平溝煤礦勘查中做好水文地質工作的思考

宋繼華梁秋利

（1.泛海能源控股股份有限公司，北京 100005；2.神華地質勘查有限責任公司，北京 100005）

平溝煤礦勘查中做好水文地質工作的思考

宋繼華1梁秋利2

（1.泛海能源控股股份有限公司，北京 100005；2.神華地質勘查有限責任公司，北京 100005）

煤礦勘查中水文地質工作的質量好壞，將直接影響未來礦山建設和開發工作。但由于各類原因，勘查者較易忽視水文地質工作的重要性。本文以平溝煤礦勘察中的水文地質工作為例，結合礦產資源勘查工作中水文地質工作的常見問題，強調了水文地質工作的重要性，對如何做好水文地質工作提出幾點建議。

平溝煤礦 煤礦勘查 水文地質

礦產勘查中的水文地質工作是一項十分重要的基礎工作，也是礦產勘查的重要內容。在礦產勘查工作中，礦區水文地質工作不可或缺且必須要完成好。現結合平溝煤礦勘查中的水文地質工作，對煤礦勘查中水文地質工作存在的問題、重要性和有關建議探討如下。

1　平溝煤礦及區域水文地質概況

平溝煤礦位于內蒙古自治區烏海市境內，于1958年開始建設，設計能力為0.45Mt/a，礦區面積15.65km2。平溝煤礦的煤質好，發熱量高，煉焦性能好，是良好的煉焦配煤，產品暢銷于全國30多個省、市、自治區。為了實現平溝煤礦的可持續發展，神華烏海能源有限責任公司提出將與其緊鄰的卡布其深部井田作為擴大區進行開發利用，為礦井擴建提供地質依據，故對其擴大區進行勘探工作。

煤礦勘探區域北起千里山以北，南至雀兒溝南部。南北跨度100km，東西寬5至25km，總面積約300km2。煤田東西兩側之桌子山、崗德爾山南北向延伸，構成中高山地，因構造及流水形成懸崖陡壁、蛇形溝谷。煤田內地形以寬谷洼地為主，其間山丘起伏，階地發育。其地形東高西低，溝谷發育，最高處桌子山主峰海拔2.1km，最低處拉僧廟溝入黃河口、海勃灣-摩爾溝沖積扇，海拔1.15km。受地形影響，水流由東向西注入黃河。各溝谷均是季節性徑流，平時干枯貧水，雨季山洪暴發后形成洪流，歷時時間短。經論證，黃河與煤田無直接水力聯系。

2　礦產資源勘查中水文地質工作的常見問題

隨著我國工程建設的快速發展， 較之以前更加重視開展水文地質工作， 但目前我國沒有足夠的認識到水文地質工作工程勘察、設計以及施工方面的重要性，從而引起礦產資源勘查中水文地質調查投入的資金和力度不夠，而形成施工災難。水文地質的問題是一個極其重要但又容易被忽略的問題，主要原因分析如下：

2.1思想重視不足

在實際資源勘查中，部分勘查人員只將水文地質作為開采技術條件中的一個環節，勘查工作的重點也放在礦床的控制和研究程度上，經常忽視水文地質工作的重要性。有些勘查，一旦查明礦床、煤礦特征，估算出煤礦儲量，就急于提交報告。有些水文地質工作不夠深入、蜻蜓點水，無法達到煤礦勘查工作級別的要求；有些報告提交后由于礦山水文地質條件及礦床充水因素未查清，給開采帶來了困難。思想認識的缺乏給礦山開發帶來嚴重的安全隱患，2009 年貴州省新橋煤礦的透水事故主要原因即是“未進行水文調查工作，對周邊小窯積水具體情況不夠掌握；未嚴格按照探放水的相關規定操作，在透水有明顯隱患的情況下，仍盲目施工，引發透水事故”。

2.2工作操作簡單化

水文地質工作尤其是水文地質調查工作普遍存在著簡單化的問題，在部分礦業權評估和商業性地質勘查成果野外驗收工作中，往往局限于水文地質測繪階段，沒有深入研究礦區的地質特點，通過選擇適宜的工作方法，查明礦床的充水水源、途徑和水量。個別礦區只采用區域資料，勘查工作不到位，沒有查明其水文地質條件；個別礦區內有水庫，卻只在平面圖上標示了范圍，未真正查明影響礦床的充水因素。甚至個別缺乏責任心的勘查單位，在野外水文地質調查中觀察不細致、記錄不精確等，難以為礦山開采設計和規避水害提供確切的基礎依據，直接阻礙其合理高效地利用礦產資源。

水文地質條件的好壞與礦產資源開采的經濟效益直接相關。在市場經濟條件下，力求礦產勘查與開采投入獲得最快的回報和最大的經濟效益。在地質勘查和報告審批工作中，負責人過于強調勘查的全面性、完整性與系統性，而不夠關注水文地質投資所能獲取的經濟效益。礦產資源勘查中水文地質工作成果之所以難以轉化為生產力并得到社會普遍認可，除了上述原因以外，還受多種因素的制約：水文地質工作決策機制不完善；條塊分割，多頭管理，相關法規不完善，無法保證成果的有效轉化；部分成果表述過于專業化，沒有做到通俗易懂，使地質信息的傳遞受阻等。

