勘探中的地質異常體探測

1煤系基底奧陶紀灰巖溶地質異常體地質異常體地質異常體地質異常體地質異常體地質異常體地質解釋為進一步加強地質解釋、地質綜合地質區域地質異常體地質解釋的研究,為地質異常體地質異常體地質異常體地質異常體地質異常體地質異常體地質解釋、地質綜合地質解釋提供了了重要的依據開283（集團）唐山煤礦有限公司第五煤層板巖車間在237m處發現了非常罕見的地質異常體。為了了解井地質、水文、工程條件、異常地質體的形成機制、性質以及井-奧陶紀灰巖漿巖裂縫和含水層之間的水聯系，我們先后進行了三維地震勘探、電法勘探、廣播隧道剖面、振動器地聲法、鉆井和車道探測等方法的綜合地質勘探。該初步結果為下一步對異常地質體影響區域的水控制和水環境規劃的實施提供了強有力的基礎，有助于指導未來的采礦、采礦和水開采工作。2地層厚度、地層傾角和巖性風侵蝕現象5煤層工作面位于馬鞍形地質構造的西翼、寬緩向斜之北部,且接近向斜軸部。工作面標高為-796～-913.6m,設計走向長1270m,寬度150m,基本上沿煤層走向布置,其煤層厚度為2.3～3.5m,地層傾角為8°～26°,平均為15°。溜子道在掘至237m處,遇見地質異常體至240m停掘,進入地質異常體3m。在地質異常體內,巖層呈雜亂無章狀,巖石碎塊大小不一,巖石之間不膠結,巖石風化侵蝕現象比較普遍,結合鄰近地質鉆孔和井下巷道揭露的地質資料,地層大致可以介定在5煤層至2煤層、3煤層之間。煤層與地質異常體接觸面呈明顯的不規則鋸齒狀(參見圖1)。3地質異常的探測方法3.1迎頭植物異常區5煤層溜子道見地質異常體后,由專家在5煤層溜子道見地質異常體迎頭和在9煤層工作面對5煤層見地質異常體迎頭前方進行了井下直流電法探測。(1)5煤層迎頭前方存在兩組異常帶,分別位于迎頭前方-2～9.5m、20～24.5m,認為迎頭存在兩處明顯的構造或裂隙發育段,其中-2～9.5m處異常較大(見圖2)。(2)5煤層溜子道巷道一側探測表明:靠近迎頭附近,存在一異常區長約40m(見圖2)。(3)9煤層巷道一側探測表明:距9煤層巷道約30m存在一不規則圓形異常區,東西長45m,南北寬>40m,從電性分析上認為該地質異常體含水性較差(見圖2)。3.2奧陶紀火山巖地層2001年10月河北物探隊對這一區域進行了三維地震勘探和電法探測,認為該溜子道前方存在一地質異常體,其范圍在5煤層近似橢圓形,東西方向38m,南北方向32m;在9煤層近似橢圓形,長軸(東西方向)為45m,短軸(南北方向)為42m;在14煤層近似橢圓形,長軸(南北方向)為48m,短軸(東西方向)為44m,從提供的8個時間剖面看,有4個剖面,5、9煤層斷開比較明顯,其余4個剖面斷開不明顯,但所有剖面12煤層及以下地層斷開均顯示不明顯,奧陶紀灰巖界面顯示也不清晰。這可能是由于三維地震勘探深度太大,分辨率達不到所致。3.3振動器-地面電磁干法利用可控源音頻大地電磁法(CSAMT)對該地質異常體進行了加密探測,探測結果表明該異常體區域無低電阻異常,不賦水。3.4異常體探測的探測5煤層泄水道掘出繞過該地質異常體后,利用無線電坑透方法對該地質異常體進行了探測,在5煤層風道、5煤層泄水道之間發射和接收。探測結果圈定3個異常區,均呈條帶狀南北走向,在實測數據過程中未見實測值過低或阻斷情況,可以斷定迎頭所見地質異常體不是含水異常體。3.5地質異常體地層巖性特征根據物探資料分析,并結合井下巷道分布情況,分別在9煤層泄水道和14水平大巷兩處各施工了3個探測孔。在9煤層泄水道共施工3個鉆孔,其中1號、2號鉆孔探測井下直流電法所圈定的異常區,從1號、2號鉆孔情況來看,1號鉆孔鉆至23m,2號孔鉆至24m處,也就是直流電法圈定的異常區位置均發生了塌孔,巖芯破碎、憋泵、巖芯采取率低,地層產狀雜亂無章,巖性差異極大等現象,尤其是2號孔所取巖芯十分破碎且含有鋁土質泥巖,遇水發生膨脹、水解或泥狀。