煤礦水文地質勘測現狀與應用技術

張愛民

摘 要：我國是一個富煤、少油、少氣的國家，經濟的快速發展加大了對于能源的需求。煤炭作為一種重要的一次化石能源及工業原料在我國的經濟發展中發揮著極為重要的作用。隨著煤炭需求量的增加，積極做好煤炭的勘探與開采保障煤炭的供應對于經濟的健康穩定發展至關重要。煤礦井下開采的安全性受制于多種復雜因素的影響，其中以地下水為主要影響因素之一。做好煤礦水文地質勘測工作是消除煤礦井下地下水滲漏、透水等安全事故的重要舉措之一，通過做好煤礦水文地質勘測工作能夠對煤礦井下地質狀況的分布以及可能遭遇的地下水等的情況進行預測，從而針對性地開展防水、排水等的措施來保障煤礦的安全開采。文章在分析煤礦水文地質勘測工作特點的基礎上對煤礦水文地質勘測工作中所面臨的問題及應對措施進行了分析闡述。

關鍵詞：煤礦井下；水文地質勘測工作；問題；處理措施

中圖分類號：P641 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0150-02

Abstract： China is rich in coal， less oil， less gas， the rapid development of the economy has increased the demand for energy. As an important primary fossil energy and industrial raw material， coal plays an extremely important role in the economic development of our country. With the increase of coal demand， it is very important for the healthy and stable development of economy to do well the exploration and exploitation of coal to ensure the supply of coal. The safety of underground mining is affected by many complicated factors， among which groundwater is one of the main factors. It is one of the important measures to eliminate underground water leakage， water permeability and other safety accidents in coal mine. By doing well the hydrogeological survey of coal mine， it can predict the distribution of underground geological condition and the situation of groundwater， so as to carry out the measures of waterproofing and drainage to ensure the safe mining of coal mine. Based on the analysis of the characteristics of coal mine hydrogeology survey， this paper analyzes and expounds the problems and countermeasures in the coal mine hydrogeology survey.

Keywords： underground coal mine； hydrogeological survey； problems； treatment measures

早期的煤礦井下開采中受制于開采技術、開采理論等的不足致使透水、滲漏等事故頻發，嚴重危害著煤礦開采的安全性和開采的效率。經過長期的發展通過煤礦水文地質勘測工作來了解煤礦井下水文地質情況對于保障煤礦的安全開采有著極為重要的意義。

1 煤礦井下水文地質問題分析

煤礦井下水文地質勘探主要通過對煤礦礦產地區的水文地質情況進行實地勘測實現對于煤礦礦區水量以及水質進行了解、掌控用以保障煤礦礦井的安全開采。在煤礦井下水文地質勘測中的水文主要來自于以下兩個方面：（1）地表水和斷層水。煤礦礦井多處于地下，在其上方多會覆蓋一層來自于雨水、河水等所形成的地表水。煤礦井下地質結構復雜常常會遭遇地質斷層，斷層的存在使得一些水分存儲于斷層中或是沿著斷層的縫隙進行流動進而形成斷層水，斷層水的存在將會使得井下地下水的流向或是排泄方向發生一定的改變。如在煤礦井下開采的過程中遭遇斷層水將會使得水分大量的涌入到礦井巷道中進而引發嚴重的安全事故。因此，煤礦井下水文地質勘測需要對井下斷層水的分布進行詳細的勘測避免透水事故的發展。在對煤礦井下斷層水分布狀況進行勘測時多采用打孔勘測的方式來進行測量。（2）地下水。地下水的主要來源是降雨，地下水在地下主要以上層滯水、潛水或是自流水的形式存在。地下水的存在會極大的危害煤礦井下開采的安全性，應當積極做好煤礦井下水文地質勘測工作，通過水文地質勘測對巖層的特點以及水分的分布進行充分的了解和掌控，從而指導煤礦井下開采工作，同時對井下開采中可能遭遇到的地下水的形式進行預測以便在煤礦井下開采過程中采取針對性的措施進行防水、排水工作，保障煤礦井下水開采的安全性。

