探究煤礦水文地質勘探現狀及新的勘探技術

何玉收 程飛

臨沂礦業集團菏澤煤電有限公司郭屯煤礦 山東 菏澤 274700

引言

在我國經濟社會發展過程中，能源扮演著舉足輕重的角色。尤其是對于工業領域而言，更是如此?，F階段，我國已經開采并利用了不同的資源，不過在其中占據核心地位的依然是煤礦資源。無論是冶煉或者供電等工業生產領域、還是在民眾的日常生活中，都必須得到足夠煤炭資源的支撐。在開采煤礦資源的過程中，包括了諸多環節，有著相對復雜的生產流程，同時也伴隨著相應的安全隱患。這就要求煤礦企業在展開實際作業前期，必須全面勘察礦區環境，對水文及地質環境予以準確評估，從而為后期開采作業的有序展開奠定基礎。

1 煤礦水文地質勘探概述

所謂煤礦水文地質勘探，指的是開采煤炭資源前期，全面勘察開采現場地質環境的作業。在通常情況下，勘察人員會憑借不同的勘測技術與勘探形式，展開地質及水文數據的獲取及評估工作。通過分析研究數據，可知在現階段得到了較為普遍應用的技術是水文測井技術。

對于煤炭開采而言，通過合理應用水文地質勘探技術，能夠達到如下幾項目標：①勘測礦井涌水量。實際開采煤炭前期，工作人員通過全面勘察地下水文情況，能夠獲取所需數據信息，并且在此基礎上對煤炭開采過程中的實際涌水量展開計算。如此，工作人員則能夠對煤炭開采效果予以準確評估，進而確保作業方案能夠具備合理性，最終有效避免礦井涌水情況的發生。②尋找潛在風險，科學防控。實際開采煤炭前期，工作人員通過全面勘測作業，能夠對地質環境信息予以充分了解。如此，一方面能夠為后期開采工作提供指引，確保礦坑排水設施布設具備科學性，另一方面也能夠實現高質量的成本控制工作。除此之外，為了實現更加準確的勘察工作，煤礦公司管理人員與技術人員都必須有效控制勘察進度，并且準確記錄包括地貌及地下水文等信息數據。而在開采煤炭的過程中，工作人員則必須嚴格遵從先探后掘的準則，并且采用鉆探方式進行作業。特別需要注意的是，在勘察過程中，工作人員還必須積極應用先進技術，并且對現有的勘測模式予以進一步優化。最后，管理人員還應該確保應急處理預案能夠具備有效性，從而實現更高安全性的煤炭開采作業。③為煤礦開采提供科學的工程數據。展開開采煤炭的作業時，工作人員必須對開采場地信息予以全面了解，且不僅僅包括地下室含量信息，同時也包括地表水信息。唯有如此，才能避免礦區水源的浪費情況。通過合理應用水文地質勘探技術，工作人員則能夠全面評價開采場地環境信息，一方面使后期開采作業質量得到大幅度提升，另一方面也能夠有效減少開采過程中的安全隱患。

除上述內容之外，通過水文地質勘探工作，工作人員還能夠確保所制定的煤炭開采計劃具備合理性，并且將煤炭開采過程中出現安全隱患的概率控制在最小限度內，避免煤炭開采及工作人員受到安全威脅。不僅如此，通過水文地質勘探，工作人員也能夠對開采場地附近地質環境信息予以明確和采集，以此對后期煤炭開采作業中可能出現的安全隱患展開全面評估工作。得益于水文地質勘探工作，工作人員則能夠有效收集礦區附近的水文數據，以此為給排水設備規劃工作提供指引。如此，則能夠在實現安全煤炭開采的同時，使開采成本得到有效控制。憑借水文地質勘探工作，還能夠全面收集巷道地質構造，以及煤礦采空區積水等信息，以此指導后期的煤炭開采，最終為煤礦公司獲取更大的經濟利益提供有效保障。然而，研究數據都表明，在煤礦公司進一步提升煤炭開采安全性的現階段，依然時常發生煤炭開采安全問題，在為煤礦公司帶來巨大經濟損失的同時，也很可能損害工作人員的人身財產安全。

2 煤礦水文地質勘探問題分析

在現階段，我國各地方政府以及煤礦公司都高度重視水文地質勘探工作，而且對其重大意義予以了明確。然而，在相比于發達國家，我國水文地質勘探工作依然缺乏先進性，具體表現為以下幾方面內容。

2.1 缺乏完善的水文地質勘探技術

雖然大部分煤礦公司已經認識到了水文地質勘探工作的重要性。然而，煤礦公司目前所應用的水文地質勘探技術依然缺乏完善性，已經不再能完全符合我國煤礦產業發展的實際需要。而導致這一問題的主要因素這是長期執行計劃經濟體制。從20世紀80年代開始，我國經濟高速發展，需要大量煤礦資源的供應。而促進了我國煤礦產業的不斷發展。部分煤礦公司在缺乏水文地質勘探工作的情況下即展開煤炭開采作業，對水文地質勘探技術的發展造成了較大阻礙。

2.2 沒有足夠重視煤礦水文勘探工作

考慮到水文地質勘探作業必須得到一定資金與人力資源的支撐，因此部分煤礦公司出于成本控制的目的，將勘探作業進行簡化或者完全取消。而在小型煤礦開采作業中，上述問題表現得更為顯著，對水文地質勘探技術的發展產生了負面影響。

2.3 煤炭開采深度增加，地質環境復雜性隨之增加

在現階段，由于煤炭開采的深度越來越大，工作人員則因此必須面對更具復雜性的水文及地質環境。而在這種情況下，則往往會產生此前從未有過的問題，最終使得勘探工作難度相應提升。

