WWW.SDIC.COM.CN鉆探在煤田勘探與礦井防治水中的作用

中新網烏魯木齊7月29日電：(劉娟蘇春)全國最大規模煤田地質勘察項目新疆哈密地區巴里坤縣三塘湖煤田普查項目勘探地質勘探隊員們5個月的日夜苦戰，提交煤炭普查資源量可達550億噸，野外地震工作已經通過新疆國土資源廳的評審驗收，目前三塘湖煤田勘探已進入全面的詳查階段。新疆煤田地質局一六一煤田地質勘探隊主任工程師黃偉介紹：三塘湖礦區的煤質相當好，是優質的低灰長煙煤，發熱量可以達到6000大卡，是良好的工業用煤和動力用煤。今年下半年開始，要完成三塘湖全部的詳查工作和局部的精查工作，整個三塘湖勘查的資金總投入達到了10個億，這項工作是全國有史以來最大面積的煤田勘探項目。據了解，三塘湖煤田從普查到詳查，鉆探米數將在原有的34萬米增加到64萬米，鉆機總臺數達到200臺，進入詳查階段后，勘探限距要從普查限距的2公里加密到1公里。進入勘探階段，勘探限距要達到500米。同時在勘探措施上增加了二維地震和三維地震。

一、地面鉆探及其類別簡述二、地層、巖層、煤層及煤炭種類三、地面鉆探在煤田勘探中的作用四、鉆探在礦井防治水中的作用

五、地面鉆探有關規程

一、地面鉆探及其類別簡述

（一）地面鉆探的概念（二）地面鉆探的類別（三）地面鉆機的種類（四）鉆機的鉆進方法

一、地面鉆探及其類別簡述

（一）地面鉆探的概念

地面鉆探：是指利用鉆機設備從地表向地下鉆進成孔，從而達到所要求的任務的施工工程。

通俗地講：用鉆機鉆進，取出巖芯（土壤）供分析研究或開采礦產。

地面鉆探的目的：是借助機械或化學方式破碎巖土層，在地下形成規格和質量符合設計要求的鉆孔，以尋找和開采礦產（固、液、氣態）資源。

（二）地面鉆探的類別

鉆探施工過程中，根據工程設計的要求，選擇相應的鉆探設備、鉆進方法和工藝，在地層中鉆出不同直徑、深度和角度的鉆孔，然后再按不同的鉆孔目的采取不同的措施。

按目的不同，鉆探大致可以分為：地質鉆探，水文水井鉆探，工程勘察鉆探，石油鉆探，文物勘察鉆探等等。

1.地質鉆探：

地質鉆探是指利用鉆探機械設備和工藝取得地表以下巖心，為礦產資源評價提供可靠地質資料的工程。

2.水文水井鉆探：

為查明地下水的埋藏條件、運動規律、水質、水量等水文地質條件，以獲取合理開發及利用地下水所需資料而進行的鉆探工程，稱為水文鉆探。水文地質鉆孔一般可分為水文地質普查孔、水文地質勘探孔及探采結合孔三種。此外，還有為勘探和開發地熱資源（主要是地下熱水）的地熱井。水文地質鉆探，普查孔直徑小于150mm，勘探孔直徑150～350mm，水井直徑150～550mm。

3.工程勘察鉆探：

是為了查明施工場地土層類型、深度、分布、等工程地質特征，為后續施工提供準確的巖土物理力學指標和巖土特性分析而進行的工程。常用于工業和民用建筑、橋梁、道路和碼頭等基礎設施的工程地質勘察。

4.油氣鉆探：

是經過地質調查、地球物理勘查后，選擇油氣聚集最有利的鉆孔位置，用鉆探技術鉆穿油氣層，以達到檢驗物探資料、了解井下油氣地質勘查資料，求算油氣儲量，提供開發遠景情況為目的的鉆探工程。油氣鉆探與地質巖心鉆探的原理基本相同，只是油氣井比較深（一般1000～7000m），口徑大（一般開孔915mm）。

（三）地面鉆機的種類按鉆進方法可把鉆機分成四類：

1.沖擊式鉆機：包括鋼絲繩沖擊式、鉆桿沖擊式鉆機；

2.回轉式鉆機：包括立軸式--手把給進式、螺旋差動給進式、液壓給進式鉆機；轉盤式--鋼繩加減壓式、液壓缸加減壓式鉆機；移動回轉器式--全液壓動力頭式、機械動力頭式鉆機；

3.振動鉆機；

4.復合式鉆機：是指振動、沖擊、回轉、靜壓等功能以不同組合方式復合在一起的鉆機。鉆機類別類別代號第一特征代號（傳動結構）第二特征代號（裝載及其他）巖心鉆機、砂礦鉆機水文鉆機、工程鉆機坑內鉆機、淺孔鉆機、地熱鉆機X（巖心）、SZ（砂鉆）S（水文）、G（工程）K（坑內）、Q（淺鉆）R（地熱）Y（液壓操縱機械傳動）D（全液壓動力頭）P（轉盤）C（車裝）S（散裝）

鉆機型號類別標志

某型號地質勘探鉆機某型號水文水井鉆機某型號石油鉆機

（四）鉆機的鉆進方法

常用的鉆孔工藝方法有：

1.回轉鉆進、沖擊（抓）鉆進、復合鉆進（如潛孔錘鉆進和振動鉆進）；

2.無沖洗液循環鉆進（如螺旋鉆進）；

3.正反循環鉆進（清水、泥漿、空氣、泡沫鉆進等）。

二、地層、巖層、煤層及煤炭種類

（一）地層（二）巖層與巖石（三）吐哈地層及煤層（四）煤炭種類

二、地層、巖層、煤層及煤炭種類

（一）地層地層:是地質歷史上某一時代形成的成層的巖石和堆積物。它主要包括沉積巖、火成巖以及由它們經受一定變質的淺變質巖。地層可以是固結的巖石，也可以是沒有固結的堆積物。從巖性上講，地層包括各種沉積巖、火山巖和變質巖；從時代上講，地層有老有新，具有時間的概念。地層是地殼中具一定層位的一層或一組巖石。在正常情況下，先形成的地層居下，后形成的地層居上。層與層之間的界面可以是明顯的層面或沉積間斷面，也可以是由于巖性、所含化石、礦物成分、化學成分、物理性質等的變化導致層面不十分明顯。

