浦縣宏源煤業(yè)集團有限公司下屬煤礦老窯探測可行性研究提案

1、浦縣宏源煤業(yè)集團有限責(zé)任公司下屬煤礦老窯探測可行性研究提案一浦縣宏源煤業(yè)集團有限責(zé)任公司下屬煤礦現(xiàn)狀分析浦縣宏源煤業(yè)集團有限責(zé)任公司以原煤開采、原煤洗選為主營業(yè)務(wù)，兼營發(fā) 電、粉煤灰建材、高等教育等業(yè)務(wù)。集團公司下屬的17個煤礦子公司中，控股子公司4個，全資子公司13個，其中參與集團公司并重組的煤礦 12座，核定生產(chǎn)能 力為312萬噸/年。由于歷史原因，在礦井井田范圍內(nèi)有多處小窯，現(xiàn)均已關(guān)閉停 產(chǎn)。這些小窯大多數(shù)沒有正規(guī)的采掘工程圖紙，或者采掘工程圖紙中所標(biāo)柱的井巷 工程及采煤工作面與實際開采位置不符。由此，給宏源煤業(yè)集團有限責(zé)任公司下屬 礦井安全生產(chǎn)造成了巨大的安全隱患和資源流失。以蒲縣宏源

2、煤業(yè)集團有限公司下屬的原紅發(fā)煤礦為例，在原紅發(fā)煤礦東部邊 界、西部邊界、南部邊界和北部邊界均有小窯越界開采。根據(jù)現(xiàn)有原紅發(fā)煤礦的采 掘工程圖紙顯示，初步估算的可采儲量約有70萬噸。由于周邊小窯越界開采的破壞，實際的可采儲量不足 30萬噸，無法滿足在過渡期內(nèi)的正常生產(chǎn)。在原紅發(fā)煤 礦北部有由八個已經(jīng)關(guān)閉的小窯組成，這些小窯沿著東西走向分布。根據(jù)宏源煤業(yè) 集團有限公司對相關(guān)歷史資料、經(jīng)驗和小窯實際上的生產(chǎn)能力分析，估計上述小窯 的破壞范圍以井口為中心，半徑在500m左右的范圍之內(nèi)。如果以此作為分析依據(jù)，在未探清的原紅發(fā)煤礦北部存在著約 8萬噸的潛在儲量。如果這一儲量能得以 利用，對原紅發(fā)煤礦作為過

3、渡礦井，可滿足過渡期的生產(chǎn)要求。再者，可以加長在 北部區(qū)域布置工作面的長度，減少礦井接替搬家的次數(shù)，降低生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜度， 提高采煤系統(tǒng)的安全程度，縮減由于工作面搬家造成的成本增加，加大煤炭的回收 率。浦縣宏源煤業(yè)集團有限責(zé)任公司下屬其他生產(chǎn)礦井中也存在著同樣的問題。這 些問題時刻威脅著浦縣宏源煤業(yè)集團有限責(zé)任公司下屬煤礦的安全生產(chǎn)，因此，非 常有必要在掘進(jìn)工作中能及時準(zhǔn)確地預(yù)測前方的異常區(qū)域，降低生產(chǎn)礦井在生產(chǎn)過 程中無意中打通廢棄小窯、采空區(qū)等造成煤礦事故發(fā)生的概率，同樣在此探測的基 礎(chǔ)上，可以增加資源的回收率，避免資源浪費。二煤礦老窯探測研究的意義浦縣宏源煤業(yè)集團有限責(zé)任公司在過渡時期保

