煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀及勘探技術(shù)探討范文

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摘要：分析了煤礦水文地質(zhì)勘探的現(xiàn)狀，探討了瞬變電磁法、流量測井法等新型煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)，并指出了煤礦水文地質(zhì)勘探的意義。

關(guān)鍵詞：煤礦；水文地質(zhì)；勘探技術(shù)

0引言

做好煤礦水文地質(zhì)勘探工作能有效減少煤礦事故的發(fā)生，確保采煤工作的安全進展。在信息時代，傳統(tǒng)勘探技術(shù)已無法滿足煤礦水文地質(zhì)勘探工作的發(fā)展要求，因此，需引入多種先進技術(shù)，如鉆孔透視儀、瞬變電磁法、流量測井法和微動測深勘查技術(shù)等。本文先簡單介紹煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀，分析新型煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)，并淺談煤礦水文地質(zhì)勘探的意義。

1煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀分析

同先進國家對比，中國目前煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)相對比較滯后，這與煤炭業(yè)的發(fā)展趨勢相背離，無法滿足發(fā)展需求。煤礦企業(yè)在改革開放逐步深入的過程中得到穩(wěn)定發(fā)展，從而勘探工作量也逐步提升。但基于目前狀態(tài)，部分勘探機構(gòu)無法滿足市場需求，對水文地質(zhì)勘探工作不能做到準確落實，造成事故頻發(fā)，嚴重制約了勘探技術(shù)的發(fā)展；中國煤炭的水文地質(zhì)環(huán)境也有著多元化發(fā)展的趨勢，但因為受各種因素限制，導(dǎo)致煤炭水文地質(zhì)勘探工作比較落后；煤礦水文地質(zhì)勘工作沒有引起足夠的重視，此項工作的開展需消耗大量人力物力及消耗財力物力資源，導(dǎo)致部分勘探企業(yè)為了單純確保經(jīng)濟效益，未能重點落實勘探內(nèi)容，造成了煤礦開采中的風險發(fā)生。水文地質(zhì)勘探質(zhì)量對煤礦開采的影響至關(guān)重要，要滿足煤炭資源的安全開采要求，就必須著重提高水文地質(zhì)勘探技術(shù)，改善開采環(huán)境。在早期，中國煤礦地質(zhì)勘探工作主要由國家相關(guān)部門完成，改革開放以后煤礦產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，傳統(tǒng)勘探技術(shù)效率偏低，進而導(dǎo)致煤礦開發(fā)缺乏水文地質(zhì)勘探支持，嚴重影響煤礦開采技術(shù)利用。此外，部分煤礦企業(yè)不是特別重視煤礦水文地質(zhì)勘探工作，認為在煤礦開采前期進行非常詳細的勘探就要耗費大量的人力、物力和財力，為了降低成本，企業(yè)會盲目削減勘探中的工作量，這必然會導(dǎo)致勘探結(jié)果缺乏精確性，進而影響煤礦資源的安全開采[1-2]。

2新型煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)分析

a)空隙充水礦床是處于第三系或中生代半膠結(jié)巖層的礦床類型，通常情況下采用物探技術(shù)，對于水量較為充足的充水礦床，勘探評價指標采用抽水試驗法，且抽水時一定要注意選取大降深及流量大的區(qū)域。通過結(jié)合水文測井法及地面電法落實空隙充水礦床勘探技術(shù)的實施，該項工藝需耗費的時間比較長。裂隙充水礦床通常情況下分為層狀裂隙充水和脈狀裂隙充水兩種，對于該種類型的礦床在水文條件比較簡單時，應(yīng)根據(jù)礦區(qū)形成的相關(guān)資料進行簡單水文地質(zhì)勘測，如果出現(xiàn)條件較為復(fù)雜的情況時則通過簡易抽水進行試驗后再利用實驗方法進行水文地質(zhì)的勘測；

b)在應(yīng)用流量測井技術(shù)時要根據(jù)煤層深度分析斷面，全面掌握煤層的深度、水位和滲透性，精確判斷煤礦層與隔水層的特殊性質(zhì)，確定勘探地區(qū)的水文地質(zhì)狀況，充分利用高科技手段，提高測量數(shù)據(jù)的有效性，精確測定煤礦結(jié)構(gòu)和相關(guān)水文動力特性，綜合考慮煤礦地質(zhì)水文特點，確保數(shù)據(jù)參數(shù)的精確度，并充分保障測量手段應(yīng)用的高效性[3]；

