綜合勘探技術(shù)在煤礦水害防治中的研究與應(yīng)用

張長文 張文平

摘 ?要：扎賚諾爾靈露礦為華能扎賚諾爾煤業(yè)公司正在建設(shè)的重點井工煤礦，該礦為露天礦的深部接續(xù)，露天礦勘探孔未進行封孔，未封閉鉆孔是否會使主采煤層上部各含水層組導(dǎo)通，對礦井產(chǎn)生巨大威脅是一個急需解決的問題。文章根據(jù)礦區(qū)具體情況制定了最新的綜合勘探技術(shù)方法，采用瞬變電磁勘探、水文鉆探、水文測井、對比抽水試驗相結(jié)合的綜合勘探技術(shù)方法，對未封閉鉆孔導(dǎo)水性作出評價。

關(guān)鍵詞：水文鉆探;水文測井;對比抽水試驗;未封閉鉆孔;導(dǎo)水性

中圖分類號：TD745 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）13-0163-02

Abstract： Zhalai Nor Mine is a key well coal mine being built by Huaneng Zhalainoer Coal Industry Company. This mine is the deep connection of open pit mine. The exploration hole of open pit mine has not been sealed， and whether the unclosed drilling will lead to the conduction of each aquifer group in the upper part of the main mining coal seam is a problem. It is an urgent problem to pose a great threat to the mine. In this paper， according to the specific conditions of the mining area， the latest comprehensive exploration technology method is worked out， and the comprehensive exploration technology method of transient electromagnetic exploration， hydrologic drilling， hydrologic logging and comparative pumping test is used to evaluate the conductivity of unclosed borehole.

Keywords： hydrologic drilling; hydrologic logging; comparative pumping test; unclosed borehole; water conductivity

1 綜合勘探技術(shù)方法采用

未封閉鉆孔導(dǎo)水性研究綜合勘探技術(shù)是一個非常新的課題，目前在國內(nèi)還不為多見。靈露礦未封閉鉆孔較多（達70多個），而且一旦出現(xiàn)導(dǎo)通現(xiàn)象，礦井將產(chǎn)生大量突水，勢必會造成淹井，對井下生產(chǎn)和工作人員的生命帶來嚴(yán)重威脅，經(jīng)濟損失將不可估量。所以這是一個非常棘手的問題，也是一個新的挑戰(zhàn)。針對礦區(qū)面積較大、未封閉鉆孔較多的特點，對礦區(qū)水文地質(zhì)進行深入研究，制定了最新的綜合勘探技術(shù)方法，采用瞬變電磁勘探、水文鉆探、水文測井、對比抽水試驗相結(jié)合的綜合勘探技術(shù)方法，對未封閉鉆孔導(dǎo)水性作出評價。

（1）瞬變電磁勘探：主要是劃分出整個勘探區(qū)內(nèi)地層分布情況，以及依據(jù)地層沉積規(guī)律結(jié)合電法電阻率物性反映，劃分出主要地層含水層段，主要查明勘查區(qū)Ⅱ2、Ⅱ3主采煤層頂部各含水層及層組分布范圍及產(chǎn)狀。本次瞬變電磁勘探特點是根據(jù)區(qū)內(nèi)實測瞬變數(shù)據(jù)曲線的變化，結(jié)合數(shù)據(jù)反演成果及勘探區(qū)內(nèi)鉆孔資料推斷解釋，圈定出了區(qū)內(nèi)三個含水層組的分布范圍、厚度及變化情況，并圈定隔水層較薄區(qū)作為的危險地段，為水文鉆孔布設(shè)提供靶區(qū)。（2）水文鉆探：根據(jù)對工作區(qū)以往水文地質(zhì)資料的分析研究，再結(jié)合地層、構(gòu)造、情況，以及電法勘探成果和本次研究工作的需要，本著經(jīng)濟、合理、有代表性的原則，共施工了四組水文地質(zhì)孔（共13個水文地質(zhì)孔）。水文鉆探成井采用較新的工藝：a.止水方式采用同徑、異徑，托盤海帶加泥球分層止水;b.過濾器采用鋼管橋式過濾器，大大增加了孔隙率。（3）水文測井：主要采用常規(guī)測井及流量測井，對所測鉆孔進行巖性劃分，對含水層的深度、厚度及含水量進行解釋。水文測井的特點是對每個含水層都進行了分層流量測井，擬補了混合抽水獲取不到的水文地質(zhì)參數(shù)。所獲取的各個含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，為礦井今后的水文地質(zhì)工作提供充分的水文地質(zhì)依據(jù)。（4）對比抽水試驗：由于本區(qū)含水層數(shù)目較多，本次工作不可能對每個含水層都進行抽水和觀測。所以把全部含水層劃分成四個含水層組，分別對四個含水層組進行抽水和觀測。本次抽水試驗共進行四組孔（13個孔）對比抽水試驗。抽水試驗特點在于：a.抽水主孔和觀測孔分別位于已知未封閉鉆孔兩側(cè)，更能直接地驗證原鉆孔中各含水層組之間水位變化和水力聯(lián)系;b.在不存在未封閉鉆孔的原始地層狀態(tài)下布置一組孔抽水孔，查明原始地層狀態(tài)下各含水層組之間水位變化和水力聯(lián)系;c.共布置四組抽水孔（A、B、C、D）進行對比抽水觀測，更全面、客觀、具有代表性地反應(yīng)實際情況。

