勘探中的地質(zhì)異常體探測(cè)

1煤系基底奧陶紀(jì)灰?guī)r溶地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)解釋為進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)解釋、地質(zhì)綜合地質(zhì)區(qū)域地質(zhì)異常體地質(zhì)解釋的研究,為地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)異常體地質(zhì)解釋、地質(zhì)綜合地質(zhì)解釋提供了了重要的依據(jù)開(kāi)283（集團(tuán)）唐山煤礦有限公司第五煤層板巖車(chē)間在237m處發(fā)現(xiàn)了非常罕見(jiàn)的地質(zhì)異常體。為了了解井地質(zhì)、水文、工程條件、異常地質(zhì)體的形成機(jī)制、性質(zhì)以及井-奧陶紀(jì)灰?guī)r漿巖裂縫和含水層之間的水聯(lián)系，我們先后進(jìn)行了三維地震勘探、電法勘探、廣播隧道剖面、振動(dòng)器地聲法、鉆井和車(chē)道探測(cè)等方法的綜合地質(zhì)勘探。該初步結(jié)果為下一步對(duì)異常地質(zhì)體影響區(qū)域的水控制和水環(huán)境規(guī)劃的實(shí)施提供了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)，有助于指導(dǎo)未來(lái)的采礦、采礦和水開(kāi)采工作。2地層厚度、地層傾角和巖性風(fēng)侵蝕現(xiàn)象5煤層工作面位于馬鞍形地質(zhì)構(gòu)造的西翼、寬緩向斜之北部,且接近向斜軸部。工作面標(biāo)高為-796～-913.6m,設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)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(jiàn)地質(zhì)異常體至240m停掘,進(jìn)入地質(zhì)異常體3m。在地質(zhì)異常體內(nèi),巖層呈雜亂無(wú)章?tīng)?巖石碎塊大小不一,巖石之間不膠結(jié),巖石風(fēng)化侵蝕現(xiàn)象比較普遍,結(jié)合鄰近地質(zhì)鉆孔和井下巷道揭露的地質(zhì)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(zhì)異常體接觸面呈明顯的不規(guī)則鋸齒狀(參見(jiàn)圖1)。3地質(zhì)異常的探測(cè)方法3.1迎頭植物異常區(qū)5煤層溜子道見(jiàn)地質(zhì)異常體后,由專(zhuān)家在5煤層溜子道見(jiàn)地質(zhì)異常體迎頭和在9煤層工作面對(duì)5煤層見(jiàn)地質(zhì)異常體迎頭前方進(jìn)行了井下直流電法探測(cè)。(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(rèn)為迎頭存在兩處明顯的構(gòu)造或裂隙發(fā)育段,其中-2～9.5m處異常較大(見(jiàn)圖2)。(2)5煤層溜子道巷道一側(cè)探測(cè)表明:靠近迎頭附近,存在一異常區(qū)長(zhǎng)約40m(見(jiàn)圖2)。(3)9煤層巷道一側(cè)探測(cè)表明:距9煤層巷道約30m存在一不規(guī)則圓形異常區(qū),東西長(zhǎng)45m,南北寬>40m,從電性分析上認(rèn)為該地質(zhì)異常體含水性較差(見(jiàn)圖2)。3.2奧陶紀(jì)火山巖地層2001年10月河北物探隊(duì)對(duì)這一區(qū)域進(jìn)行了三維地震勘探和電法探測(cè),認(rèn)為該溜子道前方存在一地質(zhì)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(zhǎng)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(zhǎng)軸(南北方向)為48m,短軸(東西方向)為44m,從提供的8個(gè)時(shí)間剖面看,有4個(gè)剖面,5、9煤層斷開(kāi)比較明顯,其余4個(gè)剖面斷開(kāi)不明顯,但所有剖面12煤層及以下地層斷開(kāi)均顯示不明顯,奧陶紀(jì)灰?guī)r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(dá)不到所致。