煤矿床水文地质勘查勘查思路20120801

煤矿床水文地质勘查勘查思路

方向清1,刘艳2,王红燕3

（1.中国煤炭地质总局水文地质局河北邯郸 056004；

2.河北省地矿局第十一地质大队，河北邢台，054000；

3.中国煤炭地质总局第一水文地质队河北邯郸 056004）

摘要：本文在大量煤矿床水文地质勘查资料和水文地质条件资料的基础上，针对其中存在的问题和认识上的误区，从如何确定勘查对象入手，对煤矿床水文地质勘查手段和评价方法选择，勘查信息的获取、资料分析评价进行了原则性分析。这对于煤矿床水文地质勘查工作具有一定的指导性意义。

关键词：勘查对象、勘查原则、勘查手段、评价方法

煤矿床水文地质勘查是通过合理、可行、经济的勘查技术手段取得勘查对象的可信、可靠的资料，运用适宜、可行的技术评价方法对勘查对象作出系统、客观的分析，为煤矿建设提供水文地质依据。

为此煤矿床水文地质勘查必须遵从确定勘查对象、选择勘查手段和评价方法、取得资料、评价分析等步骤（图1）。

1确定勘查对象

·对于煤矿床水文地质勘查而言，勘查对象就是直接充水水源，及其充水通道和充水强度。因而在进行勘查任务谈判之初就应充分收集勘查区和其所在的地下水系统的地质、水文地质等资料，对于煤矿水文地质补充勘探而言还应收集矿山建设的有关资料，如矿山开采规划、建设规模、开采方式、开采布局等。根据现有的资料针对不同煤层综合分析其可能的直接或间接充水源及充水通道。

1.1 确定勘查对象的原则

1）系统的原则。不论勘查区大小，首先从地下水系统[1]入手，不但要收集勘查区相关的资料，也要收集勘查区所在的地下水系统的资料；一般情况下矿方要求的工作区只是某一矿井或矿井中的某些工作面（图2），勘查时人们往往忽略了地下水是一多维的动态的地质体，只着眼于工作区，这样评价结果也往往和实际情况差别很大。

2）全面的原则。也就是说，对于某一煤层既要收集分析顶板充水条件，也要收集分析底板充水条件；既要分析直接条件，也要分析间接条件；既要分析现状条件下的充水条件，也要分析开采条件下的充水条件，只有这样才能正确认识直接充水水源。

3）合理的原则。在系统和全面分析的基础上，

图3 平朔矿区与神头泉岩溶水系统

图2 某矿区煤层柱状图

根据勘查目的，确定勘查目的煤层；根据地质、水文地质问题和矿山开采方式和布局和人类活动工程，确定任务。

4）分块的原则。当一勘查区水平空间上勘查对象变化时，应分区段勘查评价。

5）分水平的原则。当一勘查区垂向上存在二个或以上勘查对象（图2，不同煤层，勘查对象不同），应分水平勘查评价。

1.2 确定勘查对象的方法

地质、水文地质、开采条件综合分析法。广泛收集的地质，水文地质，开采历史、规模和规划等资料，确定煤矿开采将要面临的地质、水文地质问题等。

1.2.1华北型煤田上组煤，即二叠系太原组煤层，在没有陷落柱和断层的情况下，下伏奥陶系岩溶地下水含水岩组对其影响较小，按上覆基岩厚度分为二种类型。

1）上覆薄层基岩，即上覆基岩厚度小于开采引起的冒落裂隙带高度时，此类勘查对象为上覆基岩含水岩组和新生界松散岩孔隙含水岩组和地表水体（包括季节性沟渠）；此时，水文地质勘查类型为复合勘查类型[3]。

2）正常厚度上覆基岩，此类勘查对象一般为上覆基岩含水岩组，但上覆基岩变薄地段勘查对象和前类型一样，这时应分区段确定勘查对象（图3，平朔矿区东部为煤层上覆薄层基岩，而中部较厚）。

