煤矿水文地质勘探内涵及技术研究

煤矿水文地质勘探内涵及技术研究

阐述了煤矿水文地质勘探的概念、目的及特征，介绍了水文地质勘探技术，并研究了水文地质勘探的发展趋势，能为淮南煤矿后续开发提供理论依据。

标签：水文地质勘探技术煤矿发展趋势

0前言

煤矿水文地质环境是指煤系的基底、煤系及其盖层在形成时的沉积环境，包括岩相和岩性组合，煤系形成后的地质构造作用，以及现时所处的自然地理环境。它们决定着煤层开采时矿井充水的强弱、矿井水害类型、防治水技术方法等问题，是矿井水害防治、水文地质基础理论方面的重要研究内容。淮南大型煤矿分布在华北型水害区南部，属于岩溶——裂隙水害区，水文地质环境极为复杂，各种类型的水害事故多发。因此研究水文地质勘探对于科学指导煤矿生产安全具有重要意义。

1煤矿水文地质勘探的内涵

1.1煤矿水文地质勘探概念

矿井建设生产阶段所进行的水文地质勘探，其最基本任务是为煤炭工业的规划布局和煤矿建设，安全生产提供水文地质依据，同时为水文地质研究积累资料。矿井水文地质勘探是矿井防治水的基础工作，是其他任何工作不可取代的，防治水工作的质量及经济效果，在一定意义上说，取决于水文地质勘探工作的好坏。“知己知彼，百战不殆”，只有准确地把握地下水文地质条件及其变化的脉络，才能合理地、有的放矢地采取相应措施，否则势必陷入盲目性。因此，对矿井水文地质勘探工作重视与否，关系到防治水工作的成败。矿井水文地质勘探技术是在地质学、钻探学、地球物理勘探学以及岩石力学等相关学科发展的基础上而逐渐形成自己的体系的，随着科学技术的发展，它也必将不断完善。

1.2煤矿水文地质勘探的主要目的

（1）预测矿坑涌水量。通过水文地质勘探，能够详细地了解矿区的水文地质条件，了解影响矿坑充水的主要因素，从而预测矿坑的涌水量，实施提前防范，避免造成意外事故。（2）预测矿产开采的过程中可能会出现的问题，并有针对性地提出防治措施和提出解决方法。（3）对于给水、排水方案的设计提供可靠的依据。经过水文地质勘探，能够提供供水排水方向，并且提出如何更加有效、合理地利用矿坑水，减少成本。

1.3煤矿水文地质勘探的特征

煤矿水文地质勘探一般分阶段循序进行，见图1。

矿井水文地质勘探为矿井建设、采掘、开拓延深、改扩建提供了所需的水文地质资料，是矿井防治水工作的主要水文地质理论依据，它是在煤田水文地质勘探基础上进行的。可根据矿井建设生产过程中遇到的水文地质问题，充分利用矿井有利条件，进行有针对性的矿井水文地质勘探，为矿井建设生产和矿井防治水工作提供依据。

2煤田水文地质技术方法

2.1综合物探技术方法

以地震（主要是高分辨率三维地震勘探）、电法勘探相结合的综合物探法为解决煤矿开采遇到的构造与矿井水问题提供一种新的经济而便捷的勘探方法。煤矿采区物探一是利用采区高分辨率三维地震数据体结合已有钻孔资料，对采区的目的层构造进行分析、解释，建立一套完整的立体构造图像。二是利用电法勘探（瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法）研究测区内砂岩水、奥灰水赋存情况、岩溶裂隙程度，结合地震勘探解释出的构造成果，以更进一步解释构造（断层、陷落柱）的导水性及压盖隔水层厚度。近年来，音频电穿透探测技术、瑞利波探测技术、地震槽波探测技术等井下超前物探方法也逐步在生产中得到应用。

2.2地下水化学及同位素研究

20世纪50年代随着核检测技术的发展，同位素研究和应用在水文地质学研究中得到日益广泛的应用，成为水文地球化学中重要的有效手段。同位素方法不仅可以探讨地下水的起源、形成、埋藏和质与量的沿时变化等地下水形成理论的问题，而且还可以判定地下水的补给来源，补给强度、各种补给来源的比例、补给区位置高度以及测定地下水年龄、流向和流速等实际应用问题。

2.3“3S”集成技术

GPS（全球定位系统）、RS（遥感）、GIS（地理信息系统）统称为“3S”技术，在地下水领域中得到了广泛的应用。它的发展基础是计算机制图，计算机技术、计量地理和遥感技术。“3S”集成技术覆盖了信息采集、处理和分析的全过程，使其构成的卫星对地观测系统成为地球系统科学研究的重要手段。

2.4水文地质钻探技术

无论何种现代技术方法的应用，水文钻探仍然是获取水文地质资料最直接、最有效的方法。钻探方法作为经典地质勘查方法，在煤田水文地质勘探中是不可替代的。我国含煤地层大都分布在山前、盆地边缘等干旱缺水地区，需研究应用钻进过程中不用水或少用水的技术（如空气反循环、泡沫钻进等），另外由于煤系下伏碳酸盐岩埋藏较深，奥陶系岩溶含水层中多层泥灰岩（膏溶角砾状灰岩）夹层，钻进过程中地层漏失、坍塌严重，造成钻孔结构复杂，影响正常安全进尺，需要研制针对性解决问题的钻探技术和合理的钻孔结构。

2.5其他水文地质勘探技术方法

如大流量抽水试验、矿井地下水连通试验等。

3水文地质勘探发展趋势

（1）在矿井水文地质勘探过程中，可以充分利用矿井的有利条件，做到井上下相结合，增强优势；（2）矿区水文地质勘探的发展趋势是向水文地质条件的精确勘探方向发展，勘探技术与装备更加现代化、综合化，勘探成果更加贴近生产实际应用；（3）矿井水文地质勘探新技术的应用；（4）由于水文地质勘探手段的发展，当前的矿井水文地质勘探工作已打破以测绘、钻探和抽（放）水试验为主体的单一格局，而代之以钻探、物探、化探、抽（放）水试验、示踪试验、工作面测试的综合勘探和从概念模型到数学模型的模拟计算，定量评价以及计算机的广泛应用；（5）勘探装备呈现出的现代高技术特点。

4结束语

煤矿水文地质环境研究，是矿井水害防治宏观决策的基础，对于有效开展矿井水文地质条件勘探和水害防治，具有重要意义。淮南煤矿不仅受基底奥陶系岩溶水影响，还受煤系底部太原组含水层的威胁。各矿区可根据水文地质环境的决定作用，通过所处地域的水文地质环境分析预判矿井水文地质条件、主要水害类型，确定水害治理的方法。

参考文献

[1]刘飞虎.煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术分析[J].内蒙古煤炭经济，2012（12）.

[2]肖丽娜，苏亮广.浅谈煤矿水文地质问题及勘探技术方法[J].企业导报，2012（09）.