地面鉆探設備從地表向地下鉆進成孔過程中，會揭露不同的地層。地層由巖漿、沉積巖和變質巖構成，這三大巖類可以相互轉化。

根據地層自然形成的先后順序，將地層分為5代13紀。

即早期的2代：太古代和元古代（元古代在中國含有1個震旦紀），以后的3代：古生代、中生代和新生代。古生代分為寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀和二疊紀，共6個紀；中生代分為三疊紀、侏羅紀和白堊紀，共3個紀；新生代只有古近紀、新近紀和第四紀等3個紀，見圖1。地址年代一覽表

（二）巖層與巖石巖層:是指由兩個平行或近于平行的界面所限制的同一巖性組成的層狀巖石,它與地層的區別：是指地質歷史上某一時代形成的一套巖層，包含時間概念。一般來說，先形成的地層在下，后形成的地層在上，越靠近地層的上部的巖層形形成的年代越近。巖石：由一種或通常由兩種以上礦物所組成的固結或不固結的集合體。簡單地是就是固態礦物或礦物的混合物。巖石主要為三大巖石：沉積巖（水成巖））、巖漿巖（火成巖）和變質巖巖漿巖占地殼體積的64.7%；沉積巖占地殼體積的7.9%，但在地殼表層分布則甚廣，約占陸地面積的75%，而海底幾乎全部為沉積物所覆蓋；變質巖占地殼體積的27.4%

泥漠新疆昌吉州的五彩灣（沉積巖的層理）層理

1.沉積巖沉積巖是在地表或近地表不太深的地方形成的一種巖石類型。它是由風化產物、火山物質、有機物質等碎屑物質在常溫常壓下經過搬運、沉積和石化作用，最后形成的巖石。

常見的沉積巖包括：黏土、泥頁巖、長石砂巖、砂巖、石灰巖等。沉積巖占地殼體積的7.9%，但在地殼表層分布則甚廣，約占陸地面積的75%，而海底幾乎全部為沉積物所覆蓋.

2.巖漿巖

巖漿巖也叫火成巖，是在地殼深處或在上地幔中形成的巖漿，在侵入到地殼上部或者噴出到地表冷卻固結并經過結晶作用而形成的巖石。常見的火成巖包括：花崗巖、玄武巖、橄欖巖、石英閃長巖等在野外觀察，沉積巖常具有成層構造，層狀構造是沉積巖所獨有的特征。而在巖漿巖發育的地區則常常見到節理，而基本上看不到層理寧靜式噴發氣孔構造（玄武巖）花崗巖

3.變質巖在地殼形成和發展過程中，早先形成的巖石，包括沉積巖、巖漿巖，由于后來地質環境和物理化學條件的變化，在固態情況下發生了礦物組成調整、結構構造改變甚至化學成分的變化，而形成一種新的巖石，這種巖石被稱為變質巖。變質巖是大陸地殼中最主要的巖石類型之一。常見的變質巖有：角巖、片麻巖、石英巖等。在變質巖的概念中，有兩點必須強調，這是變質巖區別于沉積巖和巖漿巖的關鍵所在。首先，變質作用形成于地殼一定的深度，也就是發生于一定的溫度和壓力范圍。既不是沉積巖的地表或近地表常溫常壓條件，也不同于巖漿巖形成時的高溫高壓條件；另外一點就是變質作用中的礦物轉變是在固態情況下完成的，而不是巖漿巖那種從液態的巖漿中結晶形成的。石英巖

（三）南湖礦區地層與煤層南湖礦區主要地層有第四系（Q）、新近系葡萄溝組（N2p）、侏羅系中統頭屯河組（J2t）、侏羅系中統西山窯組（J2x）、侏羅系下統三工河組（J1s）、上石炭統梧桐窩子組（C2wt）：1.石炭系上統梧桐窩子組（C2wt）

為淺海-濱海相沉積，灰綠、黃綠、灰紫、紫紅色凝灰質粉砂巖、凝灰巖等組成的基底。與下伏泥盆系地層呈不整合接觸。（二疊系P、三疊系T地層在此缺失）

2.侏羅系（J）（1）侏羅系下統三工河組（J1s）為泊湖相沉積,鉆孔控制巖性如下：深灰色、灰綠色泥巖與細砂巖互層、深灰色礫巖、中粗粒砂巖夾粉砂巖、泥巖。

2.侏羅系（J）（1）侏羅系下統三工河組（J1s）為泊湖相沉積,鉆孔控制巖性如下：深灰色、灰綠色泥巖與細砂巖互層、深灰色礫巖、中粗粒砂巖夾粉砂巖、泥巖。

（2）侏羅系中統西山窯組（J2x）為泊湖相沉積,為區內主要含煤地層。主要含可采18層煤。（3）中統頭屯河組（J2t）為泊湖相沉積,為不含煤地層。中生界白堊系缺失。3.新近系葡萄溝組（N2p）為河流相土灰黃色淺紅色泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖互層，底部以礫巖與砂礫下伏地層侏羅系呈不整合接觸。

4.第四系（Q）本區廣泛分布，為沖積、洪積、風積層及鹽堿沼澤沉積層。巖性主要為黃土、砂質粘土、礫石、細砂、砂礫層、風成砂土，鹽堿砂質粘土，與下伏地層不整合接觸，厚度0.85-33.98m，平均厚度20m。