另外，对于可能存在开采历史的煤矿、重组整合煤矿，老空水是重要勘查对象[3]。

勘查深度一般应完整揭露目的煤层的底板隔水层。

1.2.2华北型煤田下组煤，由于上覆煤层已开采，对其开采影响的不仅是下伏奥陶系岩溶裂隙含水岩组，而且上覆煤层开采所形成的老空水也对其有着重要影响，水文地质勘查类型也为复合

勘查类型[3]。

勘查深度一般揭露目的煤层下伏含水岩组（华北型煤田建议揭露上马家沟组）。

1.3 勘查任务的确定

1.3.1 勘查任务的确定原则

1）规范性原则。勘查任务必须和勘查阶段相对应，不同的勘查阶段对勘查任务有不同的要求，

既不能高阶段低任务，也不能低阶段高任务。例如：水文地质补充勘探按《煤矿防治水规定释义》至少达到勘探阶段，而工作中往往因种种原因只达到普查或详查阶段的任务，不能满足矿山防治水工作要求。

2）针对性原则。勘查任务必须针对勘查对象，降低勘查任务的盲目性；勘查任务必须针对勘查区存在具体的问题，把握主要问题。工作中往往由于对直接充水水源、充水通道等认识不清，勘查任务没有针对主要问题。

1.3.2 常规性勘查任务

具体任务参照规范、《煤矿防治水规定》及释义。一般包括：地质、水文地质、工程地质和矿山环境。

1）地质。地层岩性和空间分布规律、断层性质和空间分布规律、陷落柱特征和空间分布规律；褶皱特征和空间分布规律。以及构造对勘查目的煤层破坏和影响。

2）水文地质。可能充水水源的赋存介质特征和空间分布；可能充水通道空间分布。充水水源和充水通道是针对煤层而言的，对于某一勘查区不能统而言之，应分煤层进行勘查、分析、评价。目前报告中常常出现这样的误区，即按充水水源、充水通道、充水强度来分析。

3）工程地质。应针对评价方法进行，如顶底板岩层的岩石力学试验参数。

4）矿山环境。开采历史，开采方式、规模、规划等。

2勘查手段、评价方法的选择和资料的获取

勘查手段的选择应依据勘查任务和评价方法进行。一般建议采用水文地质测绘、水文地质物探、水文地质钻探、试验等综合勘查手段。

2.1 评价分析方法的选择

2.1.1 评价方法的选择原则

1）规范性原则。评价方法必须符合规定、规范要求，规定、规范以外的评价方法只能作为参考方法。

2）先进性原则。选择的评价方法尽量选取较先进的方法。

3）验证性原则。一般选择二种或以上评价方法进行评价，避免用单一的方法。

2.1.2 常规评价方法

评价分析方法分为分析方法、评价方法和涌水量预测方法。

1）分析方法。依据收集和勘查所取得的各种资料进行条件分析，一般适用各勘查类型。分析方法有：地质、水文地质条件分析法，水化学分析法，同位素分析法，数学地质分析法。

2）评价方法。评价方法选择应根据勘查类型确定，根据充水方式分为顶板评价方法和底板评价方法。对于周边充水的老空水目前只作分布范围和积水情况评估。

（1）顶板评价方法。一般有三图—双预测法，三图—双预测法[2]是一种解决煤层顶板充水水源、通道和强度三大关键技术问题的顶板水害评价方法。三图是指煤层顶板充水含水层富水性分区图、顶板冒裂安全性分区图和顶板涌水（突）水条件综合分区图；双预测是指在天然和人为改造状态下的回采工作面分段和整体工程涌水量预测。

（2）底板顶板危险性评价。一般有安全隔水层厚度、突水系数、脆弱性指数法、五图—双系数法等。

3）涌水量预测方法[3]。目前矿井涌水量预测大体上可以分为确定性分析方法和不确定性（随机）分析方法两类。确定性分析包括：解析法、模拟法、数值法、水均衡法；非确定性分析法包括：水文地质比拟、相关分析、模糊数学模型、灰色系统、BP 神经网络和时间序列分析等。