平溝煤礦勘查中做好水文地質(zhì)工作的思考

宋繼華梁秋利

（1.泛海能源控股股份有限公司，北京 100005；2.神華地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司，北京 100005）

平溝煤礦勘查中做好水文地質(zhì)工作的思考

宋繼華1梁秋利2

（1.泛海能源控股股份有限公司，北京 100005；2.神華地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司，北京 100005）

煤礦勘查中水文地質(zhì)工作的質(zhì)量好壞，將直接影響未來礦山建設(shè)和開發(fā)工作。但由于各類原因，勘查者較易忽視水文地質(zhì)工作的重要性。本文以平溝煤礦勘察中的水文地質(zhì)工作為例，結(jié)合礦產(chǎn)資源勘查工作中水文地質(zhì)工作的常見問題，強調(diào)了水文地質(zhì)工作的重要性，對如何做好水文地質(zhì)工作提出幾點建議。

平溝煤礦 煤礦勘查 水文地質(zhì)

礦產(chǎn)勘查中的水文地質(zhì)工作是一項十分重要的基礎(chǔ)工作，也是礦產(chǎn)勘查的重要內(nèi)容。在礦產(chǎn)勘查工作中，礦區(qū)水文地質(zhì)工作不可或缺且必須要完成好?，F(xiàn)結(jié)合平溝煤礦勘查中的水文地質(zhì)工作，對煤礦勘查中水文地質(zhì)工作存在的問題、重要性和有關(guān)建議探討如下。

1　平溝煤礦及區(qū)域水文地質(zhì)概況

平溝煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市境內(nèi)，于1958年開始建設(shè)，設(shè)計能力為0.45Mt/a，礦區(qū)面積15.65km2。平溝煤礦的煤質(zhì)好，發(fā)熱量高，煉焦性能好，是良好的煉焦配煤，產(chǎn)品暢銷于全國30多個省、市、自治區(qū)。為了實現(xiàn)平溝煤礦的可持續(xù)發(fā)展，神華烏海能源有限責(zé)任公司提出將與其緊鄰的卡布其深部井田作為擴大區(qū)進行開發(fā)利用，為礦井?dāng)U建提供地質(zhì)依據(jù)，故對其擴大區(qū)進行勘探工作。

煤礦勘探區(qū)域北起千里山以北，南至雀兒溝南部。南北跨度100km，東西寬5至25km，總面積約300km2。煤田東西兩側(cè)之桌子山、崗德爾山南北向延伸，構(gòu)成中高山地，因構(gòu)造及流水形成懸崖陡壁、蛇形溝谷。煤田內(nèi)地形以寬谷洼地為主，其間山丘起伏，階地發(fā)育。其地形東高西低，溝谷發(fā)育，最高處桌子山主峰海拔2.1km，最低處拉僧廟溝入黃河口、海勃灣-摩爾溝沖積扇，海拔1.15km。受地形影響，水流由東向西注入黃河。各溝谷均是季節(jié)性徑流，平時干枯貧水，雨季山洪暴發(fā)后形成洪流，歷時時間短。經(jīng)論證，黃河與煤田無直接水力聯(lián)系。

2　礦產(chǎn)資源勘查中水文地質(zhì)工作的常見問題

隨著我國工程建設(shè)的快速發(fā)展， 較之以前更加重視開展水文地質(zhì)工作， 但目前我國沒有足夠的認識到水文地質(zhì)工作工程勘察、設(shè)計以及施工方面的重要性，從而引起礦產(chǎn)資源勘查中水文地質(zhì)調(diào)查投入的資金和力度不夠，而形成施工災(zāi)難。水文地質(zhì)的問題是一個極其重要但又容易被忽略的問題，主要原因分析如下：

2.1思想重視不足

在實際資源勘查中，部分勘查人員只將水文地質(zhì)作為開采技術(shù)條件中的一個環(huán)節(jié)，勘查工作的重點也放在礦床的控制和研究程度上，經(jīng)常忽視水文地質(zhì)工作的重要性。有些勘查，一旦查明礦床、煤礦特征，估算出煤礦儲量，就急于提交報告。有些水文地質(zhì)工作不夠深入、蜻蜓點水，無法達到煤礦勘查工作級別的要求；有些報告提交后由于礦山水文地質(zhì)條件及礦床充水因素未查清，給開采帶來了困難。思想認識的缺乏給礦山開發(fā)帶來嚴重的安全隱患，2009 年貴州省新橋煤礦的透水事故主要原因即是“未進行水文調(diào)查工作，對周邊小窯積水具體情況不夠掌握；未嚴格按照探放水的相關(guān)規(guī)定操作，在透水有明顯隱患的情況下，仍盲目施工，引發(fā)透水事故”。