南湖礦區煤層：均賦存于中侏羅統西山窯組（J2x）地層中,共含29層煤，其中可采煤層為18層,主要分布在西山窯組中含煤段（J2x2）和下含煤段（J2x1），其中中含煤段（J2x2）是主要賦煤地段。1.上含煤段（J2x3）含2層煤為區內含煤較差的含煤段，該段含大于0.30m的煤層3層，平均總厚3.37m，含1、2編號煤層，為不可采煤層。2.中含煤段（J2x2）含15層煤西山窯地層中的主要含煤段。含煤15層煤層，編號分別為3-17煤層，其中可采煤層10層，分別為3、5、6、7、10、12、13、14、15、16煤層，其中3、7、10、14、15煤層在賦煤區域內為全區可采煤層；5、6、12、13、16煤層在賦煤區域內為大部可采煤層。

3.下含煤段（J2x1）含12層煤次要含煤段，該段含大于0.30m的煤層共14層，編號煤層12層，煤層編號分別為18—29煤層，其中可采煤層8層，分別為18、19、20、22、25、26、28、29煤層，其中25、28、29煤層在賦煤區域內為全區可采煤層；18、19、20、22、26煤層在賦煤區域內為大部可采煤層。界系統組段（亞組）代號厚度（m）平均新生界第四系

Q0.85-33.9810.43新近系上新統葡萄溝組

N2p4.26-188.8053.75侏羅系中侏羅統頭屯河組

J2t

118.73西山窯組

J2x102.96-912.05419.21下侏羅統三工河組

J1s

53.96古生界石炭系上統梧桐窩子組

C2wt5982南湖礦區地層簡表

（四）煤炭種類按中國煤炭分類國家標準，煤炭分為15類，南湖礦區主要為長焰煤CY,少量不粘煤及。

中國煤炭分類國家標準

三、地面鉆探在煤田勘探中的作用（一）成煤概述

（二）煤田勘查的四個階段（三）煤炭資源儲量（四）南湖礦區儲量劃分

（五）地質補充勘探

（一）

成煤概述我國五個主要聚煤期：石炭紀(C)聚煤期、二疊紀(P)聚煤期、早中侏羅世(J1)聚煤期、晚侏羅(J2)至早白堊世(K1)聚煤期、晚白堊(K2)至始新世(E2)聚煤期，其中又以石炭紀、二疊紀聚煤強度最大。根據煤化程度和工藝性能指標將煤分為14大類，見表2。新疆中生代聚煤期在各含煤盆地內發育上三疊統(T3)煤層和中下侏羅統(J1、J2)煤層，在準南煤田、托里—和什托洛蓋、準東煤田和吐哈盆地等，煤層主要產于侏羅系八道灣組和西山窯組含煤地層內，一般屬低灰、低硫長焰煤、不粘結煤和氣煤；在伊犁盆地，焉耆煤田和塔北地區等，煤層主要產于塔里奇克組和克孜勒努爾組含煤地層內，一般屬低灰，低硫氣煤和長焰煤；在烏恰煤田、塔里木盆地南部、西南部地區，煤層主要產于康蘇組和楊葉組含煤地層內，屬不粘結煤、氣煤、貧煤，見表3。中侏羅統下部下侏羅統下部上三疊統托里—和什蓋煤田—和什蓋煤田西山窯組：河流沼澤相，礫巖，砂巖，泥巖與煤互層。厚150-545m150-545m。江河組：河流湖泊相，粉砂巖夾砂巖。厚19-288m19-288m。八道灣組：河流沼澤相，砂巖，泥巖，煤互層。厚14-428m。14-428m。郝家溝組：河流，湖泊相，礫巖，砂巖，粉砂巖，夾泥灰巖。厚50-300m。50-300m。伊犁盆地水西溝上亞群，賓湖，沼澤相，泥巖，礫巖，煤。厚0-70m。0-70m。水西溝下亞群組，濱湖沼澤相，砂巖，泥巖，煤。厚500-611m。500-611m。水西溝下亞群：湖泊沼澤相，粉砂巖，泥巖，煤。厚220-524m。220-524m。郝家溝組：山麓灑流相，礫巖，礫巖，砂巖夾粉砂巖。厚60-300m。60-300m。準南煤田西山窯組：湖泊沼澤相，砂巖。粉砂巖，泥巖，煤互層。厚168-960m。168-960m。江河組：濱湖~湖泊相，砂巖，粉砂巖，下部夾紅色泥巖。厚175-716m。~湖泊相，砂巖，粉砂巖，下部夾紅色泥巖。厚175-716m。八道灣組：河流沼澤相，砂巖，泥巖，夾菱鐵礦，煤。厚239-930m。239-930m。郝家溝組：河流，濱湖相，砂巖，粉砂巖，夾礫巖，砂礫巖。厚60-700m60-700m吐哈盆地西山窯組：湖泊沼澤相，砂巖，粉砂巖，夾礫巖和煤層。厚168-960m。168-960m。江河組：湖泊相，含菱鐵礦結核，粉砂巖夾砂巖。厚100-480m。100-480m。八道灣組：濱湖沼澤相，砂巖，粉砂巖，礫巖夾煤。厚337-539m。337-539m。郝家溝組：河流相，礫巖，砂巖，夾粉砂巖，泥巖。厚0-300m。0-300m。準東煤田西山窯組：湖泊沼澤相，砂巖，泥巖，煤互層，夾菱鐵礦。厚262-500m。262-500m。江河組：濱湖，湖泊相，砂巖，粉砂巖互層。厚30-253m。30-253m。八道灣組：河流相，礫巖，砂巖，夾粉砂巖，泥巖。厚14-428m。14-428m。郝家溝組：河流湖泊相，礫巖，砂巖，粉砂巖，夾泥灰巖。厚0-200m0-200m。焉耆煤田塔什店組：湖泊沼澤相，砂巖，粉砂巖，炭質泥巖，夾煤層。厚400m以上。400m以上。哈滿溝組上段：河流三角洲相，礫巖，砂巖，夾粉砂巖。厚90-100m90-100m。哈滿溝組下段：濱湖沼澤相，礫巖，粉砂巖，炭質泥巖，煤。厚79-100m79-100m。郝家溝組：山麓，河流相，礫巖，砂巖，夾粉砂巖，厚145-300m145-300m。塔北地區克孜勒努爾組：上段湖泊沼澤相，砂巖，粉砂巖，炭質泥巖，煤。厚65-730m。下段湖泊沼澤組，泥巖，砂巖夾炭質泥巖，煤層。厚215-740m65-730m。下段湖泊沼澤組，泥巖，砂巖夾炭質泥巖，煤層。厚215-740m。阿合組：河流三角洲相砂巖夾砂礫巖。厚140-300m140-300m。塔里奇克組：河流沼澤相，礫巖，砂巖，粉砂巖夾煤，厚55-579m55-579m。黃山街組：湖泊相，河流相，砂巖，含礫砂巖，粉砂巖夾礫巖，炭質泥巖，疊錐灰巖。厚147-748m。147-748m。烏恰煤田揚葉組：瀉湖沼澤相，黑色泥巖，粉砂巖泥巖，夾煤塊壘。厚98-1230m98-1230m。康蘇組，濱湖沼澤相，礫巖，粉砂巖夾泥巖，煤。厚148-1033m148-1033m。沙里塔什組：山麓相，礫巖，夾砂礫巖，礫徑0。1-1m，厚1314-1815m0。1-1m，厚1314-1815m。塔西南及西昆侖地區揚葉組：河流，湖沼相，砂巖，粉砂巖，泥巖，夾煤層。厚98-1230m98-1230m。康蘇組：河流相，礫巖，砂巖夾泥巖和煤層。厚10-600m10-600m。沙里塔什組：山麓河流相，礫巖，砂巖，厚0-124m。0-124m。塔南及阿爾金地區濱湖沼澤相，礫巖，砂巖，粉砂巖，泥巖，夾煤層。厚300m以上300m以上。山麓河流沼澤相，礫巖，砂巖，炭質泥巖和煤。厚500m以上。500m以上。表3新疆主要含煤地層特征表(二)、煤田勘查的四個階段

