煤礦水文地質勘探現狀及新的勘探技術分析

摘要：隨著我國煤礦行業的不斷發展，開采深度越來越深，所面臨的開采環境也日益復雜。雖然開采技術水平有一定的提高，使生產的安全性和工作效率得到了大大提升，但開采難度依然很大。為了進一步保障煤礦工作人員的人身安全，一定要重視水文地質的勘探工作，對相關技術進行改革和創新。本文主要介紹了煤礦水文地質勘探的重要性以及我國水文地質勘探現狀，并對常見的幾種勘探技術進行了分析，希望對同行有所幫助。

關鍵詞：煤礦;水文地質;勘探技術

中圖分類號：X143 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.120

Current situation of hydrogeological exploration in coal mine and analysis of new exploration technology

Qin Guangming

（Hebei Geophysical Exploration Institute，Langfang Hebei 065000，China）

Abstract：With the continuous development of Chinas coal mining industry，the mining depth is getting deeper and deeper， and the mining environment is also increasingly complex.Although the level of mining technology has been improved to a certain extent，the safety and efficiency of production have been greatly improved，but the mining is still very difficult. In order to further protect the personal safety of coal mine workers，it is necessary to pay attention to the hydrogeological exploration work and carry out the reform and innovation of related technologies.This paper mainly introduces the importance of coal mine hydrogeological exploration and the status quo of hydrogeological exploration in China，and analyzes several common exploration technologies， hoping to help peers.

Key words：Coal mine;Hydrogeology;Exploration technology

經濟發展離不開能源，在我國煤礦是重要的能源之一，產量的多少直接關系到工業生產的效率。在我國發電和冶煉等行業經常使用煤炭作為燃料，保障了人民的日常生產和生活。對于煤礦生產行業而言，系統性比較強，工作內容非常復雜，相關企業要安排專業人員提前去煤礦開采場地做好地質勘查工作，全面掌握煤礦生產環境，這樣能夠降低風險，順利開展各項工作。

1 煤礦水文地質勘探的重要性

1.1 明確礦井涌水量

通過進行水文地質勘探工作可以幫助相關人員全面了解煤礦的開采情況，對礦井的涌水量做出準確預測。工作人員可以結合預測結果制定合理的預防對策，這樣可以有效避免出現安全事故，保障開采工作的安全性。在實際工作中利用科學合理的水文地質勘探技術，能夠得出開采區域地下水的含量，分析出是否具備開采條件，并根據勘探結果制定出可行性強的開采方案。

1.2 降低安全生產事故

通過進行水文地質勘探工作可以掌握礦井周圍環境情況，及時發現問題，還能預測出開采生產中可能存在的安全隱患，這樣能夠降低安全事故的發生概率，進一步保障開采人員的生命健康，有效避免企業承擔巨大的經濟損失。另外，通過水文地質勘探，能夠為開采工作提供一定的數據支撐，這樣工作人員在實際開采時就會更加關注那些事故易發點，能提高開采安全性。

1.3 提供排水設計依據

通過進行水文地質勘探工作可以得到更多的數據信息，全面掌握礦井的水文情況，這樣在設計排水系統時能夠有更準確的參考依據，可以進一步保證設計方案的科學性和可行性。另外，通過對礦井環境進行認真分析和研究，可以在保證開采安全的基礎上，使開采成本得到有效降低。此外，根據水文地質勘探結果，還能準確預測出采掘巷道的地質結構中存在的問題，對采空區的積水狀況有個詳細把握，從而順利開展各項開采工作，有效提高生產效益。

2 煤礦水文地質勘探現狀

煤礦水文地質勘測內容非常復雜，必須通過許多數據資料和實驗測試等使煤礦水文地質勘探方面的理論知識得到不斷完善，這樣能夠為后期的工作開展提供科學性的指導意見和建議，從而使水文地質勘探結果的準確性得到有效提高，進而提高工作人員的開采效率和質量。隨著我國經濟技術的發展，在煤礦水文地質勘探方面有了很大的進步，但依然存在許多問題，主要表現在以下幾方面。

