范家村煤矿疑似区域储量挖潜研究与应用

第53卷第4期煤炭工程
COAL ENGINEERING Vol.53，No.4
doi ：10.11799/ce202104013
范家村煤矿疑似区域储量挖潜研究与应用
王新民
(内蒙古蒙泰集团有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000)
摘要：蒙泰范家村煤矿资源储量逐年减少，生产衔接较为紧张，主采4-1煤层已进入回采末 期。

地面物探资料显示，矿区东北部存在疑似老窑采空区。

为探明该疑似老窑采空区范围及积水情 况，解放疑似老窑采空区压覆煤炭资源，提高矿井资源回收率，结合井下采掘现状，研究制定了地 面钻探、井下物探和钻探三者相结合的探查方式。

探查结果显示，疑似老窑采空区范围大大缩小，增加了原设计工作面的走向长度，缓解了矿井生产衔接紧张的局面，延长了服务年限，可实现更多 的经济效益。

关键词：疑似区域；储量挖潜；地面钻探；井下物探
中图分类号：TD177. 3 文献标识码：A文章编号：1671-0959(2021)04-0062-04
Potential tapping of suspected regional reserves in Fanjiacun Coal Mine
WANG Xin-min
(In ner Mongolia Mengtai Group Co. ,Ltd. ,Ordos017000, China)
A b stract：Fanjiacun Coal Mine is short of resources and production succession is tense. The miners main mining seam, 4-2
coal seam, has entered the end mining period. According to the surface geophysical data, there is a suspected goaf in the northeast of the mining area. In order to find out the range and water accumulation in that area, recover the coal resources under the suspected goaf and improve the recovery rate of the mine, combined with the current situation of the underground mining, the exploration method combining surface drilling, underground geophysical exploration and drilling is proposed. The exploration results show that, the range of goaf is much smaller than expected, so the working face length is increased along the strike, tense succession of the mine production is relieved, and service life of the mine is prolonged, creating more economic benefits for the mine.
K eyw ords：suspected area；potential tapping of reserves；surface drilling；underground geophysical prospecting
内蒙古鄂尔多斯煤炭资源丰富，但随着开发程 度和开采强度的不断加大以及不同时期探查程度的 不足，导致部分生产矿井开采范围收缩、煤炭资源 减少，造成了井下开采布局不合理、矿井生产衔接 紧张等问题。

因此，加强对煤炭资源的保护和合理 开发利用[1，2]，加大储量挖潜力度[3],是煤炭企业可持续发展、增加效益的重要途经之一。

目前，储 量挖潜工作多开展于资源枯竭型矿井[4]，主要挖潜 手段是对边角余煤块段及其它各类煤柱最大限度的 回收。

而对于疑似老窑区域，目前一般确定的范围 都比较保守，即多数大于实际范围，采取的主要手 段为留设防水、防火保护煤柱，不进行开采。

通过分析蒙泰集团范家村煤矿资源现状，针对疑似区域、采用先进的勘测技术和科学的论证方法[5M5]，进而 更准确的确定老窑的区域，既有利于井下采区与工 作面布置的调整，更使储量挖潜工作取得可观的成 果。

用具体实例验证了储量挖潜工作的可行性，以期为矿井不同时期探查的疑似区域储量挖潜起到示 范作用。

1矿井概况
范家村煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜区 北郊东胜煤田万利矿区，行政区划隶属于鄂尔多斯市 东胜区铜川镇管辖。

矿区面积10.0276km2,开采方式
收稿日期：2020-04-25
作者简介：王新民（1964—)，男，河北唐山人，硕士，高级工程师，主要从事煤炭生产、技术、安全管理工作，E-m ail: 860391114@ 。

引用格式：王新民.范家村煤矿疑似区域储量挖潜研究与应用[J].煤炭工程，2021，53(4): 62-65.
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2021年第4期 煤炭
为地下井工开采，采用长壁式综合机械化采煤法。

