礦山水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀及新的勘探技術(shù)探討

馬相霞

（山東省煤田地質(zhì)局第四勘探隊(duì)，山東 濰坊 261206）

井下安全仍然是礦山生產(chǎn)中的第一要素。在進(jìn)行井下開采工作開展之前，做好水文地質(zhì)勘探工作，不僅可以保證井下生產(chǎn)安全，還可以提高礦山生產(chǎn)效率。因此，礦企應(yīng)在實(shí)踐中，立足于水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀來科學(xué)使用新的勘探技術(shù)，全面掌握詳細(xì)的礦山地質(zhì)環(huán)境，以降低礦山生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，確保礦山生產(chǎn)安全進(jìn)行。鑒于此，本文圍繞“礦山水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀及新的勘探技術(shù)”進(jìn)行分析探討價(jià)值意義顯著。

1 礦山水文地質(zhì)勘探的重要作用分析

1.1 有利于科學(xué)預(yù)測(cè)井下涌水量

相關(guān)工作人員開展有效的水文地質(zhì)勘探工作，可據(jù)此科學(xué)預(yù)測(cè)出井下用水量。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)人員即可根據(jù)井下用水量來制定出針對(duì)性的預(yù)防方案，即可在礦山井下生產(chǎn)中降低安全事故的發(fā)生概率，以保證井下生產(chǎn)安全[1]。簡(jiǎn)言之，在水文地質(zhì)勘探工作中，通過使用合理的水文地質(zhì)勘探技術(shù)，可得出礦山開采區(qū)域地下水含量，據(jù)此分析該區(qū)域是否具備開采條件，并根據(jù)勘查結(jié)果來制定針對(duì)性強(qiáng)且可行的礦山開采方案。

1.2 有利于優(yōu)化井下給排水設(shè)計(jì)

開展水文地質(zhì)勘探工作可以獲得大量井下數(shù)據(jù)信息，便于全面了解礦井的水文情況，這樣一來，即可在井下給排水設(shè)計(jì)過程中，借助勘查信息來進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，便于提高設(shè)計(jì)方案的可行性和科學(xué)性[2]。另外，相關(guān)人員可對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的綜合分析，從而能夠在保證井下安全生產(chǎn)的同時(shí)，降低礦山開采成本。不僅如此，相關(guān)工作人員可利用水文地質(zhì)勘探結(jié)果來分析巷道的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，以明確地質(zhì)結(jié)構(gòu)中是否存在問題，詳細(xì)掌握采空區(qū)的積水情況，從而有利于順利開展礦山開采工作，有效提升礦山生產(chǎn)的綜合效益。

1.3 有利于降低安全生產(chǎn)事故發(fā)生概率

相關(guān)工作人員通過開展水文地質(zhì)勘探工作，可全面掌握井下的環(huán)境情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中潛在問題，還可以據(jù)此判斷出礦山開采過程中潛在安全隱患，這樣即可有利于礦企提前制定可行措施來保證礦山安全生產(chǎn)，從而有利于降低礦山安全生產(chǎn)事故發(fā)生概率。除此之外，開展水文地質(zhì)勘探工作可以為礦山開采工作提供大量數(shù)據(jù)，便于工作人員有針對(duì)性地關(guān)注安全事故易發(fā)點(diǎn)，從而提高礦山開采安全性。

2 礦山水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀分析

近些年來，我國(guó)礦山水文地質(zhì)勘探技術(shù)在現(xiàn)代科技快速發(fā)展的支持下得以不斷進(jìn)步發(fā)展，為提高礦山生產(chǎn)效率和安全性提供了技術(shù)支持。但是在實(shí)踐中，水文地質(zhì)勘探仍然存在一些現(xiàn)實(shí)問題而不利于水文地質(zhì)勘探工作質(zhì)量和效率的提升，總結(jié)包括以下內(nèi)容：

