煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀及新的勘探技術(shù)分析

喬曉峰

中煤昔陽(yáng)能源有限責(zé)任公司白羊嶺煤礦 山西晉中 045300

煤炭資源對(duì)國(guó)家發(fā)展十分重要，煤炭生產(chǎn)也決定著工業(yè)生產(chǎn)的速度。煤主要用作燃料，應(yīng)用廣泛，以確保國(guó)民生活和生產(chǎn)[1]。然而煤炭生產(chǎn)是一項(xiàng)廣泛和系統(tǒng)的工作，需要所有行為體之間的協(xié)調(diào)，特別是在先前的地質(zhì)勘探方面。利用專家和先進(jìn)的勘探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘探，可以幫助采礦專家熟悉周圍環(huán)境，減少工作風(fēng)險(xiǎn)，并促進(jìn)煤礦的有效開(kāi)采。

1 煤礦水文地質(zhì)勘探的重要性

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)可用于確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展的資源受到我國(guó)能源管理當(dāng)局的高度重視，如煤炭和水資源。這些資源對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)至關(guān)重要，必須嚴(yán)格控制、使用和合理利用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)資源生產(chǎn)不足等嚴(yán)重問(wèn)題將對(duì)我國(guó)重工業(yè)和輕工業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響。20世紀(jì)初，中國(guó)制定了保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的基本國(guó)策，對(duì)國(guó)家資源進(jìn)行了探索和清查，制定了合理的開(kāi)發(fā)計(jì)劃。開(kāi)采煤炭需要一些技術(shù)支持，必須在開(kāi)采前進(jìn)行水文勘探。水文勘探可以幫助工人掌握油田下的水資源，并對(duì)地下水的數(shù)量有一定的了解。根據(jù)水流情況，在挖掘前必須建立科學(xué)入口，以防止挖掘過(guò)程中地下水突然泛濫，摧毀工程設(shè)施，危害執(zhí)行人員的生命和財(cái)產(chǎn)，并從根本上減少開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)。

2 煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀

2.1 對(duì)煤礦水文地質(zhì)勘探工作不夠重視

開(kāi)采煤炭有一定的風(fēng)險(xiǎn)為了減少發(fā)生安全事故的可能性，需要有專門技術(shù)人員在正式開(kāi)采之前進(jìn)行實(shí)地水文地質(zhì)研究，并了解煤礦開(kāi)采區(qū)的環(huán)境。這種聯(lián)系需要人力、物力和財(cái)力資源。因此，許多煤炭企業(yè)往往忽視水文地質(zhì)勘探，以降低成本和提高經(jīng)濟(jì)效益[2]。在水文地質(zhì)勘探中，有些企業(yè)可能私下減少勘探內(nèi)容，或采取在水文地質(zhì)勘探中不重要的形式。此外，在勘探過(guò)程中，沒(méi)有考慮到取樣、試驗(yàn)和填充的標(biāo)準(zhǔn)化，這妨礙了確定分層孔的位置以及實(shí)際水文地質(zhì)類型和分層孔的位置，從而產(chǎn)生了嚴(yán)重影響如果測(cè)量不準(zhǔn)確，基礎(chǔ)和擋土墻將受水文影響。此外，由于公司對(duì)煤礦水文勘探的重視不夠，勘探只能根據(jù)最基本的資料、對(duì)煤礦水文狀況進(jìn)行了解和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。

2.2 水文地質(zhì)勘探存在斷層

與其他先進(jìn)國(guó)家相比，中國(guó)煤礦水文地質(zhì)調(diào)查起步較快，技術(shù)應(yīng)用總體水平較低。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)資源，特別是煤炭的消費(fèi)不斷增加，促進(jìn)了煤礦工業(yè)的迅速發(fā)展。水文地質(zhì)勘探是煤礦工業(yè)發(fā)展的一個(gè)非常重要的組成部分。因此，對(duì)這一領(lǐng)域?qū)＜业男枨笕找嬖黾樱由辖?jīng)常性的供應(yīng)短缺，進(jìn)一步增加了水文地質(zhì)勘探的費(fèi)用。為了降低成本，一些煤炭企業(yè)在沒(méi)有進(jìn)行水文勘探的情況下開(kāi)始生產(chǎn)煤炭，這使它們?nèi)菀资艿饺毕莸挠绊懀粌H會(huì)影響技術(shù)應(yīng)用的效率，而且會(huì)增加煤炭生產(chǎn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 水文地質(zhì)勘探技術(shù)應(yīng)用水平整體較低