2.1 對煤礦水文地質勘探工作不夠重視

煤礦開采具有一定的風險，為了降低安全事故的發生概率，在正式開采前需要安排專業的技術人員去現場開展水文地質勘探工作，以此來了解煤礦開采區域的環境，這一環節需要投入一定的人力、物力和財力。因此，許多煤礦開采企業為了節約成本，增加經濟收益，經常忽視水文地質勘探工作。在開展人文地質勘探工作過程中，一些企業會私自刪減勘探內容，或者走個形式，這樣無法發揮出水文地質勘探工作的重要作用。另外，在實際勘探中，忽視了取樣、測試、補孔的規范性，導致勘查技術的優勢無法體現出來，容易影響分層布孔的位置，也就無法掌握水文地質的實際種類與分層的具體位置，對后期的開采質量造成嚴重的影響。一旦勘查結果不準確，會使工程地基與護壁受到水文影響。此外，由于企業對煤礦水文地質勘探工作不夠重視，通常不會安排專業技術強的人員負責此項工作，這樣在勘探時只能了解最基礎的情況，很難準確掌煤礦礦區的水文地質情況，也就無法準確預測出可能存在的風險，這樣會加大開采環節的風險，威脅到相關人員的人身健康，甚至是生命安全。

2.2 水文地質勘探存在斷層

和其他先進國家相比較，我國開展煤礦水文地質勘探工作的起步時間比較短，在技術應用方面整體水平比較低。隨著工業的快速發展，資源的消耗量越來越大，尤其是煤炭資源，使用量非常大，也推進了煤礦行業的迅速發展。在煤礦行業的發展中水文地質勘探是一項非常重要的內容，因此，對這方面的專業人才需要量日益增大，經常出現供應不足等情況，也進一步加大了水文地質勘探人才的成本。一些煤礦企業為了減少成本，未開展水文地質勘探工作就開始進行煤礦開采生產工作，這樣容易導致出現斷層問題，不僅會影響技術的應用效果，還會加大煤礦生產的安全風險。

2.3 水文地質勘探技術應用水平整體較低

目前，我國的煤礦產業和水文地質勘探技術兩者之間的關系不是很緊密，主要原因在于技術應用時間比較短，勘探工作容易出現斷層現象。同時，沒有及時更新勘探設備和技術，導致勘探效率比較低。水文地質勘探工作要想取得科學、準確的勘探結果，需要有專業技術強，具有豐富經驗的人員來進行，但大部分企業缺少這類人才，這樣很難充分發揮出各項勘探技術的優勢，致使勘探技術應用水平不高，勘探結果不太精確，無法為工作人員提高更多有價值的數據。

3 煤礦水文地質勘探的技術應用分析

在煤礦水文地質勘探過程中工作人員需要堅持“先探后掘、鉆探為主”的原則，還要對煤礦的生產情況進行實時跟進，能夠準確預測煤礦層中的含水區域與含水量，從而為開采方案的制定提供更有價值的參考依據。在實際勘探過程中，不同環節需要使用不同的勘探技術，以下對常見的技術應用進行分析。

3.1 鉆孔透視勘探技術

在煤礦水文地質勘探工作中經常使用無線電技術，其中鉆孔透視技術是重要應用之一。應用原理是無線電波對不同巖層的反射性與穿透性不一致，用來勘探煤礦井下底層，能夠準確分析出巖層里的溶洞和含水層。無線電波在傳播時，傳播系數會受到傳輸介質類型的影響，不同種類的介質傳遞系數有所差異，鉆孔透視技術就是根據這一特征來得出勘探結果。比如煤礦井下的巖層里如果有積水，電波通過積水層時會產生非常明顯的頻率波動，技術人員可以根據無線電波頻率的波動情況來判斷積水層。另外，技術人員利用鉆孔透視技術時，可以在勘探巖層表面鉆探兩個鉆孔，并把無線電發生與接收設備分別放到鉆孔里，這樣一來，無線電發射設備發出的無線電信號就能通過無線電接收設備及時接收到，相關人員在定量分析煤礦井下巖層情況時就能結合無線電的信號頻率以及幅度變化情況對井下巖層是否有巖層溶洞、地下水、含水層等做出準確判斷與定位，進而為后期的開采工作提供大量的數據支撐。