2 煤礦井下水文地質勘測所存在的問題

煤礦井下水文地質勘測是一項長期而繁瑣的工作，需要大量的數據與實驗來不斷完善煤礦井下水文地質勘探理論以便指導后續煤礦井下水文地質勘探工作，提高煤礦井下水文地質勘探的準確性與可靠性以便為煤礦井下開采提供有力而可靠的指導。現階段我國煤礦井下水文地質勘探工作主要存在以下幾方面的問題：（1）與國外發達國家相比煤礦井下水文地質勘探技術相對落后。煤礦井下水文地質勘探需要大量的實測數據來建立起完善的理論體系從而指導煤礦井下水文地質勘探工作。相對于國外我國煤礦井下水文地質勘探工作起步較晚且勘探技術較為落后，無法滿足日益繁瑣的勘探需求。（2）水資源不夠豐富。煤礦井下水文地質勘探工作主要針對的是礦區地下水的分布情況進行勘探。但是在我國的大部分礦區尤其是北方的一些礦區大部分處于缺水狀態，一些礦區還處于嚴重缺水的狀態，致使煤礦井下水文地質勘探工作無法順利開展。以北方某地的地質狀況為例，其礦區井下中煤炭資源的含量最多能干達到90%及以上，而煤礦礦區井下地質中的含水量僅為30%左右，不利于煤礦井下水文地質勘探工作的開展。近些年來隨著煤炭資源開采、生產規模的不斷擴大以及配套產業的崛起，礦區水資源處于嚴重缺乏的狀態制約了煤礦井下水文地質的勘探。（3）煤礦井下地質環境太過復雜。煤礦區域的井下水文地質條件復雜多變從而加大了煤礦井下水文地質勘探工作的難度。隨著我國加大了對于礦產資源的開發力度致使煤礦井下水文地質狀況也受到了極大的影響從而變得更加復雜多變，煤礦井下開采所受水患侵蝕的影響也越來越明顯，上述問題的存在很大程度上影響了煤礦井下開采工作的順利開展。比如說以華北某地的一次煤礦井下水文地質勘探中，發現煤礦井下約有近165億噸的煤層都承壓在水中且煤層底部巖受到水患侵蝕的情況極為嚴重，復雜的井下地質狀況加大了煤礦井下水文地質勘探工作的難度，缺少煤礦井下水文地質勘探的有效指導將不利于煤礦井下開采工作的順利開展。（4）缺乏對于煤礦井下水文地質勘探工作的重視。煤礦井下水文地質勘探工作是煤礦井安全開采的重要保障之一，在煤礦開采之前需要對礦區進行詳細而嚴密的煤礦井下水文地質勘探工作，而這一過程中將會消耗掉大量的人力、物力。一些煤礦開采企業為了追求經濟效益而未能對煤礦井下水文地質勘探工作引起足夠的重視，私自刪減煤礦井下水文地質勘探工作的工作內容致使煤礦井下水文地質勘探工作流于形式未能充分發揮煤礦井下水文地質勘探工作在井下開采的防、排水的預防和指導作用。此外，由于缺乏對于煤礦井下水文地質勘測重要性的認識致使一些煤礦在煤礦井下水文地質勘測工作的過程中僅僅只開展了最基礎的煤礦井下水文地質勘測工作，致使無法對煤礦礦區井下水文地質情況進行充分的了解和掌控，從而導致煤礦井下開采過程中出現安全事故的風險大增，這一現象多發生在中小型煤礦開采中。

3 做好新型煤礦井下水文地質勘測技術在煤礦井下水文地質勘測工作中的應用

為提高煤礦井下水文地質勘測的效率和效果，應當積極做好各種新型煤礦井下水文地質勘測技術的發展和應用：（1）鉆孔透視技術的應用。鉆孔透視技術是無線電技術在煤礦井下水文地質勘測中的重要應用，其主要利用的是無線電波對于不同巖層的穿透性和反射性來對煤礦井下地層勘測，用以查找煤礦井下巖層中的溶洞以及含水層。無線電波在傳播的過程中在不同的傳輸介質中將會產生不同的傳遞系數，而鉆孔透視技術正是利用無線電波的這一傳播特性，如煤礦井下的巖層中含有一定的積水，電波在通過積水層時將會產生極為明顯的頻率波動從而通過無線電波頻率的波動來定位積水層。在應用鉆孔透視技術時，通過在勘探巖層表面鉆探兩個鉆孔，分別在兩個鉆孔中放置無線電發生設備和無線電接收設備，無線電接收設備接收無線電發射設備所發出的無線電信號并根據無線電信號頻率、幅度的變化情況來對煤礦井下巖層進行定量研究，并依據測量結果來對煤礦井下巖層中是否已存在巖層溶洞、含水層或是地下水等進行判斷和定位，從而為煤礦井下的開采提供有力的數據引導。（2）物探技術。物探技術應用的過程中煤礦井下水文地質勘測人員通過利用三維地震法和地磁法相結合來對煤礦井下巖層的分布進行充分的勘測，物探法的應用能夠有效的降低煤礦井下水文地質勘測出現誤差的幾率，從而為煤礦井下水文地質勘測提供更加準確的勘測數據，提高煤礦井下水文地質勘測的效率和質量。（3）3S技術。3S技術指的是GPS/TS/GIS三種技術相融合所形成的技術。在煤礦井下水文地質勘測中3S技術能夠借助于計算機強大的數據分析和建模能力對所收集到的煤礦井下的水文地質信息進行歸納、分析。3S技術在煤礦井下水文地質勘測中的應用較多也較為廣泛，煤礦井下水文地質勘測工作人員能夠對所收集到的煤礦井下水文地質數據進行篩選，在提高煤礦井下水文地質勘測效率的同時提升煤礦井下水文地質勘測的質量。（4）同位素技術。同位素技術在煤礦井下水文地質勘測中的應用較多，但是由于此技術耗時較長，因此在實際的煤礦井下水文地質勘測中應用受到一定的限制。

在煤礦井下水文地質勘測過程中應當積極做好煤礦井下水文地質勘測技術的合理應用。流量測井法主要是通過在鉆孔時對橫截面縱向水的流量進行測量以此來區分井下水文地質中的含水層與隔水層。此外，借助于流量測井法所測得的縱向流水的流量來迅速分析和定位煤礦井下中巖層位置等的各項參數。流量測井法在實際的應用中具有較好的穩定性和便利性因此在煤礦井下水文地質勘測中被大量的應用并取得了較為良好的測量效果。λ射線法主要被用于查找煤礦礦區的水源。在應用過程中由于不同的巖層在受到λ射線照射時會產生不同的反應，借助于λ射線法的這一特性，勘探人員可以更為精確的對煤礦井下地層中的地下水分布情況進行了解和掌控，從而找到更多的地下水源。此外，λ射線法操作簡便、受地形因素影響較小，因此深受廣大煤礦井下水文地質勘探人員內的喜愛而廣為使用。

3 結束語

煤礦井下水文地質工作能夠對煤礦礦區地下水文地質情況進行充分的勘測，從而為煤礦的開采提供詳細而準確的引導。新時期應當積極做好煤礦井下水文地質勘探的技術研究投入，以新技術的應用來提高煤礦井下水文地質勘探的效率和質量，從而能夠為煤礦的開采提供更為有利的指導和安全保障。

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