3　在礦產資源勘查中做好水文地質工作的重要性

礦產資源勘查中的水文地質調查包括地下水類型、含水層、隔水層調查，地下水補給、徑流、排泄調查，地下水系統、邊界條件調查，地下水人工調節調查，地下水開發利用調查，地下水水文地球化學和同位素調查，地下水溫度調查，水文氣象調查，生態-環境地質調查幾個方面。水文地質調查除了進行必要地形地貌調查、地層巖性調查、地質構造等調查外，對地下水、地下水水文地球化學特征及與地下水有密切相關的氣象水文要素等應作詳細全面的調查。地下水位的變化是工程勘察的重點內容。低下水位情況主要包括對近些年地下水位的最高點及相應的變化、地下水補給排泄條件、地表水與地下水的補排關系及對地下水位的影響等。

3.1有利于找尋礦藏

通過對包裹體中水的同位素深入研究以及現代地熱田的探尋，專家學者們已經認可外生成因的地下水在多種類型金屬礦床的形成中發揮關鍵作用。研究證實，熱液礦床、夕卡巖礦床和其余脈狀金屬礦床均處于地下水的古泄水區。古地下水運動方向與壓實作用聯系緊密，而壓實作用又常常是沉積礦床的主導因素。壓實時沉積巖透水性各向異性十分明顯，故而水做遠距離側向遷移是它的最重要方式，沿著透水層，水逐步向壓力小的方向運動，也就是向地形較高的方向移動，這就成為壓實作用下沉積水運動的排泄區，是形成礦床的最有利地段之一。某些沉積型的鐵、銅礦床也許正是這一作用的結果。某些原生金礦床中呈溶液狀態和懸浮狀態的金，含量均高于水圈淡水中的金的克拉克值（0.022×10-9），因此一旦測定到包裹體水中存在高異常的金，都有可能指示礦體位置。但在實際勘查中，應充分考慮的地質條件，在各種地質條件下，水圈中各種水的金的克拉克值都可作為借助水文地球化學找礦、劃分含礦異常的依據。

3.2有利于科學開采礦產資源

開展好水文地質工作，真正確定水文地質條件，評估礦井涌水量，恰當做出工程地質條件評價，對科學、合理、安全的采礦存在重要意義。研究表明，礦區水文地質條件決定了礦床地下水涌水量的多少，并受含水層的結構、富水性、補給和徑流條件，以及礦區地形對地表水和地下水的匯集條件等因素影響。在礦山開采中，一旦水文地質工作開展不到位，就將使技術條件復雜化，加大開采的難度和危險性。還可能由于缺乏充足的水文地質資料，發生坑道被地下水淹沒的嚴重采礦事故。

3.3減少環境污染，綜合利用地下水

在礦產的開發過程中，礦山環境將會遭到不同程度的破壞，從而引發水文地質環境的急劇變化，使得生態不再平衡，進而深入危害人體健康和工農業生產。環境水文地質存在的問題在實際工作中已嚴重阻礙礦山建設和生產。在實際工作中，存在許多環境危害，典型的有酸性礦坑水、金屬組分和放射性元素，它們對水、土壤、生物均會帶來不同程度的污染。因此，做好礦區水文地質工作，不僅可以避免環境污染問題，還能夠對地下水進行綜合的合理利用。

4　在礦產資源勘查中如何做好水文地質工作

礦區水文地質工作為礦山建設規劃和設計提供可靠依據，確保礦山實現安全開采。結合實際工作，筆者希望能引起相關人員對水文地質工作的重視，切實提高水文地質工作的地位，全面提高整體勘查報告的質量，為礦山建設設計提供可靠的保證。

4.1嚴格執行管理規范

為切實加強對礦產和地下水的管理，統一規范勘查技術要求，國家和國土資源部先后發布了《固體礦產地質勘查規范總則》和《礦區水文地質工程地質勘探規范》等一系列國家和地質礦產行業標準規范。這些標準為礦區水文地質的調查提供了確鑿的依據，在落實工作實，相關人員須結合礦區的實際情況，充分調查地質和水文地質，利用物探、鉆探、化探、試驗等多種手段，合理評估和預測采礦過程中礦坑充水和抽排水容易導致的環境地質問題，并提供防治方案和解決措施。礦床水文地質調查評價工作應該適應煤礦勘查階段，在煤礦勘查中，水文地質具備兩大方面的基本任務，首先是要在各個勘查階段，全面達到礦區水文地質條件和礦床充水因素的查明程度，充分預測礦坑涌水量；其次是要評價礦床水資源的綜合利用水平，獲得供水水源方向。除此之外，勘查礦區開采技術條件，離不開充分考慮社會的綜合效益，既要探討如何保證礦山安全、連續作業，又要變不利因素如礦山排水的綜合利用，為有利因素，對于地下水較多的礦區可考慮將地下水作為礦山供水。

