xx一矿瞬变电磁勘探方案

一矿地面瞬变电磁勘探施工方案

一、概况

一矿位于禹州市东北约8Km，是xx煤田范围内的主要生产矿井之一。矿井始建于1969年，1976年10月投产，设计能力60万吨/年，2006年核定生产能力达到100万吨/年。矿区为北西～南东走向，东西长约8km，南北宽0.35～2.40km，面积约11.043km2，开采二叠系山西组二1煤和二3煤。矿井开拓方式为立井/斜井混合单水平上下山开拓，为瓦斯矿井，通风方式为中央边界抽出式和区域式，相对瓦斯涌出量为2.11m3/t，绝对瓦斯涌出量为4.45m3/min。

二、水文地质背景

Xx岩溶水系统是中国北方一个独立的岩溶水系统，岩溶水赋存于寒武系灰岩的岩溶裂隙中。整个系统面积为1300km2,行政区域上包括登封西部和禹州大部分地区。寒武系碳酸盐岩呈近东西向条带状分布于白沙向斜两翼，出露面积达400km2,埋藏面积900km2。一矿位于白沙向斜的东北部，矿区北、西、南三面环山，为一向东南开阔的“箕形”向斜汇水盆地，也称白沙向斜，矿区位于向斜北翼东北部，总体上为一单斜构造。一矿处在“箕形”向斜汇水盆地的出口处，属区域地下水的强径流排泄区。在一矿西北部和西南部的低山丘陵区，寒武系灰岩和白云岩大面积出露于地表，出露总面积400km2。这里地表岩溶裂隙发育，接受大气降水和地表水的入渗补给，是区内岩溶水直接补给区。在白沙向斜东北翼，岩溶水在西北部灰岩裸露区接受大气降水入渗和地表水渗漏补给后，沿着地层倾斜与地形坡降方向自西北向东南径流，受张堂断层阻隔，岩溶水不能向南径流，而是在山前煤矿区自西向东径流。在白沙向斜西南翼，岩溶水在西部寒武系灰岩出露的低山区，接受降水入渗补给，沿地层倾向和地形坡降方向，自西向东径流。流动过程中，受北东向祖师庙断层、官寨断层阻水作用，大部分岩溶水在山区以泉形式排泄于地表，少量岩溶水继续向东径流。由此导致西部的煤矿（如白庙矿）水文地质条件复杂，而东部的煤矿（如四矿、五矿、六矿等）水文地质条件简单。天然条件下，岩溶水以泉或向第四系孔隙含水层越流方式向外排泄，在目前矿井排水的条件下，岩溶水以矿井排水、人工开采、自流井和泉水等方式排泄。由于矿井长期疏排岩溶水，区域岩溶水位下降，低于泉口排泄标高，禹州矿区内柏树咀泉等均已经断流，只在丰水年的丰水期在地形低洼处

少量的岩溶水以间歇泉形式流出地表。目前，矿井排水和人工开采是岩溶水的主要排泄方。

三、以往瞬变电磁勘探成果

2008-2009年矿方委托河南省煤田地质局物探测量队、中国煤田地质总局地球物理勘探研究院分别对井田西部和东部进行了地面瞬变电磁勘探，勘探面积东部为7.0km 2，西部为 5.1 km 2，总面积12.1km 2，物探范围基本覆盖了整个井田。

四、岩溶水害区域治理措施 浅部帷幕注浆截流，减少区域岩溶水向井田的补给量。

区域治理的原则在一矿西部，跨越井田南北两条导水断层带构成的边界，构建注浆帷幕截流墙，大幅度消减区域岩溶水向一矿井田的径流量，不仅为疏水降压创造条件，且也能缓解一矿水害威胁程度。观2压5压1压2压3压4西2平7平2平3平4平5平6平8平9桐树张125.9123.53124.62120.83125.22123.61