2.2工作操作簡單化

水文地質(zhì)工作尤其是水文地質(zhì)調(diào)查工作普遍存在著簡單化的問題，在部分礦業(yè)權(quán)評估和商業(yè)性地質(zhì)勘查成果野外驗收工作中，往往局限于水文地質(zhì)測繪階段，沒有深入研究礦區(qū)的地質(zhì)特點，通過選擇適宜的工作方法，查明礦床的充水水源、途徑和水量。個別礦區(qū)只采用區(qū)域資料，勘查工作不到位，沒有查明其水文地質(zhì)條件；個別礦區(qū)內(nèi)有水庫，卻只在平面圖上標示了范圍，未真正查明影響礦床的充水因素。甚至個別缺乏責(zé)任心的勘查單位，在野外水文地質(zhì)調(diào)查中觀察不細致、記錄不精確等，難以為礦山開采設(shè)計和規(guī)避水害提供確切的基礎(chǔ)依據(jù)，直接阻礙其合理高效地利用礦產(chǎn)資源。

水文地質(zhì)條件的好壞與礦產(chǎn)資源開采的經(jīng)濟效益直接相關(guān)。在市場經(jīng)濟條件下，力求礦產(chǎn)勘查與開采投入獲得最快的回報和最大的經(jīng)濟效益。在地質(zhì)勘查和報告審批工作中，負責(zé)人過于強調(diào)勘查的全面性、完整性與系統(tǒng)性，而不夠關(guān)注水文地質(zhì)投資所能獲取的經(jīng)濟效益。礦產(chǎn)資源勘查中水文地質(zhì)工作成果之所以難以轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力并得到社會普遍認可，除了上述原因以外，還受多種因素的制約：水文地質(zhì)工作決策機制不完善；條塊分割，多頭管理，相關(guān)法規(guī)不完善，無法保證成果的有效轉(zhuǎn)化；部分成果表述過于專業(yè)化，沒有做到通俗易懂，使地質(zhì)信息的傳遞受阻等。

3　在礦產(chǎn)資源勘查中做好水文地質(zhì)工作的重要性

礦產(chǎn)資源勘查中的水文地質(zhì)調(diào)查包括地下水類型、含水層、隔水層調(diào)查，地下水補給、徑流、排泄調(diào)查，地下水系統(tǒng)、邊界條件調(diào)查，地下水人工調(diào)節(jié)調(diào)查，地下水開發(fā)利用調(diào)查，地下水水文地球化學(xué)和同位素調(diào)查，地下水溫度調(diào)查，水文氣象調(diào)查，生態(tài)-環(huán)境地質(zhì)調(diào)查幾個方面。水文地質(zhì)調(diào)查除了進行必要地形地貌調(diào)查、地層巖性調(diào)查、地質(zhì)構(gòu)造等調(diào)查外，對地下水、地下水水文地球化學(xué)特征及與地下水有密切相關(guān)的氣象水文要素等應(yīng)作詳細全面的調(diào)查。地下水位的變化是工程勘察的重點內(nèi)容。低下水位情況主要包括對近些年地下水位的最高點及相應(yīng)的變化、地下水補給排泄條件、地表水與地下水的補排關(guān)系及對地下水位的影響等。

3.1有利于找尋礦藏

通過對包裹體中水的同位素深入研究以及現(xiàn)代地?zé)崽锏奶綄?，專家學(xué)者們已經(jīng)認可外生成因的地下水在多種類型金屬礦床的形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究證實，熱液礦床、夕卡巖礦床和其余脈狀金屬礦床均處于地下水的古泄水區(qū)。古地下水運動方向與壓實作用聯(lián)系緊密，而壓實作用又常常是沉積礦床的主導(dǎo)因素。壓實時沉積巖透水性各向異性十分明顯，故而水做遠距離側(cè)向遷移是它的最重要方式，沿著透水層，水逐步向壓力小的方向運動，也就是向地形較高的方向移動，這就成為壓實作用下沉積水運動的排泄區(qū)，是形成礦床的最有利地段之一。某些沉積型的鐵、銅礦床也許正是這一作用的結(jié)果。某些原生金礦床中呈溶液狀態(tài)和懸浮狀態(tài)的金，含量均高于水圈淡水中的金的克拉克值（0.022×10-9），因此一旦測定到包裹體水中存在高異常的金，都有可能指示礦體位置。但在實際勘查中，應(yīng)充分考慮的地質(zhì)條件，在各種地質(zhì)條件下，水圈中各種水的金的克拉克值都可作為借助水文地球化學(xué)找礦、劃分含礦異常的依據(jù)。