3.3振動(dòng)器-地面電磁干法利用可控源音頻大地電磁法(CSAMT)對(duì)該地質(zhì)異常體進(jìn)行了加密探測(cè),探測(cè)結(jié)果表明該異常體區(qū)域無(wú)低電阻異常,不賦水。3.4異常體探測(cè)的探測(cè)5煤層泄水道掘出繞過(guò)該地質(zhì)異常體后,利用無(wú)線電坑透方法對(duì)該地質(zhì)異常體進(jìn)行了探測(cè),在5煤層風(fēng)道、5煤層泄水道之間發(fā)射和接收。探測(cè)結(jié)果圈定3個(gè)異常區(qū),均呈條帶狀南北走向,在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)過(guò)程中未見(jiàn)實(shí)測(cè)值過(guò)低或阻斷情況,可以斷定迎頭所見(jiàn)地質(zhì)異常體不是含水異常體。3.5地質(zhì)異常體地層巖性特征根據(jù)物探資料分析,并結(jié)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(gè)探測(cè)孔。在9煤層泄水道共施工3個(gè)鉆孔,其中1號(hào)、2號(hào)鉆孔探測(cè)井下直流電法所圈定的異常區(qū),從1號(hào)、2號(hào)鉆孔情況來(lái)看,1號(hào)鉆孔鉆至23m,2號(hào)孔鉆至24m處,也就是直流電法圈定的異常區(qū)位置均發(fā)生了塌孔,巖芯破碎、憋泵、巖芯采取率低,地層產(chǎn)狀雜亂無(wú)章,巖性差異極大等現(xiàn)象,尤其是2號(hào)孔所取巖芯十分破碎且含有鋁土質(zhì)泥巖,遇水發(fā)生膨脹、水解或泥狀。與5煤層迎頭所見(jiàn)巖性極為類(lèi)似。而在地質(zhì)異常體以?xún)?nèi)70m處施工的3號(hào)孔,則見(jiàn)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(xì)砂巖和泥巖。綜上分析,可以初步斷定,1、2號(hào)孔進(jìn)入地質(zhì)異常體內(nèi)后所見(jiàn)巖石,不是正常的5～9煤層之間的巖層,而且在應(yīng)該見(jiàn)7煤層的位置沒(méi)有見(jiàn)到7煤層。但在進(jìn)入地質(zhì)異常體后均沒(méi)有出現(xiàn)涌水現(xiàn)象,這也進(jìn)一步驗(yàn)證了該地質(zhì)異常體不含水。同時(shí),為進(jìn)一步探測(cè)5煤層地質(zhì)異常體下部是否發(fā)展到基底奧陶紀(jì)灰?guī)r,在14水平大巷設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)鉆道,以便于施工鉆孔。根據(jù)5煤層異常區(qū)地質(zhì)特征,先后施工了三個(gè)鉆孔,總工作量332.8m(參見(jiàn)圖3)。從14水平大巷鉆探情況看:1號(hào)孔在0～104m地層正常,104～124.5m巖性較為復(fù)雜,表明已進(jìn)入地質(zhì)異常體內(nèi);2號(hào)孔實(shí)際鉆進(jìn)83.8m,巖層層位、巖芯夾角正常,所見(jiàn)121煤層及其標(biāo)志層黑色腐泥質(zhì)泥巖、11煤層底板泥巖中黃鐵礦成分等具標(biāo)志特征均證明該控制范圍為正常區(qū)域。3號(hào)孔在0～87.2m內(nèi)地層層位正常,并在64.6～87.2m實(shí)見(jiàn)了標(biāo)志層黑色腐泥質(zhì)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(zhì),遇酸起泡;中部為灰白、灰褐色細(xì)砂巖,巖芯夾角為45°;下部為灰白色泥巖,遇水風(fēng)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?