煤礦水文地質(zhì)問(wèn)題及勘探技術(shù)方法分析

李海亮

摘 要：煤礦的勘探工作是煤礦生產(chǎn)的前提，煤礦生產(chǎn)的效率受到煤礦開(kāi)采工作落實(shí)情況的影響。水文地質(zhì)是煤礦勘探工作受到影響和干擾的主要因素之一。目前，水文地質(zhì)存在的問(wèn)題較多，煤礦生產(chǎn)工作由此受到了嚴(yán)重的阻礙。所以，將新的技術(shù)應(yīng)用于煤礦水文地質(zhì)，解決相應(yīng)問(wèn)題，對(duì)于我國(guó)的煤礦生產(chǎn)工作具有重大意義。

關(guān)鍵詞：煤礦；水文地質(zhì)；問(wèn)題；勘探技術(shù)

1煤礦水文地質(zhì)勘探中的形式

1.1地表水與斷層水

煤礦地表水一般是來(lái)自因天氣原因而降的水、江海河流的流動(dòng)水及植物根莖所貯存的水分等，由于煤礦貯藏位置往往在地表較深的部位，該部分水對(duì)煤礦造成的影響較小。煤礦區(qū)域的斷層部位儲(chǔ)存的往往是斷層水。斷層水對(duì)地下水排泄及流向等會(huì)造成影響，所以勘探人員在開(kāi)展工作前都必須對(duì)水文地質(zhì)地面進(jìn)行調(diào)查并通過(guò)各種手段了解清楚斷層水的分布情況。

1.2含水層和含水帶

結(jié)合巖性組合與特點(diǎn)及水力性質(zhì)等因素進(jìn)行分析研究，煤礦工作人員能將礦區(qū)里所涵蓋的水層大概分解為含水層和含水帶兩種類(lèi)型。其中，散層空隙中含水層構(gòu)成部分是碎石土與砂粘土等，由于它們貯水能力較弱、含水層厚度也較小，因此被稱為弱含水層。巖溶裂縫中含水帶組成部分偏向于燧石灰?guī)r與硅質(zhì)層等，厚度均在33m左右，且裂縫形狀展現(xiàn)的幾乎是蜂窩狀，所以水蝕情況較為嚴(yán)重，水量會(huì)出現(xiàn)大量滲漏而引起水分過(guò)多減少。綜上所述，巖溶裂縫含水帶中會(huì)出現(xiàn)水位波動(dòng)較大現(xiàn)象。

2煤礦水文地質(zhì)勘探工作現(xiàn)狀分析

2.1勘探水平落后發(fā)達(dá)國(guó)家

同其他歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)煤礦水文地質(zhì)勘探領(lǐng)域比較落后，現(xiàn)有的水文地質(zhì)勘探水平難以適應(yīng)煤礦大量開(kāi)采的現(xiàn)實(shí)要求。改革開(kāi)放之后，我國(guó)在煤礦資源消耗越來(lái)越大，對(duì)煤礦資源的需求量也越來(lái)越大，部分煤礦企業(yè)為了能夠降低開(kāi)采成本，根本不進(jìn)行水文地質(zhì)勘探就直接進(jìn)行開(kāi)采，嚴(yán)重影響了我國(guó)煤礦水文地質(zhì)勘探工作的發(fā)展。

2.2對(duì)煤礦水文地質(zhì)勘探工作的重視程度不足

煤礦水文地質(zhì)勘探工作需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，前期就需要企業(yè)投入大量費(fèi)用，這使得很多煤礦業(yè)主接受不了，他們?yōu)榱四軌驅(qū)崿F(xiàn)降低開(kāi)采成本，有意將勘探工作內(nèi)容壓縮，使得水文地質(zhì)勘探過(guò)程形同虛設(shè)，特別是一些小型的煤礦，對(duì)煤礦水文地質(zhì)勘探更加不重視。

2.3煤礦水文地質(zhì)勘探環(huán)境變得更加復(fù)雜

煤炭需求量的增長(zhǎng)，導(dǎo)致礦井向更加深處的方向開(kāi)采，這就直接導(dǎo)致了煤礦水文地質(zhì)勘探條件面臨更加復(fù)雜多變的環(huán)境，勘探過(guò)程中出現(xiàn)了各種新問(wèn)題，使得煤礦水文地質(zhì)勘探工作面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。例如煤礦給排水工程的設(shè)計(jì)問(wèn)題。種種問(wèn)題的出現(xiàn)，都在很大程度上影響了我國(guó)水文地質(zhì)勘探工作水平的提高。所以，必須盡快找出相應(yīng)的解決方法以提高我國(guó)煤礦開(kāi)采的效率迫在眉睫。

