牛怀将
淮沪煤电公司丁集煤矿地测防治水科,安徽淮南 232140
摘要:通过多种技术手段对F151-4逆断层进行精准探控,从而为矿井二水平建设提供行之有效的地质保障工作。
关键词:三维地震;地面钻孔;层位对比
1 丁集煤矿F151-4逆断层概况
丁集煤矿F151-4逆断层总体走向EW,倾向S,倾角35~48°,落差10~105m,延展长度2767m,错断15煤~灰岩。该断层发育宽约20m的构造破碎带,破碎带内构造煤发育,可能存在导水通道,对丁集矿二水平井口位置选择及井底车场布置影响较大。下面我们通过多途径准确控制F151-4逆断层的断层产状、落差、延展情况、含导水性及其派生断层发育情况,分析F151-4逆断层对二水平标高的影响。
2 F151-4逆断层的三维地震解释
通过丁集矿西部地面三维地震勘探区域和东部地面三维地震勘探区域都解释了F151-4逆断层,对F151-4逆断层已有初步的控制,但在工广区域未做地面三维地震勘探,该区域断层延展情况还需其他勘探手段进一步验证。
3 F151-4逆断层的地面勘探钻孔控制情况
二水平井筒附近未施工过三维地震勘探,但早期的地面勘探钻孔G1、G2、G3、G4及二十八4钻孔均揭露一逆断层(F151-4)。通过地面钻孔的煤岩层对比分析:工广区域(三维地震未覆盖)也发育有F151-4逆断层,断距约60m左右。
4 通过地面补充勘探钻孔对F151-4逆断层精准控制
4.1 必要性
为了保证矿井的正常接替,解决西三采区开采时回风和现有副井提升能力紧张的问题,提前对深部煤层进行区域瓦斯治理等需要,必须实施安全改建及二水平延深工程。二水平井筒附近未施工过三维地震勘探,但原有钻孔均揭露一逆断层(F151-4),断层落差40-60m,目前已有资料不能明确断层产状,本次补勘是对F151-4逆断层针对性的补充勘探,对F151-4逆断层产状进行准确控制及探明F151-4逆断层的含导水性,保障二水平延深工程安全施工。
4.2 主要任务
本次地面钻孔补充勘探主要任务为进一步探明F151-4逆断层产状、落差、导、富水性、断层两盘煤岩层赋存状况及灰岩段富水性,为井口位置选择及井底车场布置提供保障。任务如下:进一步控制基岩面、基岩风化带的深度及一灰顶界;明确F151-4逆断层产状、落差、位置、含导水性及断层两盘各可采煤层底板标高;查明13-1煤层底板至1煤顶底板的岩性,采样测试其力学性质;采样测试厚度大于0.7m的煤层的瓦斯含量、成分和瓦斯突出指标,为突出危险性评估提供基础资料;获取F151-4逆断层、灰岩段水文地质参数,查明断层带与灰岩段间的水力联系,评价断层带导、富水性;E2孔对F151-4逆断层带进行抽水试验,并采集水样进行水质全分析;因二水平施工将要破坏G1(C3Ⅰ观测孔)、G2(C3Ⅱ观测孔),要求 E3孔对C3Ⅰ进行抽水试验,采集水样进行水质全分析并作为C3Ⅰ观测孔;E4孔对C3Ⅱ进行抽水试验,采集水样进行水质全分析并作为C3Ⅱ观测孔。
4.3 钻孔设计
本次勘探共设计4个钻孔,总工程量约4748m。钻孔位置、工程量见表1:
4.4 揭露情况
本次补勘的钻孔中有3个钻孔揭露F151-4逆断层,揭露断距为40~60m,各孔揭露情况分述如下:
E1孔:1149.40~1175.40m处岩芯有受力重胶结现象,岩芯极破碎、岩层倾角增大明显,破碎带中3煤为构造煤夹泥岩碎块、岩芯混杂,并且3煤、1煤重复出现,综合分析该层段过F151-4逆断层,断距约40m。
E2孔:1108.20~1137.80m处见重胶结现象,岩芯破碎且见层理错动,岩层倾角增大明显,结合4-1煤与3煤的煤层间距(128.02m)情况,分析该层段过F151-4逆断层,断距约50m。
E4孔:900.00~911.90处滑面极发育,有明显受力重胶结现象,岩芯极破碎,结合11-2煤与8煤的煤层间距(134.15m)情况,分析该层段过F151-4逆断层,断距约50m。
综上所述,各孔揭露F151-4断层破碎带厚度为9.05~40.01m,断距约40~60m,部分钻孔破碎带中见煤层,但所见煤层均为构造煤,煤层结构异常,岩芯混杂。结合各孔的煤岩层对比图及辅助剖面图,综合分析认为本区F151-4断层在剖面上表现应为条带状构造带。
4.5 新增断层
(1)F151-4-1逆断层
本次报告利用的钻孔中有2个钻孔揭露F151-4-1逆断层,揭露断距为5~10m,各孔揭露情况分述如下:
G3孔:864.20~865.82m处天然伽马正异常,结合13-1煤与11-2煤的煤层间距(85.17m)情况,综合分析该层段处应过一逆断层,本次报告命名为F151-4-1断层,断距约5m。
G4孔:863.45~869.93m处岩芯受力挤压破碎, 结合13-1煤与11-2煤的煤层间距(89.10m)情况,综合分析该层段应过一逆断层,本次报告命名为F151-4-1断层,断距约8m。
(2)F151-4-2逆断层
本次报告利用的钻孔中仅第二回风井井筒检查孔揭露F151-4-2逆断层,该孔1098.30 ~1114.35m处岩芯破碎、局部有揉皱挤压现象,综合分析该层段处应过一逆断层,本次报告命名为F151-4-2断层,断距约3m。
(3)F151-4-3逆断层
本次报告利用钻孔中未有钻孔揭露此断层,根据辅助剖面(Ⅰ-Ⅰ线、Ⅱ-Ⅱ线)岩层产状情况,新增F151-4-3逆断层,断距0~10m,此断层属于推断断层。
5 井筒及井底车场受构造影响评价
根据本次勘探钻孔揭露断层情况,基本查明了井筒及井底车场周边的F151-4逆断层及其派生构造情况,现将F151-4逆断层及其派生构造对井筒及井底车场影响情况分述如下:
5.1井筒受构造影响情况
根据第二回风井井筒检查孔见断层情况以及其周边地层产状编制井筒预想剖面,可以看出,若井筒的深度为1090m,井筒应揭露两条断层,即FG1正断层和F151-4-2逆断层。根据剖面推测井筒见FG1断层深度为950m左右,见F151-4-2断层深度为1075m左右。FG1与F151-4-2断层断距为0~3m,在井筒建设邻近断层时应提前下达地质预报,确保井筒建设安全。
5.2 井底车场受构造影响情况
分析资料可以看出-840m水平井底车场受FG1断层影响,目前钻孔揭露情况来看,FG1断层落差较小(0~3m),对井底车场影响不大,但在井巷工程邻近断层时,应提前下达地质预报,确保井巷施工安全。
6安全效益
通过以上多技术手段探明了F151-4逆断层的产状、含导水性及附近的地层情况,为矿井二水平建设提供可靠依据,从而提高矿井二水平建设的安全性,减少人力、物力的投入,实现矿井增值。