大恒煤业资源整合区探查方式方法实践

李海龙 王延润

（山西朔州平鲁区龙矿大恒煤业有限公司，山西 朔州 036800）

煤炭资源整合是优化产业布局、提高产业集中度、实现煤炭企业可持续发展的重大举措，结合山西朔州平鲁区龙矿大恒煤业有限公司当前煤炭资源整合的紧迫性，本文在论述资源整合过程中运用了探查方案[1-5]。自实施方案后，该矿井煤炭资源整合取得了一定的成效。

1 “资源整合区域”概况

1.1 原山西大恒煤业有限公司概况

“资源整合区域”主要由山西大恒煤业有限公司、山西朔州嘉强煤业有限公司、市营白土窑煤矿三部分构成。整合前，参与整合的各煤矿分别对4-1、4-2、9-1、9-2 号煤层进行了部分开采，均分布有多处大小不等的采空区。其中，4-1 号煤层分布采空区9 处，采空区面积885 729 m2；4-2 号煤层分布采空区3 处，采空区面积539 750 m2；9-1 号煤层分布采空区8 处，采空区面积396 006 m2；9-2 号煤层分布采空区3 处，采空区面积109 094 m2。

山西大恒煤业有限公司为2006 年批准整合煤矿，由原歇马关煤矿和小岭煤矿整合而成，整合后井田面积3.730 9 km2，批准开采4、9、11 号煤层，批准生产能力45 万t/a。其中歇马关煤矿于1987 年投产，批准开采4 号煤层，采用两斜一立开拓，整合前在井田西部开采。

1.2 原山西朔州嘉强煤业有限公司概况

山西朔州嘉强煤业有限公司为2006 年批准整合煤矿，由原小芦家窑煤矿和乡办白土窑煤矿整合而成，整合后井田面积1.586 2 km2，批准开采4、9、11 号煤层，批准矿井生产能力30 万t/a。其中，小芦家窑煤矿于1991 年投产，批准开采4、9、11 号煤层，采用斜井开拓，整合前开采9-1 号煤层，矿井生产能力15 万t/a。各煤层采（古）空积水情况见表1。

表1 各采（古）空区积水量估算结果表

1.3 原市营白土窑煤矿概况

白土窑煤矿为朔州市市营煤矿，批准开采4、9、11 号煤层，整合前开采4、9 号煤层。开采地段为井田中部，采用斜井开拓，矿井生产能力15 万t/a，开采4 号煤层时360～432 m3/d，开采9-1 号煤层时380～450 m3/d。该矿2010 年1 月15 日关闭。

2 “资源整合区域”采空区探查方案

2.1 探查目的与要求

探查大恒煤业“资源整合区域”采空区位置、范围、采空区积水范围、预计积水量，对煤层开采的影响程度作出评价。疏放老空水，彻底解除水患威胁。

2.2 探查方法选择

在前期经验的基础上，通过物探、钻探、化探等探测技术的合理有序实施，引进钻孔轨迹测量仪，掌握钻孔的方位、角度、深度等数据，定位准、精度高，提高了探放水钻孔的可靠性。

3 探查工作

3.1 地面物探

3.1.1 原大恒矿区域地面物探

2010 年6 月，由煤炭科学研究总院西安研究院对井田东部原大恒煤业“资源整合区域”进行了地面三维地震勘探工作，查明了主要可采煤层（4 煤、9 煤和11 煤）的底板埋深及起伏形态，制作了4-1煤、4-2 煤、9-1 煤、9-2 煤和11 煤的底板等高线图。勘探区西部比较平坦，呈现一个轴向NE 的宽缓向斜形态；中东部表现为向斜、背斜、向斜相间的形态，其轴向基本上为NEE 向，最大幅度约十余米；查明了勘探区内的断层16 条；查出了勘探区内小窑采空区的分布和范围；查出了区内异常区1 和异常区2 两个异常区。

3.1.2 原小岭矿区域地面物探

2016 年7 月—11 月，由山西地宝能源有限公司对井田东部原小岭矿“资源整合区域”进行了地面瞬变电磁勘探工作，最终圈定9 号煤采空积水区4 处，预计积水量1.7 万m3。

