煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀及新的勘探技術(shù)探析

馬殷倉(cāng)

摘 要：煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的安全性，由于煤礦屬于地下施工，水文地質(zhì)勘探能夠清晰展示含水層和隔水層的層落關(guān)系，從而為煤礦開(kāi)采提供科學(xué)的工程數(shù)據(jù)，避免在煤層開(kāi)采中出現(xiàn)頂板冒落、底板巖層破壞裂縫等危險(xiǎn)，增強(qiáng)煤礦生產(chǎn)的安全性。該文闡述了煤礦水文地質(zhì)勘探的意義，并分析了當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)有的勘探現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了新型勘探技術(shù)的工作原理。

關(guān)鍵詞：煤礦水文 地質(zhì)勘探 勘探技術(shù)

中圖分類號(hào)：P64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（c）-0088-02

1 煤礦水文地質(zhì)勘探的意義

地質(zhì)勘探是煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是整個(gè)工作順利開(kāi)展的保障，勘探工作重點(diǎn)包括資源勘探、地質(zhì)水位勘探，在發(fā)現(xiàn)新型資源儲(chǔ)備點(diǎn)的同時(shí)，報(bào)告相應(yīng)的地質(zhì)水位條件，為煤礦資源開(kāi)采以及井下水治理提供重要依據(jù)。從工作目的上來(lái)看，水文地質(zhì)勘探工作的目的有3點(diǎn)：（1）勘探工作為煤礦井下作業(yè)提供預(yù)判，通過(guò)對(duì)水文地質(zhì)勘探可以確定地下水位狀況，對(duì)存在的井下涌水隱患及時(shí)排除，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的涌水事故；（2）勘探工作可以明確煤礦井下周?chē)刭|(zhì)狀況，并針對(duì)煤礦生產(chǎn)制定有效的防治措施，保障煤礦生產(chǎn)工作順利進(jìn)行；（3）煤礦水文地質(zhì)勘探是設(shè)計(jì)排水設(shè)施的重要參考，將煤礦采掘中出現(xiàn)的積水及時(shí)排除，為生產(chǎn)提供安全的周?chē)h(huán)境，提高給水排水設(shè)施的有效性。

2 煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀分析

2.1 勘探技術(shù)水平有限

當(dāng)前我國(guó)煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)相對(duì)落后，由于勘探研究工作起步較晚，技術(shù)相對(duì)落后，勘探技術(shù)和煤礦生產(chǎn)已經(jīng)出現(xiàn)了脫節(jié)現(xiàn)象，尤其是我國(guó)煤礦勘探工作由專門(mén)的勘探部門(mén)承擔(dān)，勘探裝備和勘探技術(shù)升級(jí)較為遲緩，無(wú)法滿足礦井生產(chǎn)的需要。同時(shí)勘探工作屬于技術(shù)性較強(qiáng)的工種，需要工作人員具備扎實(shí)的勘探、測(cè)繪、量測(cè)、煤層掘進(jìn)及煤礦生產(chǎn)等專業(yè)化工作經(jīng)驗(yàn)，而這方面人才斷檔也影響了勘探質(zhì)量。水文地質(zhì)勘探工作包含區(qū)域地質(zhì)、礦井地質(zhì)、區(qū)域水文狀況、礦井水文等工作，勘探技術(shù)水平落后導(dǎo)致相關(guān)的勘探數(shù)據(jù)缺乏科學(xué)性和指導(dǎo)性。

2.2 新型勘探技術(shù)應(yīng)用率較低

煤礦水文地質(zhì)勘探環(huán)境較為復(fù)雜，隨著煤礦開(kāi)采量增大，煤層向地下的延展深度增大，礦井周?chē)牡刭|(zhì)環(huán)境也更加復(fù)雜，這就需要不斷完善勘探裝備和技術(shù)，在復(fù)雜的環(huán)境中完成精確勘探。但是很多煤礦勘探工作并沒(méi)有引入新型的測(cè)試技術(shù)，缺少水均衡試驗(yàn)和室內(nèi)模擬試驗(yàn)，勘探工作沒(méi)有模型化的勘探和評(píng)價(jià)方法，而新型的GIS和GPS遠(yuǎn)程勘探技術(shù)在煤礦中應(yīng)用較少，勘探的數(shù)據(jù)也沒(méi)有建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，大量的水文地質(zhì)信息沒(méi)有展現(xiàn)其預(yù)測(cè)功能，從而影響了水文地質(zhì)勘探質(zhì)量。

3 新型水文地質(zhì)勘探技術(shù)應(yīng)用

在煤礦層掘進(jìn)過(guò)程中，要強(qiáng)化對(duì)水文地質(zhì)的勘探，遵照“先探后掘、鉆探為主”的勘測(cè)原則，及時(shí)跟進(jìn)煤礦層的水文和地質(zhì)測(cè)量，分析煤礦層中的含水區(qū)域，并判定其生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，保證煤礦生產(chǎn)的安全性，下面對(duì)4種新型的勘探技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。