與5煤層迎頭所見巖性極為類似。而在地質異常體以內70m處施工的3號孔,則見到了正常的5煤層,5～9煤層段所取巖芯完整,巖性基本為中、細砂巖和泥巖。綜上分析,可以初步斷定,1、2號孔進入地質異常體內后所見巖石,不是正常的5～9煤層之間的巖層,而且在應該見7煤層的位置沒有見到7煤層。但在進入地質異常體后均沒有出現涌水現象,這也進一步驗證了該地質異常體不含水。同時,為進一步探測5煤層地質異常體下部是否發展到基底奧陶紀灰巖,在14水平大巷設計了專門鉆道,以便于施工鉆孔。根據5煤層異常區地質特征,先后施工了三個鉆孔,總工作量332.8m(參見圖3)。從14水平大巷鉆探情況看:1號孔在0～104m地層正常,104～124.5m巖性較為復雜,表明已進入地質異常體內;2號孔實際鉆進83.8m,巖層層位、巖芯夾角正常,所見121煤層及其標志層黑色腐泥質泥巖、11煤層底板泥巖中黃鐵礦成分等具標志特征均證明該控制范圍為正常區域。3號孔在0～87.2m內地層層位正常,并在64.6～87.2m實見了標志層黑色腐泥質泥巖,但在87.2～124.5m,地層巖性、地層傾角變化較大。其地層巖性上部主要為灰白色粉砂巖,含少量鈣質,遇酸起泡;中部為灰白、灰褐色細砂巖,巖芯夾角為45°;下部為灰白色泥巖,遇水風化,其所揭露的灰白色粉砂巖、灰白色泥巖、灰褐色粉砂巖,此處存在巖性異常現象,說明在87.2m以后進入地質異常體內。上述3個鉆孔在鉆進過程中,均未發現漏水或回水不正常現象,也沒有涌水,進一步驗證地質異常體既不含水,也不導水。3.6控制資源異常體范圍為了進一步探明5煤層地質異常體井下地質、水文地質條件和地質異常體范圍內的情況,在5煤層地質異常體周圍進行了巷探,控制了地質異常體在5煤層的影響范圍。4綜合土壤質量分析的結果和待解決的問題4.1地質異常體影響范圍針對5煤層地質異常體,相繼進行了三維地震勘探、電法探測、無線電坑透、可控源音頻大地電磁法、井下鉆探和巷探等多種手段的、全方位的綜合地質勘探,取得了初步成果,主要為:(1)通過三維地震等物探手段,基本圈定了地質異常體影響范圍,并在物探資料的基礎上,分別在9煤層和14水平大巷進行了井下鉆探,有針對性地控制了地質異常體的影響范圍,并以之為基礎在5煤層進行了地質異常體兩側巷探,進一步對物探和井下鉆探勘探成果進行了確認,基本上確定了地質異常體對5煤層和9煤層的影響范圍。(2)直流電法、可控源音頻大地電磁法、無線電坑透等物探手段均顯示地質異常體影響范圍為一不含水或含水性較差的區域,通過9煤層、14水平大巷鉆孔進一步對物探資料進行了證實。4.2煤柱的留設注意事項由于奧陶紀灰巖埋深在800m以下,三維地震物探手段對煤系地層與奧陶紀灰巖之間的界面分辨不清,所以地質異常體是否發育至奧陶紀灰巖內仍然不太清楚,井下鉆探由于受井下巷道的分布和防排水能力等諸多因素影響,進一步查清地質異常體與奧陶紀灰巖的聯系,目前還難以實現。是巖溶陷落柱還是南北發育的裂隙或者是所謂的滑塌構造,還難以判斷?畢竟井田內曾經揭露過寬度達1m的南北向裂隙,滑塌構造也時有發現,而從整個開平煤田看,巖溶陷落柱也都出現在向斜的東南翼,在向斜的西北翼由于巖溶不發育,地下水涇流條件不好,出現巖溶陷落柱的條件也并不具備,時至今日,在向斜西北翼仍沒有出現巖溶陷落柱。為執行“堅持預為主,有疑必探”的防治水原則,在5煤層、9煤層開采之前應按照防治水有關規程、規定,進行防水煤柱的留設,確保在開采下層煤時不破壞上覆煤層防水煤柱的完整性。在煤層開采前、開采中和開采后均要對開采區域涌水量進行嚴密監測,對地面奧灰水觀測孔要加密觀測,一旦出現涌水量增大或地面奧灰水觀測孔水位非季節性下降,應立即進行水文地質分析,并采取相應的防治水措施。5注重差強人意,注重巷探地質觀測物探是一種間接的地質探測手段,具有易操作、經濟快捷等優點,但因受井上下客