2.1 礦山水文地質(zhì)勘探工作重視度有待提高

礦山開采是一項(xiàng)專業(yè)性強(qiáng)且有一定風(fēng)險(xiǎn)的工作，為降低安全事故發(fā)生概率，在礦山開采之前往往要安排專業(yè)技術(shù)人員深入現(xiàn)場(chǎng)做好水文地質(zhì)勘探工作，以此全面了解礦山開采區(qū)域環(huán)境的具體情況。而此過程往往需要投入一定的成本。因此，部分礦企為增加經(jīng)濟(jì)收益而經(jīng)常忽略水文地質(zhì)勘探工作，或者直接走常規(guī)形式，無法體現(xiàn)水文地質(zhì)勘探工作的作用。同時(shí)，礦企在勘探工作中，經(jīng)常會(huì)在取樣、補(bǔ)孔等方面出現(xiàn)不規(guī)范性行為，進(jìn)而影響勘探工作質(zhì)量。另外，由于礦企對(duì)水文地質(zhì)勘探工作缺乏重視度，往往會(huì)在具體工作中沒有刻意地安排專業(yè)技術(shù)人員開展此項(xiàng)工作，導(dǎo)致在勘探中只能了解基礎(chǔ)情況，而無法準(zhǔn)確地獲得全面的礦山開采區(qū)域的水文地質(zhì)信息，從而無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，這樣容易引發(fā)安全事故而威脅開采人員的生命安全。

2.2 新水文地質(zhì)勘探技術(shù)缺乏應(yīng)用效果

事實(shí)上，礦山水文地質(zhì)勘探工作環(huán)境十分復(fù)雜，尤其是隨著礦山開采量的增加而地下延伸的深度不斷增加的情況下，相應(yīng)的礦井周邊的是水文地質(zhì)環(huán)境也變得更加復(fù)雜。針對(duì)此情況，水文地質(zhì)勘察技術(shù)和設(shè)備應(yīng)不斷完善和優(yōu)化，才能滿足水文地質(zhì)勘探工作需求。但是實(shí)際情況是大部分礦山?jīng)]有引進(jìn)新型水文地質(zhì)勘探技術(shù)，使得水均衡試驗(yàn)缺乏。同時(shí)，諸如GPS、GIS等新型勘探技術(shù)的應(yīng)用較少，這些都對(duì)礦山水文地質(zhì)勘探工作質(zhì)量產(chǎn)生了負(fù)面影響。

3 礦山水文地質(zhì)勘探工作中新的勘探技術(shù)及其應(yīng)用分析

在礦山水文地質(zhì)勘探工作過程中，相關(guān)工作人員需要實(shí)時(shí)跟進(jìn)掌握礦山的實(shí)際生產(chǎn)情況，以便準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)礦層的含水量和含水區(qū)域，從而為開采方案的制定與優(yōu)化提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。在礦山水文地質(zhì)勘探工作中，針對(duì)不同的環(huán)境和環(huán)節(jié)往往要使用不同的勘探技術(shù)，現(xiàn)對(duì)勘探工作中應(yīng)用的新技術(shù)進(jìn)行逐一分析，具體如下。

3.1 鉆孔透視勘探技術(shù)

在礦山水文地質(zhì)勘探工作中，無線電技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，其中鉆孔透視技術(shù)是重要應(yīng)用之一，應(yīng)用原理是無線電波對(duì)不同地層的反射性與穿透性不一致，可準(zhǔn)確分析出巖層里的溶洞和含水層。無線電波在傳播過程中，傳播系數(shù)往往會(huì)受到傳播介質(zhì)類型的影響，而不同傳播介質(zhì)的傳遞系數(shù)各不相同，鉆孔透視技術(shù)就是根據(jù)這一特征來獲得準(zhǔn)確的勘探結(jié)果。如在井下地層內(nèi)有積水，電波在通過積水區(qū)域時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的波動(dòng)，此刻技術(shù)人員只需要根據(jù)無線電波的波動(dòng)情況來判斷積水層。除此之外，技術(shù)人員利用鉆孔透視勘探技術(shù)開展水文地質(zhì)勘探工作，可在勘探巖層表面鉆探兩個(gè)鉆孔，并分別放入無線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備，這樣一來，無線電發(fā)射設(shè)備在發(fā)出無線電信號(hào)之后，可在無線電接收設(shè)備的支持下及時(shí)接收這一信號(hào)，而相關(guān)工作人員可通過無線電信號(hào)頻率及幅度變化情況進(jìn)行定量分析來明確礦井下巖層是否有巖層溶洞、地下水等，并對(duì)此進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，能夠?yàn)楹罄m(xù)礦山開采工作提供大量具有價(jià)值的信息。

3.2 流量測(cè)井勘探技術(shù)

