淺談煤礦水文地質(zhì)問(wèn)題及勘探技術(shù)方法

【摘 要】本文對(duì)煤礦的水文地質(zhì)進(jìn)行了介紹，并且對(duì)煤礦的水文地質(zhì)所存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析。同時(shí)，針對(duì)煤礦的水文地質(zhì)的勘探，進(jìn)行了研究，對(duì)特殊的煤礦類型的勘探方法，進(jìn)行了勘探技術(shù)和勘探手段的討論。

【關(guān)鍵詞】煤礦水文地質(zhì)；勘探方法；勘探技術(shù)；煤層

一、煤礦水文地質(zhì)

（1）水文來(lái)源類型。水文的類型一般分為三種：地下水、地表水以及斷層水。第一，地下水，根據(jù)煤礦水文的巖性組合、特征以及水力的性質(zhì)等諸多因素，將礦區(qū)內(nèi)各含水層分成散層孔隙的含水層、巖溶裂隙的含水層、巖溶裂隙的含水帶、二疊系裂隙的含水層、二疊系統(tǒng)巖溶水強(qiáng)的含水帶。散層孔隙的含水層，主要由殘積以及坡積物組成，其巖性主要是黃色和黃褐色的粘土砂土、砂粘土以及碎石土等。因?yàn)楹穸炔淮?，其富水性弱，是弱含水層。巖溶裂隙的含水層，上覆和下伏的地層間巖性，都逐漸變化著，沒(méi)有明顯的標(biāo)志，一般厚約170m左右。這種水文地質(zhì)以裂隙的含水為主要來(lái)源，含水性比較弱，水質(zhì)屬于低礦化的重度碳酸鹽鈣水。巖溶裂隙的含水帶，是薄層硅質(zhì)層、厚層和中厚層狀的燧石灰?guī)r，一般厚度約為33m。鉆孔中的巖溶裂隙普遍發(fā)育，多數(shù)半填充狀，常見(jiàn)的有蜂窩狀和海綿狀的溶蝕小孔，具有明顯水蝕痕跡，水位和上部地層有著明顯的變化，漏水和消耗量很大。二疊系裂隙的含水層，巖性是砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖、巖漿、煤、石灰?guī)r，一般組厚度251m。該層是基巖裂隙的含水層，富水性也弱，是弱含水層。二疊系統(tǒng)巖的溶水強(qiáng)含水帶，巖性是玄武巖，頂部多呈深灰色和淺灰綠色凝灰?guī)r，厚度在40m左右，內(nèi)含基巖的裂隙水。下段為凝灰?guī)r，沒(méi)發(fā)現(xiàn)有涌漏現(xiàn)象。該組地層的富水性弱，是弱含水層。第二，地表水，由降雨、灌溉、植被，江河湖泊的涌入帶來(lái)，在深層的煤礦中，地表水帶來(lái)的水量補(bǔ)給并不占多數(shù)，甚至很少。所以，并不做主要研究。第三，斷層水，有的礦區(qū)內(nèi)斷層較少，分為地面可以被查明的以及未出露地層表面的盲小的斷層。由于有這些斷層存在，對(duì)煤礦地下水的補(bǔ)給、流向以及排泄都有一定的影響，由地面調(diào)查以及部分的鉆孔資料，隔水、斷層。（2）充水的因素分析。第一，充水水源，充水水源主要分為直接性充水水源以及間接性充水水源。直接性充水水源，為風(fēng)化，構(gòu)造的裂隙水，間接性充水水源，為基巖的裂隙水，茅口巖的溶水。第二，充水通道，通過(guò)地質(zhì)的鉆探資料，煤礦區(qū)內(nèi)基巖的節(jié)理、裂隙比較發(fā)育，這些都是連通的含水地層以及煤層的天然性通道。在未來(lái)煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，由于煤層的大面積開(kāi)采，必定將會(huì)引起大量的采礦的裂隙會(huì)出現(xiàn)，這些人工的裂隙，將會(huì)是溝通含水地層以及煤層的良好通道。第三，充水機(jī)理，煤層的頂板砂泥巖的裂隙，其充水機(jī)理在重力的作用下，沿巖石的原生節(jié)理、采動(dòng)裂隙、裂隙、導(dǎo)水?dāng)鄬右幌盗械某渌ǖ?，以滴水或者淋水的形式不斷進(jìn)入巷道，煤層開(kāi)采，受到頂板含水層的影響較小。第四，在開(kāi)采條件以后，水文地質(zhì)的問(wèn)題預(yù)測(cè)。開(kāi)采的過(guò)程中，因?yàn)槊簩拥拇竺娣e開(kāi)采，必定將引起采礦的裂隙出現(xiàn)，裂隙的出現(xiàn)，有可能成為導(dǎo)致地下水改向的重要因素，煤礦的隱伏斷層不斷發(fā)育，斷層帶的力學(xué)性質(zhì)比較弱，較容易受到采動(dòng)的影響，從而發(fā)生應(yīng)力的變化，從而形成地下水的通道。煤礦產(chǎn)區(qū)內(nèi)主要含有煤地層，為弱性含水層，在煤礦床的開(kāi)采中，對(duì)此段巖的溶裂隙水，影響較小。

