煤礦水文地質(zhì)勘探中群孔抽水試驗的應(yīng)用初探

劉明 張林華

摘 要：群孔抽水試驗是一種技術(shù)含量高、周期長，而且管理難度也比較大的一種水溫地質(zhì)勘探方法，在地質(zhì)比較復(fù)雜的煤礦的水文勘探過程中比較常用。通過這種方法能夠?qū)γ旱V開采過程中的水文地質(zhì)情況進行有效的觀測和掌握，防止安全事故的發(fā)生。文章對煤礦水文地質(zhì)勘探過程中的群孔抽水試驗進行分析和探討。

關(guān)鍵詞：煤礦勘探；水文地質(zhì)勘探；群孔抽水試驗；應(yīng)用

近年來，我國的煤炭資源逐漸枯竭，礦產(chǎn)的開采力度逐漸增大，而且開采的深度逐漸增加，深部開采已經(jīng)成為未來礦產(chǎn)資源開采的主要方向。在礦產(chǎn)資源的開采過程中，常常會遇到一些比較復(fù)雜的地形條件，使得煤礦資源開采過程中出現(xiàn)高滲透、高地應(yīng)力等特點，尤其是含水層突涌水情況已經(jīng)成為影響煤炭安全開采的重要因素之一。在開采的過程中，一旦發(fā)生了含水層突涌水現(xiàn)象，則會帶來較大的安全隱患，造成很大的經(jīng)濟損失以及人員的傷亡。因此在煤礦的開采過程中加強水文地質(zhì)的勘探有十分重要的意義，是煤礦安全開采的一個基礎(chǔ)工作。

一、對煤礦水文地質(zhì)概況進行基本了解？

以某煤礦為例，該煤礦區(qū)域內(nèi)沉積巖發(fā)育，這種地質(zhì)的形成與區(qū)域地層、區(qū)域構(gòu)造以及地形地貌等各種外部條件都有關(guān)系，對該礦進行開采的時候，很容易發(fā)生比較嚴重涌水現(xiàn)象，為煤礦的防水工作帶來很大的阻礙，而且也容易導(dǎo)致開采過程中的人員傷亡和財產(chǎn)損失。在利用群孔抽水進行試驗之前，必須要加強對煤礦的水文地質(zhì)情況的了解，從而才能制定合理的勘探方案。

二、群孔抽水試驗方法及結(jié)果？

當(dāng)前，群孔抽水試驗一般會此阿勇穩(wěn)定流試驗法，在對各種數(shù)據(jù)資料進行處理的時候會采用泰斯及雅各布等公式進行計算，計算出滲水區(qū)域的半徑、滲透系數(shù)等，在勘探的過程中，群孔抽水試驗結(jié)束之后，應(yīng)該要選擇最合適的鉆孔作為各含水層及斷層帶的配套觀測孔，以便對含水層的地下水位進行隨時隨地的觀測，并且建立一套完善的地下水觀測系統(tǒng)。

（一）試驗設(shè)計。在進行試驗之前，要進行群孔抽水試驗疏水參數(shù)的設(shè)計，群孔抽水試驗一般會采用流量比較大而且時間比較長的穩(wěn)定性流抽水，以便對含水層的基本水文地質(zhì)條件進行了解。根據(jù)水動力學(xué)的相關(guān)原理可以得知，群孔抽水試驗承壓水滲透系數(shù)及影響半徑，都可由相應(yīng)的公式計算得出，在試驗的過程中，有可能出現(xiàn)觀測孔的距離越來越遠的情況。群孔抽水試驗抽水量的設(shè)計非常重要，水量不能過小，如果水量太小則不能充分地反映出水文地質(zhì)情況，如果水量過大，則會對礦區(qū)的水文地質(zhì)系統(tǒng)造成破壞，而且這種破壞是很難恢復(fù)的。因此在試驗的過程中可以改變抽水孔與觀測孔的組合，也可以同時進行單孔抽水，這樣可以通過多次試驗獲得比較全面的資料，對后續(xù)的施工提供一定的理論依據(jù)。