3.1.3 南翼区域地面物探

2018 年9 月，由山西地宝能源有限公司对井田南翼“资源整合区域”进行了地面瞬变电磁勘探工作，最终圈定4 号煤层可靠采空区为4 个；可靠采空积水异常区7 个，积水面积分别为71 m2、481 m2、3298 m2、4442 m2、415 m2、6515 m2、2722 m2，积水量分别为48 m3、327 m3、2243 m3、3021 m3、282 m3、4430 m3、1851 m3；圈定9 号煤 层 采空区10 个，可靠采空积水异常区4 个，积水面积分 别 为2897 m2、445 m2、6642 m2、16 487 m2，积水量分别为1941 m3、298 m3、4450 m3、11 046 m3；较可靠采空积水异常区5 个，积水面积分别为1568 m2、4246 m2、5191 m2、13 669 m2、6391 m2，积水量分别为1066 m3、2845 m3、3480 m3、9165 m3、4282 m3。

3.2 巷探

3.2.1 东翼小岭区探巷

东翼小岭区探巷于2018 年4 月份开始施工，2018 年9 月23 日贯通老巷，探巷总长度520 m，成功探明原小岭矿“小采”采空区，进行了现场排水和测量，成功探明了该区域的“小采”采空区位置，解除了水患威胁，解放了该区域的煤炭储量。

3.2.2 南翼1#探巷

南翼1#探巷于2019 年7 月份开始施工，探巷总长度550 m，未揭露预计老巷及“小采”采空区。

3.3 井下物探及钻探

3.3.1 井下物探

根据地面瞬变电磁探测结果，在东翼小岭探巷、南翼1#探巷掘进过程中采用了井下瞬变电磁、槽波、锤震法物探对小岭区进行了探测，共施工11 次针对性的物探，每次都探明了施工区域前方100 m 范围的采空区情况、构造情况及水情，确保了巷道施工安全。

3.3.2 井下钻探

（1）龙口矿业集团有限公司勘探测量大队于2016 年11 月在东翼老2#探巷迎头布置钻场，对9号煤JSQ4 积水区进行了井下钻探验证，共施工2个钻孔，钻探进尺531.97 m。2#钻孔在6 m 处开始出水，至330 m 处水量增加较大，达到18 m3/h（未提钻情况下），经现场取样化验，证实为老空水。至终孔深度后，提出钻杆，水量达到105 m3/h，水压0.8 MPa。

（2）在东翼小岭探巷、南翼1#探巷掘进过程中，每隔70 m 施工一处钻场，超前距大于30 m，对巷道前方水情进行了有效探测，基本探明了“资源整合区域”老空水的水位标高，分析出老空水对巷道掘进无威胁，在掘进过程中没有出现异常出水。

（3）在小岭探巷施工专项探放水工程的过程中，出现个别钻孔出水现象，单孔涌水量18 m3/h，在24 h 后降为1.0 m3/h 以内，探放水钻孔内的出水对巷道施工没有造成威胁。

3.3.3 化探

（1）对2016 年11 月在东翼老2#探巷施工的450 m 长探钻孔水质进行了多次化验，水质从刚开始的老空水类型逐渐转为后期的砂岩裂隙水类型，证实初期的出水水源为老空水，后期的出水水源为砂岩裂隙补给水。

（2）在小岭探巷施工过程中对巷道出水进行了多次水质化验，证明了出水水源为砂岩裂隙补给水，“资源整合区域”“小采”采空区内老空水已存留不多。

4 创造的经济效益

解除了“资源整合区域”老空水的威胁后，释放了该区域的煤炭资源。（1）小岭矿“小采”采空区经计算，共解放4-1 号煤层储量341 万t，可采储量59 万t；解放4-2 号煤层储量110 万t，可采储量19 万t；解放9-1 号煤层储量205 万t，可采储量36 万t；解放9-2 号煤层储量116 万t，可采储量21万t；合计解放储量772 万t，可采储量135 万t。（2）南翼共解放4-1 号煤层储量101 万t，可采储量61万t；解放4-2 号煤层储量43 万t，可采储量26 万t；解放9-1 号煤层储量66 万t，可采储量40 万t；解放9-2 号煤层储量38 万t，可采储量21 万t；合计解放储量248 万t，可采储量148 万t。“资源整合区域”共释放的煤炭资源，按照吨煤售价280元计算，创造经济效益4.14 亿元。

5 结论

通过物探、钻探、化探多种方法，辅以钻孔轨迹测量仪，探明整合区域内的资源储量、采空区及积水分布情况，消除了老空对矿井生产的威胁，解放“资源整合区”采空区附近的煤炭资源，为矿井安全生产提供了有力保障，并以此为依据为下一步矿井开采生产提供了第一手资料。