矿 井设计生产能力120万t/a,2012年9月，内蒙古自 治区煤炭工业局核定矿井生产能力240万t/a。

2矿井储量挖潜背景
范家村煤矿主要开采煤层为2-2中、4-1煤层，下组煤5-1及6-2中煤层相关手续正在办理中。

矿 井目前一水平2-2中煤层已回采完毕，4-1煤层只 剩下北翼采区，由于建筑物、公路、河流等地表设 施压煤较多，可采储量大幅减少，生产衔接十分紧 张。

因此，深人开展矿井储量挖潜，加大对矿井异 常区域探查与资源回收力度，增加可采储量，延长 矿井服务年限，对范家村煤矿生产衔接以及效益提 升等极其重要。

原设计范家村煤矿2119工作面位于二水平北翼 采区井田北边界，工作面设计推进长度1809m,工 作面长度216.8m,平均采高4.0~5.4m,含1~2层夹矸。

根据《范家村煤矿采空区综合探测报告》，井田东北角有一处高阻异常区，结论为疑似老窑采 空区，面积约为13.2万m2,如图1所示。

在报告认 定的范围内，2119工作面因疑似老窑区的影响，将 切眼位置设计在距老窑区边界西80m外，工作面设 计推采长度为1410m,使工作面采掘活动在远离疑 似老窑的安全区域。

因此，导致了该工作面可采储 量损失较大。

针对范家村煤矿当前生产衔接紧张、可采储量 大量减少的问题，需要进行储量挖潜，提高矿井原 煤产量，增加矿井服务年限，为企业创造更多的经 济效益；从安全角度出发，需要进一步探明疑似老 窑采空区范围及积水情况等，以保证工作面的安全 掘进和回采。

为此需要对范家村煤矿2119工作面切 眼及疑似老窑区进行组合探査。

3储量挖潜具体措施
根据编制的《范家村煤矿采空区综合探测报告》所述情况，疑似老窑区相关信息明确。

经集团 公司和范家村煤矿相关技术人员共同研究决定，采 取提前地面打钻探测、井下超前物探和钻探多种组 合方式，对掘进巷道进行超前探测。

3.1地面钻探
地面钻探工作委托内蒙古地矿局153地质队进 行施工，共设计6个钻孔，分别布置在原设计工作 面切眼位置、巷道位置和疑似老窑区中央位置，经
生产技术
地质队施工完毕后，6个钻孔终孔位置均在4-1煤 层底板，未揭露疑似老窑区，地面钻孔布置位置如
图1地面钻孔布置位置（m)
3.2井下物探和钻探
在井下2119工作面巷道掘进过程中，首先根据 《范家村煤矿采空区综合探测报告》提供的疑似老 窑区范围，在采掘工程平面图上标注，并确定探水 线和警戒线。

根据《煤矿防治水规定》要求（该项 工作始于2018年1月份，《煤矿防治水规定》尚未 进行更名修订），资料较确切的老空积水边界外推 100m为探水线，再外推50m为警戒线。

为确保安全 生产，从警戒线位置开始进行超前物探、钻探工作。

3.2. 1物探工程
物探工程由西安煤科院采用瞬变电磁及直流电 法两种物探手段进行探测，每次探测有效长度为 80mo
瞬变电磁物探使用的仪器型号为YCS200矿用瞬 变电磁仪和YCS60-F大功率发射机，采用重叠回线 组合装置，边长1.5m的激发和接收正方形线圈，激 发线圈匝数4匝，接收线圈匝数40匝。

供电电流档 为50A，供电脉宽10ms,采样率16#。

每个测点至 少采用32次叠加方式提高信噪比，确保了原始数据 的可靠性。

其原理是在发送回线上供一个电流脉冲方 波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向发射回线法 线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质 体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在 一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过 渡（衰减)过程。

该过渡过程又产生一个衰减的二次磁 场向地质体内传播，由接收回线接收二次磁场，该二 次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。

如按不 同的延迟时间测量二次感生电动势（<),就得到了二 次磁场随时间衰减的特性曲线。

如果没有良导体存在 时，将观测到快速衰减的过渡过程：当存在良导体 时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流
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生产技术煤炭工程2021年第4期
以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度 将变慢，从而发现导体的存在[1°’"，13]。