根據《煤、泥炭地質勘查規范》規定，我國固體勘查工作統一劃分為預查、普查、詳查和勘探4個階段。

1.預查：應在煤田預測或區域地質調查的基礎上進行，其任務是尋找煤炭資源，預查的結果，要對所發現的煤炭資源是否有進一步地質工作價值做出評價。以一定的地質基礎（含煤的區域性、巖性巖相和構造等）和找煤標志（煤層露頭、煤屑和風化產物）為指導，使其建立在科學可靠的基礎上，并把工作重點放在最有希望的含煤遠景區。

2.普查是在預查的基礎上，或已知有煤炭賦存的地區進行。普查的任務是對工作區煤炭資源的經濟意義和開發建設可能性做出評價，為煤礦建設遠景規劃提供依據。在進行詳細的地表地質研究和地質填圖的基礎上，對深部含煤情況及構造變化用少量鉆孔進行控制性的揭露。普查線間距一般為1000m～3000m。3.詳查：是為礦區總體發展規劃提供地質依據。凡需要劃分井田和編制礦區總體發展規劃的地區，應進行詳查；凡不涉及井田劃分的地區、面積不大的單個井田，以及不需編制礦區總體發展規劃的地區，均可在普查的基礎上直接進行勘探，不出現詳查階段。詳查線間距一般為1000m。4.勘探（精查））是在地質普查和詳查的基礎上進行的。勘探的任務是為礦井建設可行性研究和初步設計提供地質資料。勘探一般以井田為單位進行。勘探的重點地段是礦井的先期開采地段。勘探成果要滿足確定井筒、水平運輸巷、總回風巷的位置，劃分初期采區，確定開采工藝的需要；要保證井田境界和礦井設計能力不因地質情況而發生重大變化，保證不致因煤質資料影響煤的洗選加工和既定的工業用途。

我國現行的煤礦床勘查的鉆探工程基本線距要求一般根據最主要地質因素是地質構造復雜程度和煤層穩定程度這兩個指標，見表6、表7。表6構造復雜程度類型鉆探工程基本線距表表7煤層穩定程度類型鉆探工程基本線距表38

（三）煤炭資源儲量

截至2013年底，我國查明煤炭資源儲量1.48萬億噸。山西、內蒙古、陜西、新疆、貴州、寧夏等6省(自治區)，占全國煤炭資源總量的82.8%。。新疆煤炭資源豐富，位居我國前列，煤炭資源預測遠景儲量2.19萬億噸，探明儲量2485.33億噸，占全國的40%以上，見表4。含煤區獨立煤田預測儲量探明儲量準格爾地區準東煤田33591646.07

準南煤田2110279.06

和什拖洛蓋煤田108263.05

準西北煤田777

哈土-巴里坤地區-巴里坤地區吐哈煤田5748442.67

三塘湖煤田1359

西天山地區（伊犁凹陷）伊犁盆地479825.74

尤魯都斯煤田9670.13

焉耆煤田1388.46

庫m什煤田m什煤田2640.06塔里木北緣地區庫拜煤田33520.09

孔雀河煤田1037表4新疆煤炭資源儲量分布

儲量是基礎儲量中的經濟可采部分，又可分為可采儲量（111）、探明的預可采儲量（121）及控制的預可采儲量（122）3個類型。經過詳查或勘探，達到控制的和探明的程度，在進行了預可行性或可行性研究后，經濟意義屬于經濟的或邊際經濟的那部分礦產資源，可分為3個類型，探明的（可研）經濟基礎儲量（111b），探明的（預可研）經濟基礎儲量（121b）、控制的經濟基礎儲量（122b）。自普查至勘探，地質可靠程度達到了推斷的至探明的，但可行性評價工作只進行了概略研究，尚分不清其真實的經濟意義的那部分。可細分為3個類型：探明的內蘊經濟資源量（331）、控制的內蘊經濟資源量（332）、推斷的內蘊經濟資源量（333），見表5。表5中國煤炭資源儲量