二、水文地質(zhì)煤礦的勘探方法

（1）煤礦勘探方法的選擇。對(duì)于這些不同的勘探方法，我選擇了瞬變電磁法，中心回線的裝置使用瞬變電磁法（TEM）是一類在沒(méi)有產(chǎn)生一次場(chǎng)背的情況下，進(jìn)行觀測(cè)、研究二次場(chǎng)的時(shí)間域的電磁感應(yīng)的方法。這種方法以裝置的輕便，受旁測(cè)的影響小和高工效、低成本等諸多特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在油氣勘探、工程物探、煤田地質(zhì)的勘探、地下水和地?zé)峥碧?、考古、地質(zhì)的構(gòu)造研究、環(huán)境災(zāi)害、地質(zhì)調(diào)查諸多領(lǐng)域。（2）煤礦勘探技術(shù)的介紹。這種方法的探測(cè)原理，是在發(fā)送回線的上面供應(yīng)電流的脈沖方波，在一般情況下，利用產(chǎn)生方波后沿的下降瞬間，產(chǎn)生一個(gè)朝向地下傳播，而一次磁場(chǎng)由一次場(chǎng)的激勵(lì)，地質(zhì)體將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)渦流，大小取決地質(zhì)體導(dǎo)電的程度。一次場(chǎng)消失之后，該渦流并不能馬上消失，將有一個(gè)過(guò)渡的過(guò)程，且這個(gè)過(guò)程是衰減的。過(guò)渡過(guò)程，又會(huì)產(chǎn)生衰減二次磁場(chǎng)來(lái)向地表不斷傳播，由地面上的接收線圈，接收到二次磁場(chǎng)的信號(hào)，該信號(hào)與地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)本身的電特性，有著密切的關(guān)系。如果按照不同延遲時(shí)間，測(cè)量二次的感生電動(dòng)勢(shì)，就會(huì)得到二次場(chǎng)，隨時(shí)間衰減產(chǎn)生特性曲線，由發(fā)送電流，把他們歸一化以后，成為伏安特性曲線。通過(guò)對(duì)瞬變場(chǎng)，隨時(shí)間變化而變化規(guī)律的研究，可用來(lái)勘探地質(zhì)體的分布情況。野外進(jìn)行資料采集的時(shí)候，使用中心線框裝置，記錄點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)重合，能夠使得體積效應(yīng)，減至最小。由于工效等實(shí)際需求，勘探工程的中心探頭，可在發(fā)射線框的中心，甚至是區(qū)域內(nèi)進(jìn)行接收，理論上可近似認(rèn)為，發(fā)射線框的中心為均勻場(chǎng)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]程裕淇.中國(guó)區(qū)域地質(zhì)概論[M].北京：地質(zhì)出版社，1994：62～65

[2]韓廣德.中國(guó)煤炭工業(yè)鉆探工程學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000：34～35