对F27断层的控制仅有L2勘探线上一点控制,断层走向基本根据平面要求推断而定,由于它的走向、倾向与外围断层F27相同,故名为F27断层。本次物探虽然否定了下跌断层F6的存在,确立了上爬断层Fx,但对断层Fx的控制也只是推断。在十二采区工作面布置过程中,巷道掘进已经越过物探断层Fx的位置却没有发现,可能其物探位置有所偏移。二维物探虽然测绘出了煤层底板等高线图,但对煤层顶底板岩性、煤层厚度及水文地质情况没有定性说明,对煤层的可采范围也没有正确地圈定。3.2实施计划(1)巷道探究及调查由于十二采区的采场布置已经到达或超过物探断层Fx的位置,且巷道布置在煤层中,掘进成本较低,便于施工,采取以井下巷探为主、井下钻探为辅,结合矿井开采的需要布置巷探,对断层Fx进行勘查。综合考虑各种地质因素,决定在十二采区的3Ⅰ1210机巷、3Ⅰ1214机巷和3Ⅱ1218出口三个地点施工探巷,预计探巷总长200m。用超前钻探查明断层Fx的导水性,如果断层不导水,将直接露Fx断层,控制好其延伸方向,在探巷中利用井下钻探的方法查明断层落差。如果断层导水,将不实施巷探,改为地面钻探。(2)钻孔层位设计在充分研究二维物探资料的基础上,结合以前施工的几个钻孔,设计了三纵一横4条勘探线,以地面钻探的方式来勘探。根据十三区的构造形态,三条纵向勘探线的布置与断层F5-1的走向垂直,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条线。其中Ⅰ与Ⅱ的线距为310m,Ⅱ与Ⅲ的线距为390m,Ⅰ线与Ⅱ线上各布置3个孔,Ⅲ线上布置4个孔,共补打钻孔10个,预计钻孔总深2000m左右。钻探采取分段取芯,终孔层位有7个钻孔(S1-7)设计在3层煤底板;1个钻孔(S8)设计在10Ⅱ层煤底板,将来作为四灰水文观测孔;1个钻孔(S9)设计在五灰中,将来作为五灰水文观测孔;1个钻孔(S10)设计在奥灰中,将来作为奥灰水文观测孔。通过分段取芯直接获取煤层厚度资料及煤层顶底板岩性特征。(3)水层的测量4降低勘探成本这次补充勘探是对二维物探资料的验证,以二维物探提供的地质资料为基础,本着经济、准确、快捷、低成本的思路制定勘探方案。采取井下巷探、钻探先于地面钻探,物探、钻探、巷探相接合,一孔多用,有效地降低了勘探成本,提高了勘探速度。通过综合勘探