山西省煤礦水文地質勘探

李 霞

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西太原 030006)

0 引言

山西煤炭資源豐富，含煤面積5．7×104km2，約占全省面積的40%，截止1996年年末累計探明儲量2 662×108t，占全國煤炭儲量的27%。而且煤炭品種齊全，煤質優良，開發自然條件優良。其煤炭主要以大同的動力煤，陽泉、晉城的無煙煤，離石與柳林、武鄉與寧武的稀有煉焦煤為主。其儲量特別大、分布廣，已開發多年，山西成煤時期大部分在古生代，主要含煤地層為石炭、二迭系和侏羅系，部分為第三系;目前煤炭的開發平均深度在300 m～500 m左右，隨著煤炭資源需求的增加，煤礦的開采深度會越來越深，部分地區已經進入到深部開采階段。深部開采礦井對煤田水文地質勘探工作的要求更高，包括查明煤層中落差5 m左右的斷層、幅度5 m左右的褶曲、陷落柱以及采空區的空間分布形態［1］。

1 煤礦水文地質勘探概念與特征

1．1 煤礦水文地質勘探概念

礦井建設生產階段所進行的水文地質勘探，其最基本任務是為煤炭工業的規劃布局和煤礦建設，安全生產提供水文地質依據，同時為水文地質研究積累資料。

礦井水文地質勘探是礦井防治水的基礎工作，是其他任何工作不可取代的，防治水工作的質量及經濟效果，在一定意義上說，取決于水文地質勘探工作的好壞。“知己知彼，百戰不殆”，只有準確地把握地下水文地質條件及其變化的脈絡，才能合理地、有的放矢地采取相應措施，否則勢必陷入盲目性。因此，對礦井水文地質勘探工作重視與否，關系到防治水工作的成敗。礦井水文地質勘探技術是在地質學、鉆探學、地球物理勘探學以及巖石力學等相關學科發展的基礎上而逐漸形成自己的體系的，隨著科學技術的發展，它也必將不斷完善。

1．2 煤礦水文地質勘探的特征

煤礦水文地質勘探一般分階段循序進行，見圖1。

礦井水文地質勘探為礦井建設、采掘、開拓延深、改擴建提供了所需的水文地質資料，是礦井防治水工作的主要水文地質理論依據，它是在煤田水文地質勘探的基礎上進行的。礦井水文地質勘探貫穿于煤礦的整個建設生產過程，它可以驗證和深化煤田地質勘探對礦井水文地質條件的認識，同時，又可根據礦井建設生產過程中遇到的水文地質問題，充分利用礦井的有利條件，進行有針對性的礦井水文地質勘探，為礦井建設生產和礦井防治水工作提供依據。

圖1 煤礦水文地質勘探階段

2 礦井水文地質條件

提高礦井水文地質條件的認識，有賴于水文地質補充勘探，但是，礦井實際生產過程中所反映出的地質、水文地質條件是非常寶貴的資料，是任何勘探方式也得不到的成果。因此，有以下兩種認識:

1)對礦井生產過程中的突水、涌水量的變化、含水層水位的變化等突水條件的認識，結合勘探成果綜合分析水文地質條件，從而做到精細解釋的目的;2)生產過程是安全的，相應的地質資料、采煤方法等等是如何保障安全生產的，因此在這種情形下的總結和分析可能是更加重要的。

3 煤礦水文地質勘探技術

1)遙感;2)井下高壓鉆孔施工;3)礦井物探;4)化探;5)地溫測量;6)放水試驗;7)地震等物探資料精細解釋;8)底板破壞深度探測技術:鉆孔壓(注)水鉆孔聲波測井、電磁波法、鉆孔成像、頂底板相對移近量、單體支柱壓力、鉆孔相對地應力測量、聲波大地電場法等;9)定向鉆探技術:采用定向鉆探技術，確定導水陷落柱等地質異常體形狀和范圍;10)計算機模擬技術;11)基于現代高精度分析儀器的水力聯系判別:如電感耦合等離子體原子發射光譜儀(ICP)可在3min內測72項指標;12)實驗室微觀分析。在實際煤礦勘探中，單一的探測方法都不能滿足煤礦前期勘探的要求，每種方法都有優劣點，選擇不同的方法通過優勢互補，對礦區進行全面勘探，確保信息的準確性。通過各種勘探方法，形成多元數據，分析與確定礦區的斷層分布、煤層埋藏深度和厚度、巖溶裂隙發育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統作為平臺建立預測與評價模型，從而實現地質資料的信息化、數字化和可視化。因此，從發展趨勢來看，煤炭地質勘探技術是地球物理方法、基礎地質勘探手段和地理信息系統技術的有機結合。

4 礦井水文地質勘探技術的特點及發展

4．1 特點

近年中國煤礦水文地質勘探特點主要包括:1)以補充勘探為主，向深部要煤炭資源;2)勘探規模以礦井為單位，有別于過去的資源勘探;3)勘探技術有很大提高，新技術頻出;4)勘探成果與生產實際需求更加接近，并呈動態完善;5)勘探精度、深度大大提高;6)建井期、生產期實際揭露反映了許多地質、水文地質現象，水文地質補充勘探目的性和針對性更加明確;7)勘探技術、解釋技術和勘探裝備有待進行深入地研究以及發展。

4．2 發展趨勢

1)在礦井水文地質勘探過程中，可以充分利用礦井的有利條件，做到井上下相結合，增強優勢;2)在礦井水文地質勘探試驗時，進行以井下放水試驗為主的井下勘探，井上、下結合觀測的綜合勘探方法。這種以井下放水試驗為中心的礦井水文地質綜合勘探方法，可以大大提高勘探空間，使勘探工程的布置帶有立體性，而且放水試驗的水量和水位降深可以不受抽水設備能力的限制，能夠較真實地模擬礦井建設、生產過程中的地下水流場特征，對礦井水文地質條件的評價和預測更接近于礦井建設、生產的實際，從而可為礦井建設、生產過程中的礦井防治水工作提供可靠的水文地質依據;3)礦井水文地質勘探新技術的應用;4)由于水文地質勘探手段的發展，當前的礦井水文地質勘探工作已打破以測繪、鉆探和抽(放)水試驗為主體的單一格局，而代之以鉆探、物探、化探、抽(放)水試驗、示蹤試驗、工作面測試的綜合勘探和從概念模型到數學模型的模擬計算，定量評價以及計算機的廣泛應用;5)勘探裝備呈現出的現代高技術特點;6)礦區水文地質勘探的發展趨勢是向水文地質條件的精確勘探方向發展，勘探技術與裝備更加現代化、綜合化，勘探成果更加貼近生產實際應用。

5 結語

隨著水文地質勘探技術的發展，單一的勘探技術已經滿足不了現實的需要，采用多技術勘探取長補短，提高勘探的全面性、準確性;同時，加大新技術在煤礦建設生產中的應用，提高勘探的精確度，為煤礦建設提供理論依據。

［1］吳欽寶，陳同俊，陳鳳云．中國東部煤礦深部開采中的地質勘探技術［J］．地球物理學進展，2005，20(2):370-373．