3勘探技術(shù)方法

3.1瞬變電磁法

瞬變電磁法應(yīng)用在煤礦水文地質(zhì)勘探過(guò)程中，首先需將線框鋪設(shè)到需要進(jìn)行水文地質(zhì)勘探的地標(biāo)，緊接著將躍階電流輸入到線框中，然后斷開(kāi)回線電流，這樣一來(lái)有電時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)將保存到線框下部空間中產(chǎn)生的感應(yīng)場(chǎng)中，并且隨著時(shí)間會(huì)持續(xù)地向下傳播和擴(kuò)散，遵循能量不斷遞減的規(guī)律傳播和擴(kuò)散，這樣就能夠通過(guò)感應(yīng)場(chǎng)能量變化的觀測(cè)獲得構(gòu)造情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水文地質(zhì)情況的勘探。地質(zhì)巖石的濕度是影響煤礦地層結(jié)構(gòu)電阻率的一個(gè)重要的因素，如果巖石的濕度不斷增加，那么電阻率將會(huì)下降的越快。另外，就斷層區(qū)域的電阻率而言，巖石的破碎程度以及水分含量也會(huì)對(duì)電阻率造成很大影響，并且富水性越高的區(qū)域電阻率越高。所以，對(duì)于一些有特點(diǎn)的水文地質(zhì)情況而言，勘探人員可以依據(jù)這些因素迅速做出準(zhǔn)確判斷。瞬變電磁法應(yīng)用于煤礦水文地質(zhì)勘探過(guò)程中具有很多優(yōu)點(diǎn)，其中最主要的有這么幾個(gè)方面。第一，利用瞬變電磁法在進(jìn)行水文地質(zhì)勘探中，并不會(huì)受到礦井周?chē)鷱?fù)雜地質(zhì)情況的影響，依然會(huì)有強(qiáng)大的感應(yīng)場(chǎng)穿透力，靈敏度也非常高，能夠很好地應(yīng)用在各種復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境的水文地質(zhì)勘探中。第二，勘探測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)情況更加真實(shí)可靠。瞬變電磁法應(yīng)用在水文地質(zhì)勘探過(guò)程中，在實(shí)施操作的時(shí)候，瞬變電磁法會(huì)采集成千上萬(wàn)個(gè)樣本，而測(cè)量所得出的結(jié)果正是建立在成千上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，樣本數(shù)量大，反映出的事實(shí)具有更強(qiáng)的準(zhǔn)確性。第三，由瞬變電磁法可以得知，一次場(chǎng)的測(cè)量目前在瞬變電磁測(cè)量中已經(jīng)不存在，所以利用瞬變電磁法能夠更加真實(shí)準(zhǔn)確地反映地層結(jié)構(gòu)，精確度也更高。

3.2流量測(cè)井法

流量測(cè)井法應(yīng)用在水文地質(zhì)勘探過(guò)程中能夠通過(guò)測(cè)量不同深度的截面在兩個(gè)斷面方向上的流量來(lái)獲得各個(gè)巖層深度、含水層厚度以及滲透性能等參數(shù)。之后，勘探人員根據(jù)所獲得的各項(xiàng)參數(shù)的分析結(jié)果對(duì)含水層和隔水層進(jìn)行區(qū)分，從而使得勘探人員能夠?qū)ΦV井周?chē)乃沫h(huán)境有著更加清晰的了解。與傳統(tǒng)的分層抽水法不同，流量測(cè)井法只需要經(jīng)過(guò)一次測(cè)量之后便可以獲取所需的參數(shù)數(shù)據(jù)。流量測(cè)井法應(yīng)用在水文地質(zhì)勘探過(guò)程中，節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力的同時(shí)，還可以對(duì)含水層的動(dòng)力特性進(jìn)行更加全面綜合的分析。相對(duì)而言，流量測(cè)井法最顯著的特點(diǎn)就是方便快捷效率高，應(yīng)用在煤礦找水工作以及后期水害防治工作中作用特別明顯。但是，需要引起注意的是，盡管流量測(cè)井法已被廣泛應(yīng)用，也解決了煤礦建設(shè)和開(kāi)采過(guò)程中的諸多問(wèn)題，但是流量測(cè)井法的工作方式采用的是模擬曲線來(lái)表示測(cè)井結(jié)果，而這種結(jié)果會(huì)受到很多因素的影響，并且外井徑也會(huì)對(duì)測(cè)量的結(jié)果產(chǎn)生影響，精確的定量測(cè)量在現(xiàn)階段的水文地質(zhì)勘探過(guò)程中仍然難以實(shí)現(xiàn)。另外，流量測(cè)井法測(cè)量得到結(jié)果，用計(jì)算機(jī)處理起來(lái)很難，這也在一定程度上影響了流量測(cè)井法的進(jìn)一步發(fā)展。

3.3 γ射線法

在煤礦生產(chǎn)工作中通常利用這種方法來(lái)尋找礦區(qū)的水源。因地質(zhì)的構(gòu)造以及巖石不同，所以遇見(jiàn)γ射線時(shí)所產(chǎn)生的反應(yīng)也各不相同，勘探人員利用這些不同點(diǎn)來(lái)對(duì)地下水的分布情況進(jìn)行判斷和分析，通過(guò)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的了解，準(zhǔn)確無(wú)誤地找到水源。利用γ射線進(jìn)行勘測(cè)，不僅成本低、操作簡(jiǎn)單，而且受地形的影響較小。所以，在對(duì)裂隙帶、斷層破碎帶等進(jìn)行地下水源的尋找時(shí)普遍應(yīng)用這種方法。

3.4 3S技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)是經(jīng)過(guò)整合GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）、GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)而成。3S技術(shù)在水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：加快了勘探速率，減輕了工作壓力。以往的水文地質(zhì)勘探，往往需要勘探人員野外作業(yè)，不僅工作條件艱苦，且勘探效率較低。運(yùn)用3S技術(shù)后，可大大減輕工作壓力；提高了勘探結(jié)果的精確性。3S技術(shù)借助于計(jì)算機(jī)，能實(shí)現(xiàn)勘探技術(shù)的整理、計(jì)算，保證了計(jì)算速率和勘探精度。

4結(jié)論

對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，不僅要追求市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，而且要兼顧生態(tài)保護(hù)和作業(yè)安全。近年來(lái)因水文地質(zhì)勘探工作得不到及時(shí)開(kāi)展，引發(fā)了多起礦井事故，給煤炭企業(yè)的管理人員敲響了警鐘。在今后工作中，必須要樹(shù)立管理意識(shí)和責(zé)任意識(shí)，并以實(shí)際行動(dòng)保質(zhì)保量地完成水文地質(zhì)勘探工作，在確保企業(yè)生產(chǎn)和人員安全的同時(shí)，提升煤礦企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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