目前，煤炭工業(yè)與水文地質(zhì)勘探技術(shù)之間的關(guān)系并不十分密切，主要原因是技術(shù)應(yīng)用時(shí)間較短，勘探活動(dòng)容易出現(xiàn)漏洞[3]。與此同時(shí)，勘探設(shè)備和技術(shù)沒(méi)有及時(shí)更新，勘探效率低下。為了取得準(zhǔn)確的科學(xué)成果，水文地質(zhì)勘探需要合格和有經(jīng)驗(yàn)的工作人員，但大多數(shù)公司沒(méi)有這種工作人員充分利用各種勘探技術(shù)，導(dǎo)致勘探技術(shù)應(yīng)用水平低，結(jié)果不準(zhǔn)確，無(wú)法改進(jìn)價(jià)值數(shù)據(jù)。

3 新型煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)分析

3.1 瞬變電磁法

過(guò)渡電磁法目前正被廣泛用于煤礦水文地質(zhì)勘探。作為水文勘探的一部分，煤礦探礦者首先在地面鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)，然后在網(wǎng)上輸入一定的上升電流強(qiáng)度。在此過(guò)程中，如果切斷電流，則會(huì)在框架底部建立感應(yīng)區(qū)，并逐漸向下傳播，感應(yīng)區(qū)能量逐漸減少。同時(shí)，感應(yīng)場(chǎng)在不同的巖層和水層面前產(chǎn)生一定的能量變化。因此，探礦者只需記錄探測(cè)場(chǎng)的能量變化，就可以獲得有關(guān)煤炭地區(qū)地下水文地質(zhì)條件的信息。應(yīng)當(dāng)指出，煤礦地層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要受地層濕度的影響，地層濕度越高，地層強(qiáng)度越低。但是，煤礦區(qū)對(duì)斷層結(jié)構(gòu)的復(fù)原力主要取決于斷層結(jié)構(gòu)的分散程度和斷層的嚴(yán)重程度。含水量越高，對(duì)煤礦斷層的抗御能力就越高。因此，煤礦地質(zhì)學(xué)家在使用瞬變電磁法勘探煤礦時(shí)，可以利用這些特征有效和準(zhǔn)確地確定煤礦區(qū)的水文地質(zhì)特征[4]。過(guò)渡電磁在實(shí)踐中具有以下優(yōu)點(diǎn)：過(guò)渡電磁產(chǎn)生的感應(yīng)范圍極廣，不受地形影響；通過(guò)深入的數(shù)據(jù)分析提高煤礦水文勘探的準(zhǔn)確性；在應(yīng)用中沒(méi)有單一的領(lǐng)域，因此措施更加現(xiàn)實(shí)和準(zhǔn)確。

3.2 流量測(cè)井法

流速測(cè)量方法是通過(guò)測(cè)量各種測(cè)深剖面的橫向流動(dòng)，得出煤礦區(qū)內(nèi)每個(gè)深巖層的厚度、滲透性和水位等參數(shù)。根據(jù)這些基本參數(shù)，探礦者可以確定煤礦區(qū)的含水層和含水層。移動(dòng)成象方法可在一次勘探中獲得大量數(shù)據(jù)，從而提高了煤礦水文勘探的效率。與此同時(shí)，移動(dòng)成像方法在測(cè)量煤礦含水層動(dòng)態(tài)特征方面比較全面，可以為以后的煤礦探礦作業(yè)提供必要的支持。

3.3 γ射線找水法

伽馬射線法是通過(guò)測(cè)量煤礦區(qū)伽馬射線水平和垂直分布不均的情況來(lái)確定含水層的深度和位置。伽馬射線水搜索法主要是確定煤礦井下斷裂帶的位置和結(jié)構(gòu)，因此也稱為間接水樣搜索法。由于其在設(shè)備和操作方面的明顯優(yōu)勢(shì)，伽馬射線水探測(cè)法已廣泛用于我國(guó)煤礦的水文地質(zhì)勘探。伽馬射線水樣法計(jì)算出的煤礦斷裂帶含水量只能作為參考，其他方法必須結(jié)合使用，才能得到一定的數(shù)值。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦水文地質(zhì)勘探有助于提高煤炭生產(chǎn)效率，對(duì)降低煤炭生產(chǎn)成本和煤礦事故發(fā)生率產(chǎn)生積極影響，并在煤礦供水項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用。當(dāng)前，煤礦引進(jìn)了新的水文地質(zhì)勘探技術(shù)，逐步提高了勘探技術(shù)的專業(yè)水平和認(rèn)可程度，都確保了煤礦地質(zhì)勘探和開(kāi)采的順利進(jìn)行。