（四）南湖礦區儲量劃分

南湖礦區經勘探工作查明的礦產資源總量250249萬噸，其中探明的經濟的基礎儲量（111b）52844萬噸；控制的經濟的基礎儲量（122b）資源總量77540萬噸；推斷的內蘊經濟的資源量（333）119865萬噸。先期開采地段內的礦產資源總量（111b+122b+333）80357萬噸，其中探明的經濟的基礎儲量（111b）52834萬噸，控制的經濟的基礎儲量（122b）15919萬噸，推斷的內蘊經濟的資源量（333）11604萬噸。

（五）地質補充勘探

地質補充勘探是在已進行過勘探的礦床，或在進一步工作以及在礦山設計、基建、開采過程中，發現礦體形態、規模、產狀、連續性、礦石質量的某些方面有重大誤差，或礦山開采的水文和工程地質條件有重大遺漏時，對某一方面所進行的專門性地質勘探工作。補充勘探主要是重新評定新發現或勘探程度不足的可采或局部可采煤層；解決礦井改、擴建和開拓延深工程設計中存在的地質問題；提高延深水平高級儲量的比例。因延深水平高級儲量比例達不到規定標準，不能滿足設計需要必須進行礦井補充勘探。四、鉆探在礦井防治水中的作用（一）地面鉆探在水文地質勘探中的作用

（二）井下鉆探在礦井防治水中的作用（三）煤礦井下鉆探設備（四）南湖相鄰礦井防治水簡介（五）水文地質補充勘探四、鉆探在礦井防治水中的作用

（一）地面鉆探在水文地質勘探中的作用在礦區水文地質勘查中，水文地質鉆探是最主要、最可靠的手段。水文地質鉆孔除了可以直接揭露地下水（含水層）外，還可以兼做取樣、試驗、開采和防治地下水的作用。因此，水文地質鉆探具有不可替代性。水文地質鉆探的特點有：鉆孔結構復雜，施工要求嚴格，工期長、費用高。水文地質鉆探的任務是：1.研究地質、水文地質剖面，確定含（隔）水層的層位、厚度、埋藏深度、巖性、分布狀況、空隙性和隔水層的隔水性；

2.測定各含水層中的地下水位，各含水層之間及含水層與地表水體之間的水力聯系；3.進行水文地質試驗，測定各含水層的水文地質參數，為防治礦井水和開發利用地下水提供依據；4.進行地下水動態觀測，預測其動態變化趨勢；5.采取水樣做水質分析，采取巖樣做物理力學性質試驗；6.在可供利用的情況下，可做排水疏干孔、注漿孔、供水開采孔和長期動態觀測孔使用。1.華北石炭二疊紀煤田的巖溶——裂隙水水害區；2.華南晚二疊紀煤田的巖溶水水害區；3.東北侏羅紀煤田的裂隙水水害區；4.西北侏羅紀煤田的裂隙水水害區；5.西藏、滇西中生代煤田的裂隙水水害區；6.臺灣第三紀煤田的裂隙—孔隙水水害區我國煤礦水害類型及分布

礦區水文地質工程地質勘查和環境地質調查評價應與礦產地質勘查工作階段相適應，分為普查、詳查和勘探三個階段。

普查階段：結合礦產普查進行，對于已進行過區域水文地質工程地質普查的地區，其資料可直接利用或只進行有針對性的補充調查，大致查朗工作區的水文地質工程地質和環境地質條件。

詳查階段：基本查明礦區的水文地質工程地質和環境地質條件，為礦床初步技術經濟評價、礦山總體建設規劃和礦區勘探設計提供依據。

勘探階段：詳細查明礦區水文地質工程地質條件，評價地質環境，為礦床的技術經濟評價及礦山建設可行性研究和設計提供依據。各個階段的水文地質工作如表8。

工程量類型項目孔隙充水為主的礦床裂隙充水為主的礦床

簡單中等復雜簡單中等復雜水文地質測繪比例尺普查，詳查1∶50000～1∶10000

勘探1∶10000～1∶2000鉆孔簡易水文地質觀測與普查，詳查全部鉆孔編錄孔占地質孔的比例%勘探10～2030—4050～6030～4050～6070～80水文地質剖面敷（條）詳查0～11～22～40～l1～22～3

勘查1～22～34～61～22～33～5加深揭露底板充水含水層鉆孔（個）詳查、勘探

各水文地質剖面不少于3孔分層靜止水位觀測孔數（個）詳查、勘探全部水文地質孔

全部水文地質孔抽水試驗單孔（個）詳查

2～33～5

1～22～3

勘探0～2

0～21～22～3

多孔（組）詳查

2～3

1～2

勘探

1～2

1

群孔（組）詳查

勘探

1～2

1水動態長期觀測地表水（處）詳查

根據查明水文地質條件，礦坑涌水量計算和水源地選擇的需要，選代表性地段設站

勘探根據實際需要對詳查階段各站取舍和補充

鉆孔（個）詳查

3～55～73～57～10

勘探

根據需要對詳查階段鉆孔取舍和補充根據需要對詳查階段鉆孔取舍和補充

井泉（個）詳查、勘探根據實際需要選擇代表性點

勘探坑道或生產礦井詳查，勘探勘探坑道和主要生產礦井設排水量觀測站，簡單礦區可省略

水化學樣、細菌檢驗樣詳查、勘探可作水源地的井、泉、地表水按豐、枯季取樣水化學分析樣普查，詳查、勘探代表性水點，以控制地表水，地下水，水化學類型為原則地面物探普查、詳查、勘探根據需要布置鉆孔水文物探測井詳查、勘探水文地質孔應進行氣象觀測詳查、勘探遠離氣象臺站的礦區，氣象變化大時，應建立臨時性的降水，氣溫觀測站表8孔隙裂隙充水為主的礦床水文地質工作基本工程量表

