赵固二矿区域大型物探断层精准控制技术研究与应用

赵固二矿区域大型物探断层精准控制技
术研究与应用
【摘要】井田区域内大型物探断层，往往是采区划分的重要依据，从而对断层进行勘探、精准控制，并合理留设足够的断层防隔水煤（岩）柱，对矿井储量的合理开发和矿井安全生产起着举足轻重的作用。

【关键词】物探勘探断层
1.矿井现状
焦作矿区是全国著名的大水矿区之一，自解放以来曾发生过上千次突水，而断层突水具有瞬时水量大、补给充沛的特点，造成严重的人员与经济损失。

赵固
大型物探断层，经过矿井多次三维地震探二矿四盘区、五盘区北部存在一条F
17-1
测，该断层倾角、走向、落差变化较大，倾角在52～70°之间，走向延展长度达3500m，走向在60～100°之间，落差0～295m。

矿井四盘区与五盘区为未来10
年的主力接替盘区，为保证矿井安全生产，急需准确探明该断层位置与落差等要素，留设足够防隔水煤柱，为盘区规划提供可靠依据。

赵固二矿西部4条主要大巷位于断层上盘，西风井井筒及巷道靠近该大型断层。

由于断层落差大，造成断煤层与下盘奥陶系灰岩强富水性含水层对接，且奥陶系灰岩水压高
层上盘的二
1
大型物探断层达10MPa，突水危险性大，极易造成意外突水事故。

因此探明F
17-1
位置及走向，是西部主要大巷需留设足够的断层防隔水煤（岩）柱的前提。

然而根据前期矿井西部风井补勘钻孔FB2实际揭露资料可知，该断层实际位置与三维地震勘探位置存在一定的偏差。

利用地面探勘钻孔判断断层位置是最直观、最有效的方法。

利用钻探岩芯识别断层，根据地质钻孔岩芯的岩石特征和结构变化，识别岩芯破碎带的颜色、结构、构造等断层标志，并结合数字测井数据综合确定标志层，从而确定所揭露断
断层实层的位置，并根据相邻钻孔信息进一步确定断层倾角。

因此，为确定F
17-1
际位置，结合赵固二矿地质条件，在综合分析研究以往F
17-1
断层三维地震勘探资
料和矿井生产中在F
17-1断层附近实际揭露资料的基础上，沿F
17-1
断层走向布置地
面钻孔对该断层进行进一步勘查，以取得关于该断层的产状资料，为合理调整断层防隔水煤（岩）柱提供依据，保证矿井安全生产。

2.施工方案
由于钻探和物探均有一定的局限，仅靠单一物探或单一钻探无法满足对大断层属性的准备判断，为使探查工作能够更加的精准有效，发挥其互补性，矿井利用地面区域水害治理钻孔和地面垂直钻孔对F
17-1
断层情况进行探测，并用钻探探测成果和数字测井、精细三维地震勘探数据耦合的办法精确探查断层的位置、落差、水文地质等相关属性，对断层进行准确的控制。

本次勘探采用地面钻探方式进行，施工中使用SMJ5510TZJ15/800Y车载钻机和TXJ-1600型钻机分段配合施工，冲积层段主要由车载钻机负责施工，取芯段由TXJ-1600型钻机施工，基岩段以取芯岩性为主，并结合数字测井数据综合确定标志层，从而确定所揭露断层的位置，并根据相邻钻孔信息进一步确定断层倾角。

根据矿井实际生产所需，结合已有资料显示
的断层展布形态，为探查F
17-1
断层局部关键段准
确位置，本着利用最少的工程量完成探查任务和
地质“三边”的原则，设计沿F
17-1
断层走向布置三条倾向剖面（线），在三条剖面（线）上布置钻孔，用于探查断层位置、走向、倾角等产状要素。

三条剖面（线）分别是A线（A-A’）、B线（B-B’）和C线（C-C’）。

3.钻探及测井情况
F
17-1
断层勘探工程共计施工4个钻孔，20172孔：施工深度855.91m,终孔层
位过L
2灰岩6.47m，其中二
1
煤层断失。

20173孔：施工深度767m,终孔层位过L
8
灰岩5.2m，。

二
1
煤层位于715.55～722.20m，层厚6.65m，距冲积层底15.4m。

20174孔：施工深度1076.68m,终孔层位进O
2灰岩20.28m，二
1
煤层位于952.8～
959.8m，层厚7m。

20175孔：施工深度889.39m,终孔层位进入O
2
灰岩30.42m，
其中二
1
煤层断失。

施工所取得的成果，均不同程度确定了断层的形态展布及产状参数，达到探查目的。

施工钻孔按《煤炭地球物理测井规程》（DZ/T0080-2010）和《煤炭地质勘查钻孔质量标准》（MT/T1042-2007），使用北京中地英捷物探仪器研究所PSJ-1型数字测井仪进行数字测井，测井仪器定期进行了测试、刻度和调校，取得了DLW、DZW、HGG、HG、CJJ共5种参数曲线，煤、岩层解释准确可靠，测井质量合格，共完成工程量3588.98测井米。

为保证钻孔垂直度，施工过程中约每钻进200～300m就进行测斜一次，这为控斜提供了可靠技术支持。

4.F
17-1
断层综述
（1）断层确定原则：①在剖面线附近以钻孔实探所得的数据为准，其中本次勘探钻孔为主，区域治理注浆钻孔为辅。

②在远离剖面位置区尽量尊重矿方原有数据资料。

③在过渡区将实际数据逐渐与原有数据相拟合。

（2）根据本工程4个竖直钻孔实际探查数据，以及F
17-1
探注工程20171孔、区域治理注浆钻孔数据，结合前期三维地震资料分析，本次勘探区域内（赵固二
矿西风井西部500m至-800m水仓附近F
17-1断层走向拐弯处）：①F
17-1
断层为正断
层，落差160～195m，断层倾角约70°，其中在A剖面处落差195m，由两孔实测
确定断层面倾角为71°，在B剖面处落差163m，倾角70°（参照A剖面线实探
断层倾角），在C剖面处落差175m，倾角70°（参照A剖面线实探断层倾角，
综合两孔实际控制倾角范围）；②F
17-1
断层整体形态：自西向东由近EW向转向
N70°E向再转向近EW向。

其中A剖面及C剖面处均为转折端。

（3）不确定性：①上述断层倾角的倾向于本次勘探中A剖面确定的数值，
应用到其它位置可能与实际有出入；②各勘探剖面的断层形态均按理想平面假定，可能与实际不符；③由于A剖面和C剖面之间距离较远，断层走向及支断层分布
存在极大不确定性。

5.效果评价
采用针对性的技术措施，满足对F
断层的探查要求。

物探与钻探方法相结
17-1
合的方式进行探测，探测效果显著，取长补短，从而使地质勘察更准确、更安全、更高效。

物探克服了钻探的成本高、效率低、盲目性等缺点，钻探使探测更精准，
断层的勘探数据分析，准确探明了断层位
大大减少安全隐患的发生。

通过对F
17-1
置后，这为矿井留设足够断层防隔水煤柱提供了坚实依据，同时也有效避免巷道
因留设煤柱不足导致的断层突水事故发生，亦避免了井下施工探断层钻孔喷孔伤
人事故，提高了矿井安全系数，保障了矿井储量的合理开发和矿井安全生产。

参考文献：
[1]煤矿地质断层构造新探索运用
[2]浅谈煤矿井下断层构造对安全开采的影响及防范措施
3。