3.2有利于科學(xué)開采礦產(chǎn)資源

開展好水文地質(zhì)工作，真正確定水文地質(zhì)條件，評估礦井涌水量，恰當(dāng)做出工程地質(zhì)條件評價，對科學(xué)、合理、安全的采礦存在重要意義。研究表明，礦區(qū)水文地質(zhì)條件決定了礦床地下水涌水量的多少，并受含水層的結(jié)構(gòu)、富水性、補給和徑流條件，以及礦區(qū)地形對地表水和地下水的匯集條件等因素影響。在礦山開采中，一旦水文地質(zhì)工作開展不到位，就將使技術(shù)條件復(fù)雜化，加大開采的難度和危險性。還可能由于缺乏充足的水文地質(zhì)資料，發(fā)生坑道被地下水淹沒的嚴重采礦事故。

3.3減少環(huán)境污染，綜合利用地下水

在礦產(chǎn)的開發(fā)過程中，礦山環(huán)境將會遭到不同程度的破壞，從而引發(fā)水文地質(zhì)環(huán)境的急劇變化，使得生態(tài)不再平衡，進而深入危害人體健康和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。環(huán)境水文地質(zhì)存在的問題在實際工作中已嚴重阻礙礦山建設(shè)和生產(chǎn)。在實際工作中，存在許多環(huán)境危害，典型的有酸性礦坑水、金屬組分和放射性元素，它們對水、土壤、生物均會帶來不同程度的污染。因此，做好礦區(qū)水文地質(zhì)工作，不僅可以避免環(huán)境污染問題，還能夠?qū)Φ叵滤M行綜合的合理利用。

4　在礦產(chǎn)資源勘查中如何做好水文地質(zhì)工作

礦區(qū)水文地質(zhì)工作為礦山建設(shè)規(guī)劃和設(shè)計提供可靠依據(jù)，確保礦山實現(xiàn)安全開采。結(jié)合實際工作，筆者希望能引起相關(guān)人員對水文地質(zhì)工作的重視，切實提高水文地質(zhì)工作的地位，全面提高整體勘查報告的質(zhì)量，為礦山建設(shè)設(shè)計提供可靠的保證。

4.1嚴格執(zhí)行管理規(guī)范

為切實加強對礦產(chǎn)和地下水的管理，統(tǒng)一規(guī)范勘查技術(shù)要求，國家和國土資源部先后發(fā)布了《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》和《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》等一系列國家和地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標準規(guī)范。這些標準為礦區(qū)水文地質(zhì)的調(diào)查提供了確鑿的依據(jù)，在落實工作實，相關(guān)人員須結(jié)合礦區(qū)的實際情況，充分調(diào)查地質(zhì)和水文地質(zhì)，利用物探、鉆探、化探、試驗等多種手段，合理評估和預(yù)測采礦過程中礦坑充水和抽排水容易導(dǎo)致的環(huán)境地質(zhì)問題，并提供防治方案和解決措施。礦床水文地質(zhì)調(diào)查評價工作應(yīng)該適應(yīng)煤礦勘查階段，在煤礦勘查中，水文地質(zhì)具備兩大方面的基本任務(wù)，首先是要在各個勘查階段，全面達到礦區(qū)水文地質(zhì)條件和礦床充水因素的查明程度，充分預(yù)測礦坑涌水量；其次是要評價礦床水資源的綜合利用水平，獲得供水水源方向。除此之外，勘查礦區(qū)開采技術(shù)條件，離不開充分考慮社會的綜合效益，既要探討如何保證礦山安全、連續(xù)作業(yè)，又要變不利因素如礦山排水的綜合利用，為有利因素，對于地下水較多的礦區(qū)可考慮將地下水作為礦山供水。