120.48100.05121.1119.2123.31图3 平禹一矿2010年5月岩溶水水位等值线图

图2 一矿瞬变电磁勘探太灰下段

西大巷-402

51476

148913*********

强富水区弱富水区断 层井田边界底板等高线-40图例

帷幕注浆截流工程分三段：

（1）魏庄断裂带截流：注浆段位于井田北部边界魏庄断裂处，布置地面注浆孔19个，钻探总进尺5657m ，共注入水泥4737.5t ；

（2）垂直肖庄断层的区域注浆段：注浆段位于井田西南部边界肖庄断层处，布置地面注浆孔16个，钻探总进尺10220.8m ，共注入水泥1412吨；

（3）井下巷道注浆截流工程：在井下二采区总回风巷、二采区轨道上山、二采区至四采区西大巷中布置68个注浆孔，钻探进尺近10000m ，共注入水泥5910吨（其中西大巷4号钻场2号孔单孔注浆量为4150吨）。

地面和井下注浆孔连接在一起，形成一条由井田西南边界至井田北边界延伸的注浆帷幕墙，阻断西部和西北部岩溶水进入井田的补给通道。

五、本次勘探方案

探测边界断层含、导水情况

针对放水试验报告中提出的寒武系岩溶水自东北向东南径流，主要过水通道为矿井西南部边界肖庄和黑水河断层，其中黑水河断层落差大于400m ，断层南部下降，起到隔水作用；西北部桐树张断层，1985年+30回风大巷掘进至该断层附近时地板出水，水量达23005m 3/h ；东北部为魏庄、连堂和关庄断层，东北几条较大断层在存在交汇，往往断层交汇处和断层走向转点处为压力集中区，故岩溶 魏庄断层地面注浆截流帷

幕 肖庄断层地面注浆截流帷幕 二采区总回风巷井下注浆截流帷幕 二轨道上山井下注浆截流帷幕

西大巷井下注浆截流帷幕 图4 平禹一矿地面和井下注浆截流工程布置图

裂隙较为发育。根据以往瞬变电磁勘探结果显示，在此几处大断层断裂区域和周围存在大量的低阻异常区域。建议在对井田边界断层进行勘探。

分四个区域进行探测

区域一、桐树张断层，该断层位于井田西北部，该断层已知范围约600m，1985年+30回风巷掘进至该断层附近时，出水2375 m3/h，为寒灰水，导致淹井事故。探测该断层约0.1平方公里。

施工方法：沿桐树张断层走向35°由南向北布置测点，共布置5条测线，每条测线31个测点，点间距20m，线间距20m，由点成线，由线程成面，形成20×20m的方格网覆盖整个探测区。共计155个测点。

区域二、魏庄、连堂、关庄断层位于井田东北部，三处断层存在交汇问题，往往断层交汇处，走向转折处为应力集中区域，故岩层破碎，裂隙发育，给岩溶水径流造成良好条件。该区域面积约1.8平方公里。

施工方法：沿53°方位布由西南向北东置测线，与魏庄断层形成正交，共126条测线，每条测线38个测点，点间距20m，线间距20m，由点成线，由线程成面，形成20×20m的方格网覆盖整个探测区。共计4788个测点。

区域三、肖庄、黑水河断层位于井田的西南部，黑水河断层落差大于400m，南盘下降，起到一定程度的隔水作用，肖庄断层落差70～380m，肖庄断层南部存在一处未查明的陈庄逆断层，落差0～60m，根据以往瞬变电磁勘探，在此断层附近存在大量的低阻异常。该区域探测面积约1.8平方公里。

施工方法：沿50°方位布由西南向北东置测线，与肖庄断层形成正交，共150条测线，每条测线31个测点，点间距20m，线间距20m，由点成线，由线程成面，形成20×20m的方格网覆盖整个探测区。共计2650个测点。

区域四、针对2009年一矿施工阻隔西北向及东北向的来水帷幕墙进行勘探，沿帷幕墙两侧扩大70m的探测范围，查找帷幕注浆后残存的低阻异常。另外在矿井西南部肖庄断层与帷幕墙交叉点为起点向西、东各延伸100，向南延伸200m，重点查找验证西北向水源是否会绕过帷幕墙进入井田内，探测面积约0.8平方公里。

施工方法：原则上测线布置应与帷幕墙形成正交，从西南部肖庄