4.2明確勘查標準和要求，客觀實際地運用規范

在實際工作中，相關人員要注意落實“以規范為依據，明確標準要求”，勘察人員隊伍參差不齊，個別人員對煤礦勘查中的水文地質工作應當遵循的標準不夠了解，有的則不懂得如何參照規范去落實。對于這些人員，更要強調礦產勘查工作中的水文地質工作應該遵循的規范，依據國家和地質礦產行業標準規范的具體要求開展工作。規范是長期勘查工作的凝練和總結，是反映煤礦勘查中水文地質工作的基本技術要求，隨著科學技術和勘查工作的進步，規范也將根據勘查工作的新經驗、新技術、新方法不斷修訂和完善。對于煤礦勘查中的水文地質工作，現有的可依據的規范和要求有很多：國家標準包括《礦區水文地質工程地質勘探規范》和《固體礦產地質勘查規范總則》等，它們是各礦種勘查中水文地質、工程地質、環境地質調查評價工作的基本準則和要求；國家地質礦產行業標準規范包括《各礦種勘查規范》等相關規定和規范要求，它們是客觀實際的運用規范，是相應勘查階段及開采技術條件勘查類型劃分及工作規定和規范要求。煤礦勘查中各礦區的水文地質條件差異巨大，在實際工作中，相關人員要結合礦區的具體情況合理地運用規范，在工作中要不斷積累和總結經驗，引入和推廣水文地質勘查新技術，確保勘查工作的質量。

4.3注重水文地質勘查類型的劃分

按照《煤礦床水文地質、工程地質及環境地質勘查評價標準》（MT/T1091-2008），本區水文地質勘查類型劃分如下。礦井開采主要充水含水層巖溶含水層、老空水和碎屑巖類含水層。煤層直接充水含水層為頂底板碎屑巖類孔隙裂隙含水層，鉆孔單位涌水量0.000019～0.0198L/s.m，富水性弱，補給源為貧乏的大氣降水；老空水主要接受大氣降水和碎屑巖類含水層的補給，對礦井生產未發生過重大影響；奧灰巖溶水為底板間接充水含水層，主要含水層桌子山組厚度大于200m，鉆孔單位涌水量0.000006～0.0864L/s.m，蘇背溝一帶74-13、74-20號鉆孔單位涌水量分別為0.028、1.68 L/ s.m，富水性極不均，補給水源有限，靜儲量大。本區主要可采煤層大部分塊段位于巖溶水位以下，9號、10號煤大部分地塊突水系數0～0.05MPa/m，相對安全，斷層部位突水系數0～0.06MPa/m，具有突水危險性；16號煤正常地塊突水系數0～0.19MPa/m，斷層部位突水系數0～0.38MPa/m，大部分地塊具有突水危險性。本區水文地質勘查類型劃分為第三類第三型，即以底板巖溶充水為主、水文地質條件復雜的礦床。

4.4多分析水質現象背后成因

以平溝煤礦為例，其勘探區地形為一狹長的低地，多以殘丘、孤山階地、洼地組成。形成窄而深的“V”字型溝谷，下游寬闊。結合氣象水文、地形地貌及地表水體，可以分析其成因。勘探區屬半沙漠干旱大陸性氣候，降雨量少、蒸發量大，一年四季干燥多風。據烏海市氣象站資料，最高氣溫39.4℃，最低氣溫-32.6℃，多年平均氣溫9.70℃；年平均降雨量47.1～357.6mm，平均162.4mm，其中7、8、9三個月占全年總降水量的68.55%，常以暴雨突發形成間歇性洪流排出區外，大氣降水及地表對地下水補給貧乏；年蒸發量勘3132.1～3919. 3mm，平均3481.1mm，蒸發量是降水量的21.4倍。冬春季節多刮西北風，夏秋季多刮東南風，最大風速5.4m/s，平均風速2.2～3.9m/ s，每年11月初封凍，至次年5月初解凍，最大凍土深度1.50米。由于氣候及地質構造條件影響，沖溝較為發育，其上游切割強烈，故形成窄而深的“V”字型溝谷。

5　結語

水文地質工作是為礦山建設規劃或設計提供可靠的依據、為煤礦提供安全開采的保證，重要性不言而喻。本文就煤礦水文地質勘查中的常見問題，結合平溝煤礦的實際工作，對照相關規范或規程進行分析和探討，以期加強協作進一步提高工作質量。筆者希望能引起煤礦勘查者對水文地質工作的重視，不要忽視水文地質工作的地位，更好地提高整體勘查報告的質量，為煤礦的安全生產提供可靠的保障。

［1］汪洋.在礦產資源勘查中搞好水文地質工作的思考［J］.地質與資源，2011，v.2001：75-77.

［2］王明章.貴州省水文地質工作思考［J］.貴州地質，2012，v.29；No. 11102：81-85.

［3］吳明洲.基于可持續發展理念的水文地質與環境地質工作思考［J］.低碳世界，2014，No.6523：158-159.

［4］王翔.水文地質與環境地質工作可持續發展的相關思考［J］.低碳世界，2016，No.10907：108-109.

［5］田占鰲，韓再生.新一輪國土資源大調查中水工環地質和災害地質工作的思考［J］.中國地質，1999，01：3-7.