3.2 電磁波瞬變勘探技術

在煤礦水文地質勘探工作中電磁波瞬變勘探技術的應用范圍很廣泛，主要采取在地表布設線框、向地表中輸入階躍電流的方式來進行勘探。輸入地表中的階躍電流若突然中斷并產生了感應電場，感應電場還可以維持通電狀態，但隨著時間推移會出現能量衰竭情況，工作人員能夠根據感應磁場能量的變化情況準確判斷出煤礦層的整體結構。煤礦層結構里的巖石濕度會影響電阻率大小，一般而言，煤礦層的含水量越大，電阻率越低，工作人員可以根據感應磁場的能量變化曲線分析出煤礦層的富水性、巖層的破裂程度等。同時，在電阻率異常的平面圖上，可以準確找到高電阻率和低電阻率異常區，通過分析異常幅度和分布范圍可以得出煤礦層斷層和斷裂系的含水情況。

3.3 流量測井勘探技術

在煤礦水文地質勘探工作中流量測井勘探技術屬于一種新型技術，主要優勢在于獲取數據的速度較快，而且操作方便，能夠有效減少勘探成本。應用原理是通過巖層不同深度的界面上斷面不同的流量來勘探巖層不同深度的水位、水層厚度、巖層的滲透系數等，利用這項技術可以準確分析出煤礦層的含水層和隔水層，從而能夠全面了解煤礦區域的水文地質情況。同時，工作人員根據勘探結果能夠了解煤礦層的水文地質特征，為煤礦前期尋找水和后期生產過程的水災防控工作能夠提供大量的有效數據。但在應用流量測井勘探技術時需要具有豐富經驗的專業人員參與勘探工作，這是因為在測出數據之后需要技術人員綜合分析可能存在的因素來對一些參數進行矯正，而這一過程不能利用計算機技術對測量數據進行參數模擬。

3.4 γ射線水探勘探技術

在煤礦水文地質勘探工作中γ射線水探勘探技術非常常見，而且應用時間比較早，在我國煤礦水文地質勘探工作的發展中具有重要的意義。在實際勘探中，γ射線水探勘探技術主要用于尋找破碎底層、勘探裂縫地層發育水，優勢也十分明顯，表現在具備設備接單、能夠不容易受到外界因素的干擾。主要是利用γ射線來掃描勘探區域，工作人員能夠結合掃描的橫向分布情況來判斷分析含水層的位置以及含水量，進而根據分析結果來預測煤礦層基巖斷裂層的技術性風險。應用γ射線水探勘探技術的主要原理在于結合巖層里斷裂帶的結構情況來測算含水量，屬于一種間接性的水探勘探技術。通常在勘探煤礦區域中有表層土覆蓋時經常使用γ射線水探勘探技術，因為煤礦層的深度會直接影響到射線的頻率，所以在開展水文地質勘探工作中，技術人員要全面分析礦區周圍的地質環境條件，應用γ射線水探勘探技術得到的含水量只是一個參考依據，不可應用在科學嚴謹的模型計算中。

4 結束語

為了促進我國煤礦行業的可持續發展，必須加強對水文地質勘探工作的研究，通過對勘探技術進行改革和創新，并合理應用各項勘探技術，能夠有效提高勘探結果的準確性，這樣能夠提高勘探質量，為煤礦的開采和生產提供更多有價值的數據。同時，還可以及時發現安全隱患，從而制定出科學的預防措施，進一步保障工作人員的健康安全。

參考文獻

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收稿日期：2020-09-30

作者簡介：秦光明（1983-），男，滿族，本科學歷，工程師，研究方向為水文工程地質。