4. 掘进工作面地质编录与素描基础

超前地质预报的可靠性,很大程度上取决于工作面原始地质信息采集得是否规范、完整。物探和钻探给出的是间接或点状信息,而工作面地质编录与素描提供的是连续、直观的“地面实况”,二者互为印证。本节围绕四个环节展开:工作面地质信息采集内容、编录格式、素描图绘制方法,以及为预报准备基础数据。

一、工作面地质信息采集内容

编录对象是掘进工作面迎头及两帮、顶底板暴露出的地质现象。采集内容应覆盖“岩性—构造—水文—稳定性”四条主线,并统一记录空间位置。

  • 岩性信息:岩石名称、颜色、粒度、层理类型与厚度、软弱夹层位置及厚度、风化程度。对煤层巷道还需记录煤厚、煤体结构(块煤、碎粒煤、糜棱煤)及夹矸情况。
  • 构造信息:断层(位置、产状、落差、破碎带宽度、充填物)、褶皱(轴部位置、两翼产状)、节理裂隙(组数、产状、间距、充填与张开度)。
  • 水文信息:出水点位置、出水形式(渗水、淋水、涌水)、估算涌水量、水色与气味、水压迹象。
  • 稳定性信息:片帮、掉块、顶板离层、底鼓等现象的位置与规模。

采集时须先建立统一的空间参照:以巷道中线为基准,规定面向掘进方向,左侧为左帮、右侧为右帮;以迎头为起点,沿掘进方向量测距离,记为“距迎头 X m”。所有产状均采用地质惯用的走向/倾向+倾角表示,全文与图示保持一致。量测工具为地质罗盘、钢卷尺、地质锤和放大镜,产状测量应避开松动岩块,在新鲜面上进行。

二、编录格式

编录成果通常由“现场记录表+编录日志+素描图”三部分组成。现场记录表按段落填写,每循环或每 5~10 m 为一个记录段,字段包括:记录段起止里程、岩性描述、构造描述、水文描述、稳定性描述、产状数据、采样与照片编号。编录日志则按日期记录当班进尺、编录范围、异常现象及处理意见。

格式上要强调三点:一是可追溯,每条记录对应里程和照片编号;二是可量化,产状、厚度、涌水量均给数值而非“较发育”“少量”等模糊表述;三是及时性,应在爆破后、支护前对新鲜暴露面编录,避免喷浆封闭后无法观察。下表为一段示例记录(数据为教学假设):

里程段岩性构造/水文产状稳定性
K0+120~K0+128细砂岩,灰白色,中厚层节理2组,间距0.3~0.5 m,弱淋水135°∠42°;210°∠68°左帮轻微片帮
K0+128~K0+135砂质泥岩夹煤线0.2 m正断层,破碎带宽0.6 m,泥质充填断层面 160°∠55°顶板掉块,需加强支护

三、素描图绘制

素描图是把三维地质现象投影到二维图面上的成果图,常用两种图幅:迎头素描图(正对工作面,反映岩层、断层在断面上的分布)和帮部展开图(沿巷道两帮展开,反映地质体沿掘进方向的变化)。绘制要点如下:

  1. 先按比例画出巷道轮廓(如 1:100),标出中线、腰线和迎头位置。
  2. 按实测产状和厚度勾绘岩层界线、煤层线、断层线及破碎带范围,界线用实线,推测部分用虚线。
  3. 标注产状符号、岩性代号、里程、出水点符号及涌水量。
  4. 图面附比例尺、指北针、图例和编录人、日期。

素描图的价值在于把离散记录连成空间形态。例如上表中断层在 K0+128 出露,若在帮部展开图上断层线向深部延伸方向与掘进方向夹角较小,则前方可能持续受影响,这正是预报需要的前兆信息。

工作面地质编录与素描信息流 现场采集对象 迎头断面 左右两帮 顶底板 岩性·构造·水文·稳定 编录记录表 里程段 产状数值 照片编号 编录日志 素描图 迎头素描 帮部展开图 比例尺·图例 产状符号 预报基础 岩性序列 构造产状 水文异常 风险段落 帮部展开素描示意(面向掘进方向,左帮—迎头—右帮) 出水点 K0+120 K0+135 断层 F1 160°∠55° 细砂岩 砂质泥岩夹煤线 比例 1:100 图例:实线=实测界线 虚线=推测界线

四、预报基础数据准备

编录成果要转化为预报可用的基础数据,需完成三项整理。第一,建立岩性与构造序列:把各记录段的岩性、厚度按里程排列,形成“已揭露地质柱状序列”,作为推断前方地层的参照。第二,提取构造产状与延伸趋势:将断层、节理产状换算为与巷道轴线的夹角,判断其在前方是远离还是持续穿越工作面。第三,圈定异常段落:把出水点、破碎带、片帮掉块段标注在平面图和展开图上,形成风险段落清单。

以示例数据说明:断层 F1 走向 160°、倾角 55°,若巷道轴向约为 70°,则断层走向与巷道夹角约 90°,属横向断层,前方穿越后可能进入另一套地层;若夹角很小,则断层可能沿巷道方向延伸较长距离,预报时应重点提示破碎带持续影响。此类判断必须基于实测产状,不能凭经验臆断。

编录与素描应在每循环支护前完成,做到“当班编录、当班上图、当班归档”。素描图与记录表的数据必须一致,产状、里程、涌水量等关键数值要能相互核对,这是后续预报解释和验证对比的基础。

综上,工作面地质编录与素描不是简单的“记录现场”,而是把岩性、构造、水文、稳定性信息按统一参照和格式固化为可量化、可追溯、可空间延展的基础数据。只有这些数据准确、及时、规范,超前地质预报的推断才有可靠起点,验证时也才有明确的对比依据。