（二）試驗結(jié)果。測試開始之后應(yīng)該要將抽水孔的開關(guān)開到最大，并且同時加強對觀測孔的利用，對水位進行觀測。當(dāng)試驗結(jié)束之后，應(yīng)該要及時將抽水孔關(guān)閉，并且對各個觀測孔水進行觀測，觀看水位的恢復(fù)情況。在試驗的過程中，初期的抽水量會有一定的波動，但是在后期的時候會基本趨于穩(wěn)定，而且觀測的水位變化比較小。經(jīng)過群孔防水之后，各個孔內(nèi)的水位會形成比較穩(wěn)定的降深。通過對水位進行觀測，并且根據(jù)觀測記錄得到的各種數(shù)據(jù)分析可知，含水層的水位一般相對比較穩(wěn)定，變化的幅度不大，而且可以根據(jù)水位的監(jiān)測數(shù)據(jù)知道地下水位總體呈現(xiàn)由東向西降低的趨勢，可以根據(jù)這個流動的趨勢推算出煤礦的巖溶水的基本流向，呈扇形分布，水位的梯度也逐漸減小，其巖溶水動力條件相對減弱。

（三）觀測要求。大型群孔抽水試驗的持續(xù)時間一般比較長，短的有幾天，長的有幾十天，對觀測也有特別的要求。在抽水初期，應(yīng)該要加強觀測的次數(shù)，進行更加細致的觀測，可以利用非穩(wěn)定流計算參數(shù)，待抽水水流穩(wěn)定之后，可以記錄各個觀測孔的降深與時間之間的關(guān)系，在觀測的過程中應(yīng)該要嚴格地按照各種規(guī)范來進行觀測，保證觀測的精度。水位恢復(fù)過程對求參具有更加重要的意義，在整個實驗過程中也要對水位的恢復(fù)情況進行記錄，當(dāng)水位恢復(fù)到實驗前的自然狀態(tài)的時候，就可以結(jié)束試驗。然后對試驗過程中得到的數(shù)據(jù)進行分析，得到相應(yīng)的結(jié)果。

（四）試驗作用。采用群孔抽水試驗在煤礦水文地質(zhì)勘探過程中有十分重要的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。第一，能夠?qū)γ旱V所在區(qū)域一定范圍內(nèi)的水文地質(zhì)條件有一定了解。在進行群孔抽水試驗之前，對區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件進行調(diào)查，結(jié)果相對比較繁瑣，而且檢測的數(shù)據(jù)也不可靠，會影響煤礦開采過程中的安全性，使得人員受到傷害。通過群孔抽水試驗之后，能夠為所調(diào)查區(qū)域的水文地質(zhì)條件的分析提供一定的理論依據(jù)，從而使得研究人員在對當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件進行研究的時候，能夠得出更加準確的結(jié)果，便于后續(xù)的煤礦開采工作，提高煤礦開采過程中的安全性。第二，可以為煤礦開采中涌水量的計算提供依據(jù)。通 過群孔抽水試驗，能夠了解到主要的孔在抽水的時候的基本狀況，并且可以由此設(shè)想出在進行煤礦開采的時候開采井巷的工程位置，并且在礦山的排水情況下形成群孔抽水試驗相似水位，得到相應(yīng)的涌水量，并且采取曲線方程來計算預(yù)測礦坑的涌水量，從而可以在煤礦開采的時候加強防范，有效地避免涌水事故的發(fā)生，加強對采礦人員的人身安全的保護。地上那，可以為礦山提供比較新的水源。礦產(chǎn)資源開采過程中也需要用到水源，長期以來，在煤礦開采過程中，一般都是依靠地下水來提供水源，如果遇到自然氣候比較惡劣的情況，則會使用礦區(qū)坑洼水來補充水源。加強群孔抽水方法的應(yīng)用，尤其是遇到水源十分缺乏的時候，能夠滿足煤礦開采單位的基本用水需求，而且也可以滿足周圍居民的生活用水需求，有很強的實踐性。

三、結(jié)語

近年來，我國的礦產(chǎn)資源的開發(fā)變得越來越頻繁，由于我國的礦產(chǎn)資源有限，因此深部開發(fā)成為當(dāng)前礦產(chǎn)資源開發(fā)的一個重要途徑。在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，水文地質(zhì)勘探是一個十分重要的步驟。水文地質(zhì)勘探可以采取群孔抽水試驗的方法，為水文地質(zhì)情況的了解提供更多理論數(shù)據(jù)，便于開采隊伍根據(jù)各種數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的開采計劃，確保在礦產(chǎn)開采過程中不會對水文地質(zhì)情況造成破壞，同時也能保證開采人員的安全。

參考文獻

[1] 董小兵.煤礦水文地質(zhì)勘探中群孔抽水試驗的應(yīng)用初探[J].科技資訊，2014（02）.

作者簡介：劉明，云南銘立隆地質(zhì)礦產(chǎn)有限公司。