（二）井下鉆探在礦井防治水中的作用

工作原則《煤礦防治水規定》要求，井下水害防治需滿足“三專”要求、“十六字原則”、綜合利用“五項措施”。三專十六字原則五項措施技術人員、探放水設備、探放水隊伍預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采防、疏、堵、排、截1.井下水害防治規定

（1）探放水工程實施采掘工作面遇有下列情況之一的，應當進行探放水：

（1）接近水淹或者可能積水的井巷、老空或者相鄰煤礦（2）接近含水層、導水斷層、暗河、溶洞和導水陷落柱（3）打開防隔水煤（巖）柱進行放水前（6）接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶（4）接近有出水可能的鉆孔、接近水文地質條件復雜的區域（5）采掘破壞影響范圍內有承壓含水層或者含水構造、煤層與含水層間的防隔水煤（巖）柱厚度不清楚可能發生突水（5）接近有積水的灌漿區、接近其他可能突水的地區2.探放水鉆孔施工管理專業技術人員編制設計地測、通風、總工程師審批技術人員編制、審批措施專業探放水鉆機施工開孔、下置套管、注漿、耐壓試驗、收尺、封孔、測斜等關鍵現場驗收3.主要水害治理鉆探方案（1）超前探放超前分析積水標高、積水深度、積水范圍，劃定探水線、探水警戒線，根據積水情況、相鄰采掘工程位置關系等設計探放水鉆孔，鉆孔一般成扇形或半扇形針對積水低洼點進行布設。（2）循環探查綜合考慮含水層厚度、水壓、位置等情況設計鉆孔，鉆孔成組、壓茬布設，留設足夠的超前距、幫距。該類鉆孔布置方式可用于水文地質條件探查、疏水降壓、注漿改造等方案。4.探放水鉆孔施工工藝

（1）一般探放水鉆孔施工鉆孔施工采用立軸式鉆機或煤礦用全液壓坑道鉆機施工。采用二級或三級結構，孔口安裝控水閘閥、瓦斯抽放裝置及帶水壓表的三通等。一般探放水鉆孔二級結構示意圖一般探放水鉆孔三級結構示意圖開孔下入承壓套管注漿養護、耐壓試驗鉆進至終孔全孔擴孔下入護壁套管一般探放水鉆孔施工流程

（2）高壓探放水鉆孔鉆孔采用煤礦用全液壓坑道鉆機施工。鉆孔采用三級結構，孔口安裝控水閘閥、防噴、反壓裝置（對旋閘閥）、瓦斯抽放裝置。對旋閘閥采用高壓液控，在孔內出現異常時可以迅速關閉鎖緊鉆桿，起到防噴、反壓作用。高壓探放水鉆孔三級結構示意圖開孔下入帶勒骨護壁套管注漿養護鉆進至終孔高壓探放水鉆孔施工流程安裝孔口裝置鉆進并下入承壓地質套管注漿養護、耐壓試驗

（3）套管注漿工藝注漿采用“內注外返”及空間補充注漿相結合的方式。

A.套管口安裝截止閥，由截止閥向孔內注漿，至孔壁球閥返漿停止；

B.由套管壁與孔壁間導氣管及球閥向孔內補充注漿，至設計壓力。

C.存在跑漿時，采用間歇性注漿或漿液凝固后重新掃孔再次補充注漿。套管注漿封孔結構示意圖5.高壓探放水安全施工

（1）高壓探放水鉆孔要按要求固管，做好孔口防控，采用“專用鉆機”施工，這里的“專用鉆機”我們可以理解為“分體操作控制、兩處夾持鉆桿”的坑道鉆機。新集一礦西副井區域地質及水文地質條件較為復雜，直接充水水源為1煤頂板砂巖水，在井底施工注漿孔時實測水壓6Mpa。此處探放水較為成功，最大初始水壓5.3MPa，放水7萬多方，其施工工藝如下：

A.套管采取夾皮注漿與管內全帶壓二次注漿固管。

B.采用分體操作控制的ZYW3000型全液壓坑道鉆機施工。

C.使用控水閘閥、防噴三通，尤其是成功使用了FZ7.8-10型液壓防噴器（屬于半封閉單閘板防噴器，見圖10）進行孔口防控。采用多元素化學泥漿護孔。FZ7.8-10液壓防噴器實物圖

（2）高壓探放水鉆孔瓦斯防噴高壓探放水、防控高壓水、防范孔內瓦斯，國投新集二礦1煤灰巖探放水發生瓦斯強噴現象就是例證。國投新集二礦太原組地層由12層灰巖和砂巖、砂質泥巖、泥巖組成。2201采區目前累計施工1煤底板探水孔179個，18個發生噴孔，其中2201底板巷聯巷探放1煤底板太灰水鉆孔施工過程中出現瓦斯強噴，雖然孔口采取高壓閘閥、對旋閘閥防噴措施，但噴出14米遠，噴壞探頭，噴出持續15分鐘，瞬間噴瓦斯200m3/min，超限26分鐘（T2探頭最大達1.64%）,階段抽放瓦斯兩萬多方，噴出強度之高，瓦斯量之多，安全威脅之大，極不利于礦井安全生產。

（三）煤礦井下鉆探設備鉆探裝備可分為兩類，即鉆機類和泵類；鉆機類大致可分為立軸式鉆機、液壓式鉆機、和氣動式鉆機三種。泵類大致分為氣動泵和電動泵兩種。1.立軸式鉆機