c)科技發(fā)展帶動了現(xiàn)代煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)與煤礦開采技術(shù)的提高，因此，在煤礦水文地質(zhì)勘探工作中，要不斷應(yīng)用先進技術(shù)手段，比如對于鉆孔透視儀的使用。鉆孔透視儀的主要工作原理主要基于對電磁波傳播特性的運用，因為在不同性質(zhì)巖層中電磁波的傳播速度不同。這就需要在勘探工作中通過分層方法處理無線發(fā)射機與接收機中的電磁波，并利用鉆孔透視儀探測碳酸鹽層地區(qū)的深層溶洞和巖溶通道，根據(jù)數(shù)據(jù)分析提高對巖溶發(fā)育規(guī)律的認識水平，在做好巖溶形態(tài)探測的同時通過清晰標注注漿效果確定位突水與堵水注漿的位置；

d)瞬變電磁法通過地表鋪設(shè)線框?qū)λ牡刭|(zhì)進行勘探，所形成的方形電流可間歇性向目標發(fā)送電磁波，從而形成二次渦旋電磁場。此法所觀測的地質(zhì)為地下良導(dǎo)地質(zhì)，可對煤礦區(qū)的水文地質(zhì)進行勘探，并測定地下礦藏和地質(zhì)構(gòu)成，該原理可通過“煙圈效應(yīng)”加以解釋，此時電磁場的傳播介質(zhì)為相較于其他導(dǎo)電介質(zhì)傳輸速率較高的空氣。電流的斷開可導(dǎo)致磁場的劇烈變化，在線框周圍的地表各點首先感應(yīng)到，地表的感應(yīng)電流也會隨著時間的推移向其四周擴散，分布逐漸達到均勻但強度逐漸減弱。相關(guān)研究表明，地下渦旋電流會產(chǎn)生地表水平環(huán)狀磁場，逐漸向周圍擴散并最終形成圓電流環(huán)。瞬變電磁法應(yīng)用于工程實踐，以被檢測區(qū)域的物性差異為基礎(chǔ)，首先應(yīng)查閱相關(guān)資料進行定性，進而進行定量分析，收集煤礦區(qū)的水文地質(zhì)資料以確定各地層的地球物理特性，在已知當?shù)厮p響應(yīng)曲線的情況下，繪制出視電阻率曲線并展開分析。將視電阻率標注于平面圖的確切位置，這是常見的反應(yīng)電性特征變化的方式。由于所測煤礦區(qū)并非位于同一水平面，因此還應(yīng)標注出煤層深度，其綜合性可將該區(qū)域的構(gòu)造異常和水平高度等參數(shù)有一個較好的反應(yīng)，該種方式的精準性也表明了其良好的水文地質(zhì)勘探效果[4]；

e)流量測井法是目前煤礦水文地質(zhì)勘探中較為常見的一種方式，需測量出不同水平截面的斷面流量、含水層厚度和滲透性等多種數(shù)據(jù)，進而將其劃分為含水層和隔水層，來明確該區(qū)域的水文地質(zhì)分布。和以往的分層抽水法相比較，該方式測量次數(shù)較少而測得的數(shù)據(jù)較多，省時省力節(jié)約能耗，便捷高效，可全面測定出含水層的動力特性值，并將數(shù)據(jù)結(jié)果用模擬曲線來表示，有力解決了煤礦區(qū)的給水問題，如若發(fā)生火災(zāi)也可及時進行救治。該法雖應(yīng)用普遍、優(yōu)勢眾多，但會受到多種因素的影響，例如井徑的變化會導(dǎo)致其他多個數(shù)據(jù)發(fā)生較大波動，導(dǎo)致該法的準確性不佳。在普遍使用計算機進行數(shù)據(jù)分析的當今，該技術(shù)因較難進行結(jié)果處理，致使其發(fā)展具有一定的局限性；