4、留的 4座礦井中均存在小窯越界 開采等現(xiàn)象。如在原紅發(fā)煤礦的井田范圍內(nèi)標(biāo)柱的小窯就有 8個，這些廢棄小窯對 煤礦今后的安全帶來了巨大的安全隱患。還以原紅發(fā)煤礦為例，在原紅發(fā)煤礦西部已經(jīng)探明的越界開采區(qū)域中，未發(fā)現(xiàn) 積水。在原紅發(fā)煤礦東部的采空區(qū)中，有極少量的積水現(xiàn)象。由于原紅發(fā)煤礦1-2#煤層上部覆巖中沒有含水層。因此，越界開采區(qū)域可能的積水水源主要來自雨水下滲以及山洪灌入已經(jīng)停產(chǎn)關(guān)閉的小窯中。由于無法確定原紅發(fā)煤礦北部越界開采 區(qū)域是否和東部采空區(qū)聯(lián)通，因此，無法排除原紅發(fā)煤礦北部邊界處的越界開采和 含水情況。為了消除在北部區(qū)域掘進(jìn)過程中的這一個潛在的安全隱患，有必要采用 超前物理勘探輔以鉆

5、探的方法探明北部越界開采和老空含水的情況，為宏源公司的 下屬原紅發(fā)煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。在計劃初步實施的方案中，采用先掘礦井周邊巷道，圈定現(xiàn)有的煤炭儲量的方針。為確保安全掘進(jìn)，在原紅發(fā)煤礦北部邊界范圍內(nèi)需要做探巷（約300M ,設(shè)計巷道 2012 （1）（約 450m） 、2012 （2）（約 450m）、上部邊界巷道 2016 （2）（約500m ,共計約1600m的煤巷來探測和圈定目前可采的煤田的范圍。以每天 掘進(jìn)10m計算，整個工期約在5個月左右，在掘進(jìn)過程中，由于對前方地質(zhì)結(jié)構(gòu)及 小窯的不了解，采用扇形布鉆的工藝，鉆探盲目性強，鉆探工作量大，嚴(yán)重的影響 了掘進(jìn)的速度和掘進(jìn)的安全。因此

6、，非常有必要需求一種簡單可靠的預(yù)測前方地質(zhì) 構(gòu)造和采空區(qū)的方法。目前，針對這一情況，國內(nèi)國外經(jīng)常采用的方法有瞬變電磁 法、直流電阻法和井下微震法。這三種方法和有優(yōu)缺點，適用范圍和條件各不相同（物探方法比較見附件一）。但這些方法可以有效的預(yù)測前方的地質(zhì)異常區(qū)，提高 掘進(jìn)工作的安全和速度，避免盲目鉆探的工作量。三 項目實施的可行性分析由于宏源煤業(yè)集團有限公司下屬的礦井中均存在小窯越界開采等問題，由此造 成的安全隱患時刻威脅著宏源煤業(yè)集團有限公司的下屬煤礦的安全。因此，有必要 采用先進(jìn)的技術(shù)加以解決。建議采用的方案有兩種：1）由中國礦業(yè)大學(xué)提供技術(shù)及設(shè)備，針對性地解決原紅發(fā)煤礦北部區(qū)域中由 越界開采

7、造成的安全隱患。國內(nèi)物理勘探的參考費用約為3.5萬/100m。為了增加物理勘探的靈活度，主要采用瞬變電磁探測，計劃每50m做一次超前勘探，在每次超前勘探的點上，垂直于巷道方向做 180度的扇形掃描。在實際的操作過程中，根 據(jù)物理勘探探和鉆探的結(jié)果，在探測的方案中做相應(yīng)的調(diào)整。（備注：方案一詳細(xì)實施過程見附件三）2）考慮到宏源煤業(yè)集團有限公司下屬的幾個礦井中均存在小窯越界開采等問題，為了降低總的成本，由宏源煤業(yè)集團公司采購必要的物理勘探設(shè)備，中國礦業(yè) 大學(xué)負(fù)責(zé)調(diào)校物理勘探設(shè)備，針對宏源下屬煤礦的特點設(shè)計必要的分析算法，完成 方案一的全部內(nèi)容，并培訓(xùn)礦方人員。使宏源煤業(yè)集團有限公司的工作人員能熟練