這就要求我國煤礦公司全面探究水文地質勘探工作難點，并且對其勘探作業流程予以明確。同時，還應該確保所選用的勘探技術能夠達到煤炭開采的具體要求，并且在此基礎上將先進技術引入到勘探作業之中，以此提升水文地質勘探工作質量及成效[1]。

2.4 水文地質勘探存在斷層

通過分析現有的研究數據，可知相比于先進國家而言，我國水文地質探測技術發展時間相對有限，而且目前并沒有得到較為普遍的應用。目前，我國工業水平越來越高，對各項資源的需求越來越大，在推動煤礦產業進一步發展的同時，也使得作為我國核心資源的煤炭資源供應壓力有所提升。而在這種背景下，我國專業水文地質勘測人員表現出了供應不足等問題。而人員不足增加了勘探作業的成本。這使得我國部分小型煤礦公司省去了勘探環節，而直接展開煤炭開采工作。如此，一方面會對后期開采作業的順利進行產生負面影響，另一方面也會使開采中的安全風險大幅度增加。除此之外，也無助于水文地質勘探技術的發展及革新，導致技術發展停滯等問題[2]。

2.5 勘察探測工作成本大

眾所周知，在開發環境探測技術的過程中，工作人員必須具備專業能力及職業素養，并且投入相應的先進設施。而在憑借先進儀器收集開采場地環境信息，以此輔助人工信息收集工作的情況下，則會大幅度提升勘探工作的成本。除此之外，在工作人員存在違規勘探行為的情況下，或者沒有嚴格遵守標準化的勘探工序，則很可能會導致礦井涌水問題，最終增加維護成本。

2.6 水文地質條件變化、勘測難度增加

如今，世界各國都在不斷開采煤礦資源，使得接近地表的煤礦資源逐漸匱乏。這就要求煤礦公司必須展開更深地層的煤礦開采作業。而隨著深度的不同，水文地質環境也有所不同，大幅度提升了勘探工作的難度。由此可見，研究人員必須對現有勘探技術予以進一步創新及優化，以此提升現階段勘探工作的質量及成效。

3 新興煤礦水文地質勘探技術

3.1 鉆孔透視技術

避免煤礦開采過程中出現安全風險是水文地質勘探工作的主要意義。目前，大部分煤礦公司都應用鉆探技術，并且取得了預期的成效。工作人員憑借鉆孔透視技術在巖層上打孔，以此作為無線電波的傳播路徑。布設無線電設備之后，則能夠將無線電波反射到鉆孔之內，以此憑借電波頻率及反射情況對地下含水層后者溶洞展開探究。如此，則能夠在很大程度上防止涌水等安全問題的發生，從而實現更高安全性的煤礦開采工作[3]。

圖1 鉆孔透視技術

3.2 y射線技術

在水文地質勘探工作具備有效性的基礎上，則能夠確保礦區排水設施的合理運行，并且使煤礦開采效率得到進一步提升。通過分析研究數據，可知我國東部及西部是主要的煤礦蘊藏地區。然而，考慮到東部及西部的經濟發展情況不同，因此需要選擇不同的水文地質勘探技術。以y射線技術為例。y射線在接觸特定介質之后，會有相應的反射線產生。而不同地質或者巖層所產生的反射線存在一定差異性。通過分析差異性，工作人員則能夠對地下水信息予以全面掌握。目前，此項勘探技術往往被應用于尋找水源工作。

3.3 電磁波瞬變技術

此項勘探技術在現階段往往被應用在探測煤礦方位的工作之中。眾所周知，在時間發生改變的情況下，感應磁場能量也會發生改變。基于此，工作人員會將控線框布設在地表，并且向地表發射階躍式電流。在電流中斷的情況下，則會產生感應磁場。其存在時間越長，磁場能量則越小，工作人員則通過后者的波動對煤礦方位展開勘測。考慮到巖層水含量和電阻率關系密切，且具體表現為隨著巖層水含量下降，電阻率隨之增加的現象，工作人員則能夠應用此項技術對巖層密度或者水含量進行勘測工作，以此作為后期煤礦開采工作的指引。

3.4 流量測井勘探技術

此項勘探技術的發展時間較為有限，不過有著顯著的應用優點，其不僅僅表現為成本較低以及操控簡易等層面，同時也表現為效率較大等層面?？紤]到在巖層斷面的水流量發生改變的情況下，其參數與水位數據也會隨之改變。因此，工作人員能夠憑借水流量的波動，獲取巖層滲透率或者水位波動等信息。在此基礎上，則能夠對煤礦層水含量予以準確計算。除此之外，在掌握水流量信息的情況下，工作人員也能夠大幅度避免涌水等問題的發生。不過需要注意的是，此項勘探技術的應用有著一定技術門檻，必須投入具備專業能力的工作人員以及計算機設備。

3.5 物探技術

得益于我國科技水平的不斷提升，已經有更多先進的水文地質煤礦勘測技術得到了有效應用，其中就包括物探技術。在礦區勘探作業中，需要應用以下幾種方法：①電磁波法，即為通過電磁反應，實現地質構造的勘探工作。通過應用這種方法，一方面提升勘探質量，另一方面也能夠減少安全隱患。②三維地震法，即為通過將地面震動過程中收集的信號轉換為數字信息的方式，從而實現三維立體圖像的構建，最終實現地質構造直觀展示的目標。

4 結束語

通過上述分析可知，在開采煤礦資源的過程中，煤礦公司必須得到水文地質勘探技術的有力支撐。特別是在現階段，我國社會和經濟都在進一步發展，無論是煤礦開采規模、還是開采數量，都呈現出逐漸增長的態勢。因此，煤礦公司應該重視水文地質勘探技術的創新及利用問題，合理選擇針對性的勘探技術，以此提升勘探工作質量，最終實現安全的煤礦開采作業。