在该区域每次 进行勘探布置测线3条，每条测线11个物理点，总 计33个物理点。

通过在掘进迎头移动发射/接收线 圈，形成3条超前探测的实测剖面。

每次施工前巷道 距探测点20m范围内不得有积水，且不得存放掘进 机、铁轨、胶带机架、锚网、锚杆等金属物体；巷道 内动力电缆、大型机电设备必须停电，以保证设备信 号不被干扰，确保探测的准确性。

瞬变电磁物探横剖 面和成果如图2所示。

⑷井下瞬变电磁物探横剖面电阻率/(n.m>
迎头(顺层）
(b)井下瞬变电磁物探成果
图2井下瞬变电磁物探横剖面及成果
物探采用YDZ(B)直流电法仪，其工作原理是 以岩石的电性差异为基础，电流通过布置在巷道内 的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间稳定电 场。

电流经过不同的岩层、矿体、水体和地质构造 时，电流场将发生变化，通过电流场的变化规律，可以确定巷道前方不同矿体、水体及地质构造的形 态和规模[14]。

直流电法探测与瞬变电磁相比较，受巷道周边环境影响相对较小。

两种物探方式进行 独立探测，相互验证，为巷道超前钻探设计提供准 确的技术依据。

井下直流电法物探成果如图3 所示。

3.2.2钻探工程
钻探施工根据物探结果进行设计，如果物探结 果没有异常，在巷道内水平扇形布置5个钻孔，巷 道两侧安全外围线控制在20m进行钻探；物探结果 存在高阻或低阻异常区，对异常区进行全方位加密 设计探测，巷道两侧安全外围线控制在20m直到探 清、探明异常区状况为止。

每次设计钻孔止水套管 长度根据《煤矿防治水规定》要求不小于l〇m长度 钻探为80m保持30m前距离，允许掘进距离为50m 与物探距离保持一致。

在超前探放水设计中，钻孔 成扇形布置。

14m
A3A2A1
5 10 15 20 25 303540 45 5055 60 ,6570 7580 85,90 95100
I号高阻异常 2号低阻异常 3号高阻异常
在本次探测的掘进迎头前方探测范围内发现3组异常区，分别为1号高阻异常区，2号低阻异常区和3号高阻异常区。

丨号高阻异 常区在45~50m范围内，2号低阻异常区在62-66m范围内，3号高阻异常区在86-91m范围内c
由于物探异常具有相对性和多解性.建议采用钻探的方式对异常区进行验证，掘进过程中要密切观察巷道水纹地质情况，发 现异常情况及时汇报并采取相应措施
图3井下直流电法物探成果
本次施工共进行超前物探20次，施工超前钻孔 62个，累计钻探长度5120m确保了疑似采空区掘进 安全，以及2119回采工作面的生产安全。

4储量挖潜效果
通过采取井上下钻探、物探相结合等措施，矿 井在该疑似区域储量挖潜工作取得了巨大的成功，大幅度提高了矿井资源的回收率。

本次挖潜工作矿 井将该工作面走向长度增加388m，增加煤量60. 2 万t，实现利润3010万元。

同时缓解了矿井生产衔 接紧张的局面，并为下组煤开采创造了良好条件，预计可解放下组煤资源量约380万t，预测利润1.9 亿元，同时大大延长了矿井的服务年限。

645结语
范家村煤矿疑似老窑采空区的储量挖潜工作，为疑似区域资源的开发、利用以及储量管控，提供 了一种可以参考的方案，在取得良好经济效益的同 时，社会资源效益也得以最大化。

实践表明，针对 疑似老窑区在论证充分、措施得当、保证安全的前 提下，利用现有的先进成熟的技术、方法等，进行 疑似区域的准确探查，进而达到储量挖潜、提高矿 井资源回收率的目的。

内蒙古鄂尔多斯市原有小煤 矿众多，近些年来通过不断的整合，基本告别了小 煤窑时代。

但由于原小煤窑超层越界开采现象严重，
存在大量的疑似区域。

因此针对遗留疑似区域，进
2021年第4期煤炭工程生产技术
一步准确圈定保护范围，优化开采设计，即可为整 个地区煤炭资源的合理、有效开发利用作出贡献。

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