8、 使用設(shè)備和儀器，在今后，可以獨立完成一些必要的物理勘探和數(shù)據(jù)分析工作，培 訓(xùn)的服務(wù)期為一年。此方案包括完成方案一的全部內(nèi)容、調(diào)校儀器和培訓(xùn)礦方人 員，總費用預(yù)算約為不低于60萬。四兩種方案的成本分析萬案一：以原紅發(fā)煤礦為例，圈定北部可采 區(qū)域的范圍 時需要掘 進(jìn)巷道大約在 1600ml以國內(nèi)市場參考價3.5萬/100m計算，共需要投資大約在56萬左右，如果 考慮整個探測工期較為緊湊，取 0.8的系數(shù)，最終費用約45萬。萬案一：同樣以原紅發(fā)煤礦為例，需要礦方購買必要的探測設(shè)備，探測設(shè)備可以采用國 內(nèi)或者國外兩種設(shè)備。國內(nèi)設(shè)備相對較為國外設(shè)備便宜大約80%但設(shè)備可靠性低，維修和維護(hù)費用相對較高。

9、國外設(shè)備可靠性高，由于關(guān)稅等因素，高于國內(nèi)同 類產(chǎn)品。以瞬變電磁儀器為例，國產(chǎn)設(shè)備的價格在70萬左右，國外設(shè)備的價格在85到95萬之間。總體而言，礦方在初期投入較大，但是從長期的觀點分析，第二 種方案較為劃算。具體如下：1）目前，如果以紅發(fā)礦為標(biāo)準(zhǔn)，年產(chǎn) 30萬噸的巷道掘進(jìn)量大約為每年 3000ml若以3.5萬/100m計算，乘以0.8的系數(shù)，總費用約為84萬。而目前宏源 公司下屬四個礦井過渡期的巷道掘進(jìn)量若都以產(chǎn)量30萬噸/年計算，全部的巷道每年的掘進(jìn)量約在12000m左右。這樣在巷道超前勘探的投資達(dá)到了 300萬左右。2）目前宏源公司下屬生產(chǎn)礦井超前勘探的方法主要為鉆探。一般每隔40m在工

10、作面前方打扇形鉆孔，最少為 3個一一正前方、左前方和右前方。打每組扇形鉆 孔的工作時間，以目前的速度計算，最快需要一整天的時間，嚴(yán)重地影響著掘進(jìn)生 產(chǎn)的速度。若采用合理的物探方法可以有效的加快施工速度，減少鉆探的速度。采 用保守的方案，每隔50m只對物探發(fā)現(xiàn)的可疑區(qū)進(jìn)行鉆探，可以有效的減少鉆探的 工作量和降低鉆探的成本。3）同時也可以增加資源的回收率，一般而言，物探方法可以確定物探點周圍 100m范圍內(nèi)的地質(zhì)異常（因物探設(shè)備差異，探測范圍會略有不同）。這樣在巷道 掘進(jìn)的同時可以對巷幫兩側(cè)的煤炭的覆存和小窯的破壞情況作合理的評估和預(yù)測， 增加資源的回收率。五結(jié)論如果采用保守的策略，建議采用第一方

11、案。如果想一次投資到位，總成本最 低，建議采用第二方案。六附件附件一物探方法比較目前，國內(nèi)外常用的物探方法有井下微震法、瞬變電磁法、超前雷達(dá)法、三 維地震法、直流電阻法和交叉孔層析成像法。優(yōu)點井下微震法探測跑離遠(yuǎn)，易于識別井下小 斷層等地質(zhì)構(gòu)造對含水空洞和小區(qū)域的空 碉不敏感，如廢棄巷道瞬變電磁法對含水空碉敏感，探測距離 遠(yuǎn)，方向形好，布測方便探測精度相對于電阻法 低，成本高超前雷達(dá)法探測距離短，精度局，操作方 便無法區(qū)分含水和不含水空 碉，探測有效跑離大約10m左右三維地震法在地面上布置檢波器，探測范 圍廣精度低無法區(qū)分含水和不含水空 碉，對井卜廢棄老巷/、敏 感直流電阻法精度高，有利于探明