4.2明確勘查標準和要求，客觀實際地運用規(guī)范

在實際工作中，相關(guān)人員要注意落實“以規(guī)范為依據(jù)，明確標準要求”，勘察人員隊伍參差不齊，個別人員對煤礦勘查中的水文地質(zhì)工作應(yīng)當(dāng)遵循的標準不夠了解，有的則不懂得如何參照規(guī)范去落實。對于這些人員，更要強調(diào)礦產(chǎn)勘查工作中的水文地質(zhì)工作應(yīng)該遵循的規(guī)范，依據(jù)國家和地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標準規(guī)范的具體要求開展工作。規(guī)范是長期勘查工作的凝練和總結(jié)，是反映煤礦勘查中水文地質(zhì)工作的基本技術(shù)要求，隨著科學(xué)技術(shù)和勘查工作的進步，規(guī)范也將根據(jù)勘查工作的新經(jīng)驗、新技術(shù)、新方法不斷修訂和完善。對于煤礦勘查中的水文地質(zhì)工作，現(xiàn)有的可依據(jù)的規(guī)范和要求有很多：國家標準包括《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》和《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》等，它們是各礦種勘查中水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評價工作的基本準則和要求；國家地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標準規(guī)范包括《各礦種勘查規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定和規(guī)范要求，它們是客觀實際的運用規(guī)范，是相應(yīng)勘查階段及開采技術(shù)條件勘查類型劃分及工作規(guī)定和規(guī)范要求。煤礦勘查中各礦區(qū)的水文地質(zhì)條件差異巨大，在實際工作中，相關(guān)人員要結(jié)合礦區(qū)的具體情況合理地運用規(guī)范，在工作中要不斷積累和總結(jié)經(jīng)驗，引入和推廣水文地質(zhì)勘查新技術(shù)，確保勘查工作的質(zhì)量。

4.3注重水文地質(zhì)勘查類型的劃分

按照《煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評價標準》（MT/T1091-2008），本區(qū)水文地質(zhì)勘查類型劃分如下。礦井開采主要充水含水層巖溶含水層、老空水和碎屑巖類含水層。煤層直接充水含水層為頂?shù)装逅樾紟r類孔隙裂隙含水層，鉆孔單位涌水量0.000019～0.0198L/s.m，富水性弱，補給源為貧乏的大氣降水；老空水主要接受大氣降水和碎屑巖類含水層的補給，對礦井生產(chǎn)未發(fā)生過重大影響；奧灰?guī)r溶水為底板間接充水含水層，主要含水層桌子山組厚度大于200m，鉆孔單位涌水量0.000006～0.0864L/s.m，蘇背溝一帶74-13、74-20號鉆孔單位涌水量分別為0.028、1.68 L/ s.m，富水性極不均，補給水源有限，靜儲量大。本區(qū)主要可采煤層大部分塊段位于巖溶水位以下，9號、10號煤大部分地塊突水系數(shù)0～0.05MPa/m，相對安全，斷層部位突水系數(shù)0～0.06MPa/m，具有突水危險性；16號煤正常地塊突水系數(shù)0～0.19MPa/m，斷層部位突水系數(shù)0～0.38MPa/m，大部分地塊具有突水危險性。本區(qū)水文地質(zhì)勘查類型劃分為第三類第三型，即以底板巖溶充水為主、水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床。

4.4多分析水質(zhì)現(xiàn)象背后成因

以平溝煤礦為例，其勘探區(qū)地形為一狹長的低地，多以殘丘、孤山階地、洼地組成。形成窄而深的“V”字型溝谷，下游寬闊。結(jié)合氣象水文、地形地貌及地表水體，可以分析其成因?？碧絽^(qū)屬半沙漠干旱大陸性氣候，降雨量少、蒸發(fā)量大，一年四季干燥多風(fēng)。據(jù)烏海市氣象站資料，最高氣溫39.4℃，最低氣溫-32.6℃，多年平均氣溫9.70℃；年平均降雨量47.1～357.6mm，平均162.4mm，其中7、8、9三個月占全年總降水量的68.55%，常以暴雨突發(fā)形成間歇性洪流排出區(qū)外，大氣降水及地表對地下水補給貧乏；年蒸發(fā)量勘3132.1～3919. 3mm，平均3481.1mm，蒸發(fā)量是降水量的21.4倍。冬春季節(jié)多刮西北風(fēng)，夏秋季多刮東南風(fēng)，最大風(fēng)速5.4m/s，平均風(fēng)速2.2～3.9m/ s，每年11月初封凍，至次年5月初解凍，最大凍土深度1.50米。由于氣候及地質(zhì)構(gòu)造條件影響，沖溝較為發(fā)育，其上游切割強烈，故形成窄而深的“V”字型溝谷。

5　結(jié)語

水文地質(zhì)工作是為礦山建設(shè)規(guī)劃或設(shè)計提供可靠的依據(jù)、為煤礦提供安全開采的保證，重要性不言而喻。本文就煤礦水文地質(zhì)勘查中的常見問題，結(jié)合平溝煤礦的實際工作，對照相關(guān)規(guī)范或規(guī)程進行分析和探討，以期加強協(xié)作進一步提高工作質(zhì)量。筆者希望能引起煤礦勘查者對水文地質(zhì)工作的重視，不要忽視水文地質(zhì)工作的地位，更好地提高整體勘查報告的質(zhì)量，為煤礦的安全生產(chǎn)提供可靠的保障。

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