系列：ZLJ系列（目前兩淮地區常用）

類型：ZLJ85O、ZLJ850B、ZLJ2000D、ZLJ4000、ZLJ4000D等；適用：本鉆機用以煤礦井下鉆探瓦斯抽（排）放孔、注漿防滅火孔、煤層注水孔、防突卸壓孔、地質勘探孔及其它工程孔。適用于巖石堅固系數f≤10的各種煤層、巖層。也可用于地質、水電工程地質勘探取芯或壩基灌漿等作業。

主要結構：主機和動力機，主機包括：離合器、變速箱、卷揚機、回轉器、卡盤、機架和液壓系統。特點：體積小、便于挪移搬運，采用齒輪式轉動相對扭矩大。缺點：機械傳動、接頭多，不便于維修。主要參數(ZLJ4000型)：額定轉矩4000Nm、最大給進力40KN、鉆進深度500m、開孔直徑300mm終孔直徑110mm。

2.液壓式鉆機

系列：ZYW和ZDY系列（目前兩淮地區常用）；

類型：ZYW2800、ZYW3000、ZYW3200、ZYWL4000S型和ZDY2300、ZDY2800、ZDY3000、ZDY3200S型等；

適用：主要用于煤礦井下鉆探瓦斯抽（排）放等順層（穿層）鉆孔、注漿防滅火鉆孔、煤層注水孔、防突卸壓孔、地質勘探孔及其它工程孔等。適用于巖石堅固系數f≤12的各種煤層、巖層。履帶鉆機不僅適用于鉆場施工，更有利于在巷道內挪移頻繁的地點施工，行走方便，節約時間和人員。

主要結構：主機和泵站，主機包括：膠套卡盤、變速箱、夾持器、導向套、機架和液壓系統。特點：分體式操作簡單、安全、方便；可無級調速、鉆進效率高。缺點：全液壓系統快換接頭多，易滲（漏）油。主要參數(ZYW3000型)：輸出轉矩73N.m、給進力110kN、鉆孔深度350m、開孔直徑94-113mm、終孔直徑94（113）mm、主軸通孔直徑78mm

主要結構：由主（副）履帶車、操作臺、油箱動力總成、動力頭、夾持器、機架和液壓系統等。優點：履帶底盤搭載鉆機主體，整機具備自行走能力，方位角、傾角、水平高度調節均為液壓自動調節安全、方便；可無級調速、鉆進效率高。缺點：全液壓系統快換接頭多，易滲（漏）油。主要參數(ZYWL4000S型)：輸出轉矩1000-4000N.m、給進力100kN、鉆孔深度400m、開孔直徑113-153mm孔直徑94（113）mm、主軸通孔直徑78mm;ZYWL4000S型履帶鉆機

鉆機組成—主履帶車部分

動力頭蝸輪蝸桿回轉器夾持器履帶車導向套支撐旋轉機架防側翻支腿

主要結構:鉆架、動力水龍頭、主推油缸、拉桿、機械手、反轉架、小吊車、平車、導軌等。優點：鉆井過程安全、高效準確。缺點：體積相對較大，安裝、固定不便。適用：用于各類豎井、斜井的鉆鑿工程中。主要參數(ZFY1.2/120型)：導孔直徑230-250mm、擴孔直徑0.9-1.2m鉆孔深度不小120m、鉆桿規格￠176*1000mm、鉆孔傾角60-90°。ZFY1.2/120型液壓反井鉆機3.氣壓式鉆機系列：ZQJC系列類型：ZQJC-920/10.0S型適用：適用于淺孔（低于5米）施工，如探測地質構造煤層、探放水、抽放瓦斯、煤體注水、卸放壓力孔、巷道貫通超前孔、巷道錨桿支護孔及其它特殊用途。主要結構：回轉機構、進給機構、馬達、減速箱、立柱、導軌、托盤、拉桿、支架組成。特點：支架由高性能型材制成，具有質量輕、移動方便、體積小、效率高、結構簡單、維修方便。缺點：穩固性差、鉆進排渣不便。主要參數：工作壓力0.4-0.63MPa、額定轉矩860-960N·m、額定轉速95-115r/min、輸出功率8.5-11kW、啟動轉矩1160-1300N·m、負荷耗氣量11-13m3/min。氣壓式鉆機

4.泵類設備

系列：ZBY（注漿泵）、BW（泥漿泵）系列類型：ZBY3/16、ZBYSB120/17、2ZBQ30/3、BW型等適用：適用于含瓦斯煤礦、建井以及井下防水工程的注漿加固，也可用于隧道開鑿與維護，修建水壩、大型橋梁、高層建筑的基礎處理和各類地下工程等注漿加固用。主要結構：電動機、聯軸器、油泵油箱、缸體、換向機構、排吸漿管。特點：具有四擋速度、一種缸徑，能提供四種排量。通過三通閥，還可作流量的微量調節。該泵采用組合式結構，易于組裝和分解。缺點：流量相對較小，缸體活塞易磨損。主要參數：公稱流量3（50L/min）m3/h、公稱壓力16MPa、額定壓力20MPa、公稱排量63mL/r、額定往復次數20min-1泥漿泵

主要結構：管架、氣缸、活塞端蓋、聯接箱、液缸、換向閥等。特點：該泵壓縮空氣作為動力，體積小、重量輕、不超載等特點。缺點：外露管件易損壞，對空氣清潔度要求高，濾清器易堵塞。適用：適合煤礦井下中短距離大流量充填或是高壓小排量穩壓注漿工況。也可用于地鐵、隧道、水利、建筑等注漿防水加固工程，特別適合高濃度將夜的注漿。主要參數：額定供氣壓力0.4MPa、出漿壓力3MPa、排量18L/min、行程125mm、柱塞直徑75mm、耗氣量≤0.7m3/min。2ZBQ30/3型氣動注漿泵