12、巷幫兩側(cè) 和底板的含水情況方向性差，超前勘探功能 弱，現(xiàn)場布置時間長，工 藝復(fù)雜，成本相對低交叉孔層析成像法精度局，成本局地面施工成本人禺，需要 在地面有潛在空洞區(qū)域打 深孔，布置傳感器，設(shè)備 費用，施工費用局。無法 區(qū)分含水和不含水至碉基于上述分析，根據(jù)施工成本和方便程度，基本上可以排除井下微震法、超前 雷達(dá)法、三維地震法、和交叉孔層析成像法。適用于宏源集團下屬煤礦的空碉探測 方法只有瞬變電磁法和直流電阻法。附件二物探設(shè)備比較下表中主要羅列了國內(nèi)外最主要的物理勘探儀器，國產(chǎn)設(shè)備價格便宜，因為設(shè) 備需求量較小，國內(nèi)設(shè)備可靠性較國外設(shè)備低。如果以五年的使用期計算，國外設(shè) 備有明顯的優(yōu)勢。設(shè)備名成

13、本預(yù)算（萬）圍來源設(shè)備可靠性YDZ （A）直流 電法儀35 10%1）巷道底板含 水層、溶洞、西安煤科院國產(chǎn)設(shè)備，可 靠性一般，布富水構(gòu)造探測需要時間長， 靈活性差。價 格便宜2）煤層頂板砂 巖局部富水區(qū) 探測RESECS II 三 維高密度電法 儀85 10%1）工程和地基 精細(xì)勘探2）煤礦老窯和 地下洞穴探測德國置方案復(fù)雜， 靈活性差，價 格高TEM47Hpl變 電磁儀探測90 10%TEM47H住要用 于煤礦井下或 隧道開掘中的 水情探測，探 測距離為100到 120m加拿大可靠性好，靈 活性強，使用 時間長TerraTEM 瞬變電磁探測儀50 10%TerraTEM 主要 用于煤礦井下

14、 或隧道開掘中 的水情探測， 探測距離為100到 120m澳大利亞可靠性好，靈 活性強，使用 時間長，接受 和發(fā)射可以使 用同軸電纜超前探測 儀70 10%用于煤礦礦井 下或隧道開掘 中的水情探 測，探測距離 為70m國產(chǎn)，多家國 內(nèi)單位都有可靠性較差， 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度因 廠家不同，差 異較大附件三方案一計劃的實施步驟本課題研究期限第一階段約為3個月，計劃自2009年9月底開始，至2009年 12月中旬前結(jié)束。第二階段2016 （2）的探測時間周期約為1個半月，時間起始周 期根據(jù)礦方生產(chǎn)計劃而定，共計完成的時間周期約為4個半月。其中主要研究內(nèi)容和實施過程在原紅發(fā)煤礦進(jìn)行。研究工作的室內(nèi)部分（數(shù)據(jù)分

15、析處理）在中國礦業(yè) 大學(xué)完成，進(jìn)度和內(nèi)容如下：1 ) 2009年9月6日至9日收集分析資料、做前期調(diào)研、制定方案和提出合適 的探測方案。2 ) 2009年9月中旬至9月底，利用井下現(xiàn)有巷道的空間，采用瞬變電磁法， 探巷周圍約300m的范圍內(nèi)做瞬變電磁勘探，形成探巷周圍的地質(zhì)異常區(qū)域分布 圖。如果采用方案二，在此過程中，負(fù)責(zé)建立適用于宏源下屬煤礦的數(shù)據(jù)分析算 法。3 ) 2009年9約底至2009年12中旬，針對設(shè)計巷道 2012 (1)和2012 (2) 采用跟蹤服務(wù)的方式，沿設(shè)計巷道每隔 50m做超前勘探。4 )按礦方計劃，采用瞬變電磁法針對設(shè)計巷道2016 (2)每隔50m采用瞬變電磁法對地質(zhì)異常做超前探測。這一階段的時間約為1個半月(備注：在實際的探測過程中，根據(jù)探測結(jié)果，免費做相應(yīng)的調(diào)整，包括探測間距 和服務(wù)時間)研發(fā)費用預(yù)算：根據(jù)國內(nèi)物理勘探的市場價格大約為3.5萬/100m,據(jù)此，計算總費用大約在XX萬左右。但是由于整個工