流量測(cè)井勘探技術(shù)作為一種新興技術(shù)，應(yīng)用在礦山水文地質(zhì)勘探工作中具有一定的優(yōu)勢(shì)，集中體現(xiàn)在數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)快，且操作便捷，可減少勘探成本。流量測(cè)井勘探技術(shù)的應(yīng)用原理是通過地層不同深度的界面上斷面不同的流量來實(shí)現(xiàn)不同深度的水位、水層厚度等內(nèi)容的勘探。在礦山水文地質(zhì)勘探工作中，相關(guān)人員在流量測(cè)井勘探技術(shù)的支持下，可準(zhǔn)確分析地層的含水層和隔水層，從而有利于全面掌握礦區(qū)的水文地質(zhì)情況。這樣一來，相關(guān)人員在制定礦山開采技術(shù)方案時(shí)，即可有大量且詳細(xì)的數(shù)據(jù)予以支持，從而有利于提高礦山開發(fā)技術(shù)方案的可行性和科學(xué)性，對(duì)礦山安全開采具有一定的積極意義。但是需要注意的是在礦山水文地質(zhì)勘探工作中應(yīng)用流量測(cè)井勘探技術(shù)，要求具體開展此項(xiàng)工作的人員必須具備一定的專業(yè)性，原因在于利用此項(xiàng)技術(shù)獲得數(shù)據(jù)之后，需要技術(shù)人員綜合分析可能存在的因素，并據(jù)此矯正一些參數(shù)，而這一過程不能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來完成測(cè)量數(shù)據(jù)的參數(shù)模擬，這種情況下對(duì)工作人員提出了一定的專業(yè)要求。

3.3 γ射線水探勘探技術(shù)

在礦山水文地質(zhì)勘探工作中，γ射線水探勘探技術(shù)作為一項(xiàng)常見技術(shù)之一。在礦山水文地質(zhì)勘探工作中，γ射線水探勘探技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域有探尋破碎底層、勘探裂縫地層發(fā)育水等，并且在實(shí)踐中表現(xiàn)出突出的優(yōu)勢(shì)，如設(shè)備簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)等。γ射線水探勘探技術(shù)的應(yīng)用原理是利用γ射線掃描勘探區(qū)域，相關(guān)工作人員只需要結(jié)合掃描的橫向分布情況，即可分析出井下的含水層位置及含水量，進(jìn)而根據(jù)分析結(jié)果來判斷井下開采是否存在風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)踐中，γ射線水探勘探技術(shù)被廣泛應(yīng)用在礦區(qū)表層土覆蓋情況下，原因在于地層的深度對(duì)γ射線的頻率有較大的影響。因此，在礦山水文地質(zhì)勘探工作中，技術(shù)人員要想應(yīng)用γ射線水探勘探技術(shù)展開具體工作，需要對(duì)礦區(qū)周圍的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜合分析，確定其是否具備條件應(yīng)用γ射線水探勘探技術(shù)開展勘探工作。另外，在礦山水文地質(zhì)勘探工作中應(yīng)用γ射線水探勘探技術(shù)，獲得的含水量數(shù)據(jù)信息只是一個(gè)參考依據(jù)，而不能用于模型計(jì)算當(dāng)中。

3.4 電磁波瞬變勘探技術(shù)

在礦山水文地質(zhì)勘探工作中，除了上述技術(shù)之外，電磁波瞬變勘探技術(shù)也是一種常用技術(shù)，主要采取在地表布設(shè)線框，然后向地表中輸入階躍電流，并根據(jù)能量變化情況來進(jìn)行勘探。在實(shí)踐中，若工作人員輸入地表中的階躍電流若出現(xiàn)中斷并產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，且感應(yīng)電場(chǎng)還能保持通電狀態(tài)不變，但是會(huì)出現(xiàn)能量隨時(shí)間變化而發(fā)生變化的情況，相關(guān)技術(shù)人員即可根據(jù)感應(yīng)磁場(chǎng)能量的變化情況來分析得出地層的具體信息。通常來說，地層內(nèi)含水量大，電阻率則相對(duì)更低。基于此，相關(guān)技術(shù)人員即可根據(jù)感應(yīng)磁場(chǎng)的能力變化情況，分析得出地層的含水量、破裂程度等。

4 結(jié)語

綜上所述，礦山水文地質(zhì)勘探工作的開展，可以為井下安全開采提供大量數(shù)據(jù)信息支持。因此，礦企應(yīng)在生產(chǎn)過程中立足于礦山水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀，積極探尋有效方式來提升水文地質(zhì)勘探工作質(zhì)量和效率。

同時(shí)，礦企還要注重新的勘探技術(shù)的合理使用，如γ射線水探勘探技術(shù)、流量測(cè)井勘探技術(shù)等，在合理科學(xué)應(yīng)用新的勘探技術(shù)的基礎(chǔ)上，才能大幅度提升礦山水文地質(zhì)勘探工作質(zhì)量和效率，進(jìn)一步為礦山開采工作的安全性提供充分有效的保障。