煤礦是高危行業，時刻受水害的危害，在現代煤礦生產中，由于回采深度的增加，礦井淺部采空區形成大量積水，嚴重影響煤礦安全生產，要建立完善礦井水防治體系與制度，建立專業的打鉆隊伍，研究應用鉆探、物探、化探相結合的工藝，施工防治水鉆孔工程，積極樹立鉆尺重于進尺的理念，防大事故，除大隱患，極力本安型礦井。承壓水潛水上層滯水大氣降水頂板水底板水周邊水1.自然充水水源地表水松散孔隙地下水基巖裂隙地下水碳酸鹽巖巖溶地下水封孔質量不佳鉆孔地面巖溶塌陷帶

頂板冒落裂隙帶底板礦壓破壞帶底板水壓導升帶

2.人為充水通道頂板抽冒帶頂板切冒帶

（四）南湖相鄰礦井防治水簡介1.徐礦防治水介紹111801工作面設計為200m×1800m，開采煤層為18煤層。工作面的直接充水含水層段為18煤以上砂巖、砂礫巖含水層段。區內含水層厚度71.22m～76.89m，平均厚74.99m，裂隙發育，透水、含水性較好，自然水位約+433m，為煤層頂板直接充水的中等富水性含水層。根據經驗公式計算得出導水裂隙帶發育高度為17～25m。根據已有經驗可知，3m采厚情況下導水裂隙帶會波及到上覆含水層。

為解決工作面頂板充水含水層對工作面回采的影響，徐礦聘請新疆煤炭設計研究院有限責任公司對111801工作面進行疏干水工程，該工程采用由地面及工作面打鉆放水疏干。

（1）地面降水疏干工程地面疏降孔的布設集中在開切眼附近，疏降水管井共3眼，其直徑Ф=300mm、深H=250m，單井設計疏干水量80m3/h，靜水位埋深60m，估計最大水位降深可達70m。選用3臺250QJ80-20×10型井用潛水泵(Q=80m3/h，H=200m，N=75kW），每臺配240m長揚水管（采用DZ40型Ф108×4.5無縫鋼管）。地面集水管路共3條，選用1.6Mpa的De250×22.7聚乙烯(PE)和管，管道總長度約2340m，覆土1.50m直埋敷設，電熱熔連接。

（2）井下降水疏干工程首采面井下疏放工程與首采區的巷道施工同步進行：沿巷道施工方向，每100米（約10天）間距同步施工一個放水孔，并進行疏放水工作。疏放孔的布設采用巷道外側布設鉆窩的方式，并在一個鉆窩內施工2個疏放孔，進行高強度的疏放。1號孔和2號孔與巷道夾角45°、設計仰角60°，其中：1號疏放孔為疏放加強孔，對施工后方的含水層進行疏放，并與后方鉆窩內的疏放孔進行疊加影響，加強疏放效果；2號疏放孔為施工前方超前預疏放孔，對巷道施工方向的含水層進行預疏放。兩個鉆孔與前后鉆窩內鉆孔形成最大控制范圍及疊加影響。兩條順槽總共施工鉆場34個，68個疏放孔。每個疏放孔長100m，直徑108mm。在每個鉆場外邊緣，向外施工一個L×B×H為1.5m×1.5m×1m的儲水池，采用混凝土支護。首采面井下疏放工程布設示意圖地面疏降孔布設平面圖2.神華煤礦防治水介紹（1）1301、1303、1305工作面相對位置關系1303輔助運輸順槽上距1301（首采工作面）采空區18.6m，掘進方向與采空區平行，1303膠帶運輸順槽上距1301采空區260m，掘進方向與采空區平行，1305輔助運輸順槽上距1303采空區31.5m，掘進方向與采空區平行。（2）1303工作面受水害威脅情況影響1303工作的充水水源主要為3煤層頂板砂、礫巖水、1301老空積水、1303采空區離層水及1號水文異常區，20-2、18-2孔鉆孔水，為確保1303輔運順槽施工的安全，必須對進行探放。

（3）各充水水源情況A.主要含水層Ⅴ1含水層：巖性以灰白-灰色中粗砂巖、砂礫巖為主，多為鈣泥質膠結，一般厚度4-20米，平均厚度9.38米。該層一般呈厚層—巨厚層狀，局部為4-5個單層組合，分析1301兩次涌水異常均為頂板破壞形成導水裂隙導通該含水層所致，其中最大一次涌水量達到165m3/h。Ⅴ2含水層：由于2煤層的不穩定性，也造成了該含水層的不穩定，含水層平均厚度在1.0-5.0m之間，局部可達17.6m，一般為1-2個砂巖層。Ⅴ3含水層：該含水層是3煤層的直接充水含水層，下距3煤頂板約90-120m，巖性為粗、中砂巖，厚度約為30m，裂隙發育，為弱含水層。B.采空區積水1301采面為本礦首采工作面，開采煤層為3煤層，平均厚度5.77m，煤層傾角7-12°，周邊均為實炭區，未開采。走向可采長度1360m，標高187.0-255.0m。截止2013年7月31日采空區面積329203m2，預計空區積水面積19841m2，積水上限最大標高+197.8m，積水下限最低標高+187.8m，水頭差≤10m，靜水壓≤0.1MP，充水系數0.35，積水量最大約25000m3左右。3煤單向抗壓強度6.6MPa，單項抗拉強度0.2MPa，剪切強度0.9MPa，通過對比，水壓遠小于煤柱“三力”數據。C.1303采空區離層水及1號水文異常區（侏羅系中統西山窯組上段）底部礫巖含水層下部為“三軟”巖層，軟巖中賦存不連續的砂巖透鏡體，工作面采空冒落后，砂巖含水層下部軟巖逐漸出現離層，上部含水層水逐漸進入離層的孔隙、裂隙中，進