，F(xiàn)象,說(shuō)明在87.2m以后進(jìn)入地質(zhì)異常體內(nèi)。上述3個(gè)鉆孔在鉆進(jìn)過(guò)程中,均未發(fā)現(xiàn)漏水或回水不正?，F(xiàn)象,也沒(méi)有涌水,進(jìn)一步驗(yàn)證地質(zhì)異常體既不含水,也不導(dǎo)水。3.6控制資源異常體范圍為了進(jìn)一步探明5煤層地質(zhì)異常體井下地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和地質(zhì)異常體范圍內(nèi)的情況,在5煤層地質(zhì)異常體周?chē)M(jìn)行了巷探,控制了地質(zhì)異常體在5煤層的影響范圍。4綜合土壤質(zhì)量分析的結(jié)果和待解決的問(wèn)題4.1地質(zhì)異常體影響范圍針對(duì)5煤層地質(zhì)異常體,相繼進(jìn)行了三維地震勘探、電法探測(cè)、無(wú)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(zhì)勘探,取得了初步成果,主要為:(1)通過(guò)三維地震等物探手段,基本圈定了地質(zhì)異常體影響范圍,并在物探資料的基礎(chǔ)上,分別在9煤層和14水平大巷進(jìn)行了井下鉆探,有針對(duì)性地控制了地質(zhì)異常體的影響范圍,并以之為基礎(chǔ)在5煤層進(jìn)行了地質(zhì)異常體兩側(cè)巷探,進(jìn)一步對(duì)物探和井下鉆探勘探成果進(jìn)行了確認(rèn),基本上確定了地質(zhì)異常體對(duì)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(wú)線電坑透等物探手段均顯示地質(zhì)異常體影響范圍為一不含水或含水性較差的區(qū)域,通過(guò)9煤層、14水平大巷鉆孔進(jìn)一步對(duì)物探資料進(jìn)行了證實(shí)。4.2煤柱的留設(shè)注意事項(xiàng)由于奧陶紀(jì)灰?guī)r埋深在800m以下,三維地震物探手段對(duì)煤系地層與奧陶紀(jì)灰?guī)r之間的界面分辨不清,所以地質(zhì)異常體是否發(fā)育至奧陶紀(jì)灰?guī)r內(nèi)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(jìn)一步查清地質(zhì)異常體與奧陶紀(jì)灰?guī)r的聯(lián)系,目前還難以實(shí)現(xiàn)。是巖溶陷落柱還是南北發(fā)育的裂隙或者是所謂的滑塌構(gòu)造,還難以判斷?畢竟井田內(nèi)曾經(jīng)揭露過(guò)寬度達(dá)1m的南北向裂隙,滑塌構(gòu)造也時(shí)有發(fā)現(xiàn),而從整個(gè)開(kāi)平煤田看,巖溶陷落柱也都出現(xiàn)在向斜的東南翼,在向斜的西北翼由于巖溶不發(fā)育,地下水涇流條件不好,出現(xiàn)巖溶陷落柱的條件也并不具備,時(shí)至今日,在向斜西北翼仍沒(méi)有出現(xiàn)巖溶陷落柱。為執(zhí)行“堅(jiān)持預(yù)為主,有疑必探”的防治水原則,在5煤層、9煤層開(kāi)采之前應(yīng)按照防治水有關(guān)規(guī)程、規(guī)定,進(jìn)行防水煤柱的留設(shè),確保在開(kāi)采下層煤時(shí)不破壞上覆煤層防水煤柱的完整性。在煤層開(kāi)采前、開(kāi)采中和開(kāi)采后均要對(duì)開(kāi)采區(qū)域涌水量進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè),對(duì)地面奧灰水觀測(cè)孔要加密觀測(cè),一旦出現(xiàn)涌水量增大或地面奧灰水觀測(cè)孔水位非季節(jié)性下降,應(yīng)立即進(jìn)行水文地質(zhì)分析,并采取相應(yīng)的防治水措施。5注重差強(qiáng)人意,注重巷探地質(zhì)觀測(cè)物探是一種間接的地質(zhì)探測(cè)手段,具有易操作、經(jīng)濟(jì)快捷等優(yōu)點(diǎn),但因受井上下客