3.1 鉆孔透視技術(shù)應(yīng)用

鉆孔透視技術(shù)需要借助無(wú)線電技術(shù)，其工作原理是無(wú)線電波對(duì)于巖層結(jié)構(gòu)有不同的透視和反射效果，可以對(duì)巖層中存在的溶洞或者含水層進(jìn)行勘探，由于無(wú)線電波在不同介質(zhì)中的傳播系數(shù)不同，當(dāng)遇到巖層中存在積水時(shí)，就可以顯示電波頻率的波動(dòng)。鉆孔透視技術(shù)需要在待勘探巖層上鉆孔，并在兩個(gè)鉆孔內(nèi)安裝無(wú)線電發(fā)射和接收裝置，當(dāng)電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，接收裝置可以采集電磁波數(shù)據(jù)，并根據(jù)電磁波的頻率和振幅進(jìn)行定量分析，從而可以判定巖層中的溶洞和通道位置，分析出煤礦層的地質(zhì)狀況和水位狀況，從而為煤礦安全生產(chǎn)提供參考。

3.2 電磁波瞬變技術(shù)應(yīng)用

電磁波瞬變技術(shù)的工作原理是在地表布設(shè)線框，并向地表中輸入階躍電流，電流突然中斷后會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)來(lái)維持通電狀態(tài)下的磁場(chǎng)，這種感應(yīng)磁場(chǎng)會(huì)伴隨著時(shí)間而能量不斷衰竭，通過(guò)觀察感應(yīng)磁場(chǎng)的能量變化就能夠?qū)φw的煤礦層結(jié)構(gòu)有精確的了解。通常而言，煤礦層結(jié)構(gòu)中的巖石濕度和電阻率有直接的關(guān)聯(lián)，礦層的水量越高，其電阻率就會(huì)越小，因此根據(jù)此感應(yīng)磁場(chǎng)能量變化曲線就可以直接判斷巖層的富水性和巖層破碎程度，以此可以判斷煤礦層的水文地質(zhì)狀況。在電阻率異常平面圖上，可以發(fā)現(xiàn)高電阻率和低電阻率的異常區(qū)域，不同異常區(qū)域的分布范圍和異常幅度不同，這就能夠直接體現(xiàn)斷層和斷裂系的含水。

3.3 γ射線水探測(cè)技術(shù)應(yīng)用

γ射線水探測(cè)技術(shù)的工作原理是對(duì)制定區(qū)域進(jìn)行γ射線掃描，根據(jù)其掃描橫向分布狀況，可以判斷含水巖層的位置以及含水量的大小，從而對(duì)基巖斷裂層的技術(shù)性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)勘探的目的。這種勘探技術(shù)根據(jù)斷裂帶的構(gòu)造來(lái)測(cè)算含水量，是一種間接性的水勘探技術(shù)，在實(shí)際工作應(yīng)用中，常用于表層土覆蓋地段，射線頻率和煤礦層深度有直接的關(guān)系，在水文地質(zhì)探勘應(yīng)用中重點(diǎn)考慮周?chē)刭|(zhì)環(huán)境的影響，其測(cè)量的含水量結(jié)果可以作為參考依據(jù)，不能應(yīng)用于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撚?jì)算中。γ射線探測(cè)技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，作為一種輔助性的勘探技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果，多應(yīng)用于破碎底層尋找和裂縫地層發(fā)育水的勘探，同時(shí)其測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)便，技術(shù)準(zhǔn)確性受地形和地質(zhì)條件影響較小。

3.4 流量測(cè)井技術(shù)應(yīng)用

流量測(cè)井技術(shù)是通過(guò)不同深度界面上斷面方面的流量不同，可以掌握不同深度水層的厚度、水位以及滲透性系數(shù)，從而對(duì)煤礦層的含水層和隔水層有精確的判斷，從而確定勘探地區(qū)的水位地質(zhì)狀況。這種探勘技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)手段之一，其測(cè)量數(shù)據(jù)獲取較為方便簡(jiǎn)潔，有效節(jié)省了測(cè)量資源，并且測(cè)量結(jié)構(gòu)能夠精確反映煤礦層的水文動(dòng)力特性，在前期找水和后期的水災(zāi)防控中有很好的應(yīng)用效果。但是對(duì)于測(cè)量采集的模擬曲線，要綜合考慮可能存在的影響因素，需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)矯正，因此其無(wú)法作為精確測(cè)量手段應(yīng)用，不能獲取測(cè)量精度較高的水位地質(zhì)數(shù)據(jù)，也無(wú)法將數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行參數(shù)模擬。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，水位地質(zhì)勘探工作至關(guān)重要，當(dāng)前新型煤礦水文地質(zhì)勘探設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用程度較低，從而影響了勘探效果，因此在實(shí)際的煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，要遵守先探后掘的原則，采用鉆孔透視技術(shù)來(lái)評(píng)估煤層狀況，并輔以電磁波勘探技術(shù)、γ射線勘探技術(shù)、流量測(cè)井技術(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)支撐勘探數(shù)據(jù)，提高水文地質(zhì)勘探的科學(xué)性。

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