2 未封閉鉆孔導(dǎo)水性分析

2.1 地層原始條件下各含水層組之間水力聯(lián)系

D組孔（D1、D2、D3）附近不存在以往鉆孔，所以能夠較客觀地反映地層原始條件下各含水層組之間水力關(guān)系。

（1）根據(jù)D組孔各含水層組靜止水頭高度分析

從表1可看出，D組孔三個含水層組靜止水頭標(biāo)高均不同，說明三個含水層組之間不存在水力聯(lián)系。

（2）根據(jù)D組孔抽水條件下各含水層組水位變化分析

從表2可看出第Ⅰ含水層組與第Ⅱ含水層組之間不存在水力聯(lián)系;第Ⅱ含水層組與第Ⅲ含水層組之間不存在水力聯(lián)系。

2.2 鉆孔未封閉條件下鉆孔中各含水層組之間水力聯(lián)系

A組孔的A1、A2、A3分別位于未封閉鉆孔77-62兩側(cè);B組孔的B1、B2、B3分別位于未封閉鉆孔77-45兩側(cè);C組孔的C1、C2、C3、C4分別位于未封閉鉆孔77-57兩側(cè);對上述三組孔進行抽水，能夠比較客觀地反映出存在未封閉鉆孔條件下鉆孔中各含水層組之間水力關(guān)系。

（1）根據(jù)各組孔各含水層組靜止水頭高度分析

從表3中可看出，A組孔三個含水層組靜止水頭標(biāo)高均不同，說明三個含水層組之間不存在水力聯(lián)系; B組孔三個含水層組靜止水頭標(biāo)高均不同，說明三個含水層組之間不存在水力聯(lián)系;C組孔四個含水層組靜止水頭標(biāo)高均不同，說明四個含水層組之間不存在水力聯(lián)系。

（2）根據(jù)各組孔抽水條件下各含水層組水位變化分析

從表4中可看出：在三組孔抽水試驗過程中，各含水層組之間水位不發(fā)生變化，由此可判定第Ⅰ含水層組與第Ⅱ含水層組之間不存在水力聯(lián)系、由此可判定第Ⅱ含水層組與第Ⅲ含水層組之間不存在水力聯(lián)系、第Ⅲ含水層組與第Ⅳ含水層組之間不存在水力聯(lián)系。

3 未封閉鉆孔導(dǎo)水性評價

在地層原始條件下，根據(jù)各含水層組靜止水頭高度不同和抽水情況下各含水層組水位無相對變化兩個方面，可判定各含水層組之間不存在水力聯(lián)系;鉆孔未封閉條件下，根據(jù)鉆孔中各含水層組靜止水頭高度不同和抽水情況下各含水層組水位無相對變化兩個方面，可判定鉆孔中各含水層組之間不存在水力聯(lián)系;通過以上三個方面的代表性結(jié)論，可綜合判定目前地層條件下研究區(qū)內(nèi)未封閉鉆孔正常情況下未導(dǎo)通各個含水層組，不具導(dǎo)水性。

4 結(jié)束語

針對未封閉鉆孔導(dǎo)水性研究的這種綜合勘探技術(shù)在煤礦水害防治中的應(yīng)用是一個非常新的課題，目前在國內(nèi)很少有類似的課題。該綜合勘探技術(shù)方法在靈露礦實施后，準(zhǔn)確地評價了未封閉鉆孔不具備導(dǎo)水性，在礦井水害防治方面起到重要作用，保證了煤礦正常安全生產(chǎn)，取得較好的經(jīng)濟效益，節(jié)約資金2000多萬元。這種綜合勘探技術(shù)方法通過井下開采驗證表明此勘探技術(shù)方法非常適合本礦井，對未封閉鉆孔導(dǎo)水性評價的結(jié)論是準(zhǔn)確的，為煤礦下一步安全生產(chǎn)提供了有效保證，非常值得同行業(yè)參考和借鑒。

參考文獻：

[1]煤礦防治水手冊[Z].煤炭工業(yè)出版社，2013.

[2]水文地質(zhì)手冊[Z].地質(zhì)出版社，2012.

[3]礦坑涌水量預(yù)測方法[Z].中國工業(yè)出版社，1963.