f)微動測探勘查。微動是一種在一維時間域和三維空間域中極不規(guī)則的振動現(xiàn)象。波動理論中將微動分為體波和面波兩類，在微動波中面波的占據(jù)比例要遠大于體波。微動測探勘查法即是將面波作用于測區(qū)反演出煤礦區(qū)的水文地質(zhì)構(gòu)造，震源可能來自于地表或海底。該法有單點勘察、測線勘察和平面勘察三種觀測形式。當煤礦區(qū)域較大時可采用測線觀測系統(tǒng)，該法又稱為剖面勘察法，繪制剖面圖時需將S波速度標示出。在布置測線時需等距離安排，將所測數(shù)據(jù)和查閱的資料進行綜合分析，可對速度異常區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)做出合理解釋。平面勘察則需多臺儀器協(xié)調(diào)測量，可測得精準數(shù)據(jù)。

3煤礦水文地質(zhì)勘探的意義

a)地質(zhì)勘探是煤礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其內(nèi)容主要包括資源勘探、地質(zhì)水文勘探等，還需不斷提高水文地質(zhì)勘探技術(shù)水平，并以此為基礎(chǔ)進行井下治理，進而將煤礦開采工作落到實處。明確煤礦區(qū)水文地質(zhì)狀況，防止出現(xiàn)嚴重的涌水事故，逐漸提高煤礦井下地質(zhì)勘探效率，針對煤礦生產(chǎn)制定有效的地下水隱患防治措施，保障煤礦生產(chǎn)工作順利進行；b)煤礦水文地質(zhì)勘探設(shè)計要提高礦區(qū)排水能力，做好給水和排水工作，通過改善煤礦排水設(shè)施，促進煤礦開采的順利進行。煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中占據(jù)非常重要地位，水文地質(zhì)勘探結(jié)果可呈現(xiàn)出含水層和隔水層的分布情況，為煤礦開采提供科學工程數(shù)據(jù)。在地質(zhì)勘探中，要切實提高煤礦抽水技術(shù)的應(yīng)用，促使煤礦開采在地質(zhì)條件復(fù)雜時仍能繼續(xù)開展，提高煤礦開采的效率；c)深部煤礦開采中會出現(xiàn)比較復(fù)雜的地質(zhì)情況，地下水對煤礦的安全穩(wěn)定生產(chǎn)有著直接影響，在適當時可結(jié)合傳統(tǒng)分層抽水技術(shù)，做好對于煤礦的安全保障工作，通過提高煤礦開采關(guān)鍵技術(shù)的使用來保障水文地質(zhì)勘探的質(zhì)量，提高煤礦生產(chǎn)水平，促進煤礦行業(yè)發(fā)展。煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，水文地質(zhì)勘探工作非常重要。在實際煤礦生產(chǎn)中，要嚴格遵守煤礦勘探原則，通過采用鉆孔透視技術(shù)評估煤層地質(zhì)構(gòu)造，還可采用電磁波勘探技術(shù)、射線勘探技術(shù)和流量測井技術(shù)等進行數(shù)據(jù)測量和分析，以提高水文地質(zhì)勘探的科學性[5-6]。

4結(jié)語

煤礦水文地質(zhì)勘探有助于提升煤礦生產(chǎn)效率，對降低煤炭生產(chǎn)成本、減少煤礦開采安全事件發(fā)生率有著積極意義，對煤礦的給水工程也具有重要作用。近年來市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，也對中國煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)的提高提出了新要求，通過引進新型煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)，并逐漸提高勘探技術(shù)的專業(yè)度和認可度，可保障地質(zhì)勘探工作和煤礦開采工作的順利開展。

參考文獻：

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［2］楊林.關(guān)于煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀及新技術(shù)研究［J］.資源信息與工程，2017(1)：66-67.

［3］王亞宇.淺談煤礦水文地質(zhì)勘探存在的問題及相應(yīng)措施［J］.能源與節(jié)能，2017(4)：65-66.

［4］葉樹根.礦區(qū)水文地質(zhì)勘探存在的問題及對策［J］.城市地理，2014(16)：32.

［5］萬紅麗.煤礦水文地質(zhì)勘探問題及對策探析［J］.技術(shù)與市場，2014(9)：314-315.

［6］馮文文.有關(guān)煤礦水文地質(zhì)勘探中關(guān)鍵問題的研究［J］.能源與節(jié)能，2017(4)：38-39.

作者：魯少杰 單位：大斗溝煤業(yè)公司