煤礦水文地質勘探現狀及新的勘探技術探析

馬殷倉

摘 要：煤礦水文地質勘探技術在煤礦生產中發揮著重要作用，直接關系到煤礦生產的安全性，由于煤礦屬于地下施工，水文地質勘探能夠清晰展示含水層和隔水層的層落關系，從而為煤礦開采提供科學的工程數據，避免在煤層開采中出現頂板冒落、底板巖層破壞裂縫等危險，增強煤礦生產的安全性。該文闡述了煤礦水文地質勘探的意義，并分析了當前我國現有的勘探現狀，詳細介紹了新型勘探技術的工作原理。

關鍵詞：煤礦水文 地質勘探 勘探技術

中圖分類號：P64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0088-02

1 煤礦水文地質勘探的意義

地質勘探是煤礦生產的關鍵環節，是整個工作順利開展的保障，勘探工作重點包括資源勘探、地質水位勘探，在發現新型資源儲備點的同時，報告相應的地質水位條件，為煤礦資源開采以及井下水治理提供重要依據。從工作目的上來看，水文地質勘探工作的目的有3點：（1）勘探工作為煤礦井下作業提供預判，通過對水文地質勘探可以確定地下水位狀況，對存在的井下涌水隱患及時排除，避免出現嚴重的涌水事故；（2）勘探工作可以明確煤礦井下周圍地質狀況，并針對煤礦生產制定有效的防治措施，保障煤礦生產工作順利進行；（3）煤礦水文地質勘探是設計排水設施的重要參考，將煤礦采掘中出現的積水及時排除，為生產提供安全的周圍環境，提高給水排水設施的有效性。

2 煤礦水文地質勘探現狀分析

2.1 勘探技術水平有限

當前我國煤礦水文地質勘探技術相對落后，由于勘探研究工作起步較晚，技術相對落后，勘探技術和煤礦生產已經出現了脫節現象，尤其是我國煤礦勘探工作由專門的勘探部門承擔，勘探裝備和勘探技術升級較為遲緩，無法滿足礦井生產的需要。同時勘探工作屬于技術性較強的工種，需要工作人員具備扎實的勘探、測繪、量測、煤層掘進及煤礦生產等專業化工作經驗，而這方面人才斷檔也影響了勘探質量。水文地質勘探工作包含區域地質、礦井地質、區域水文狀況、礦井水文等工作，勘探技術水平落后導致相關的勘探數據缺乏科學性和指導性。

2.2 新型勘探技術應用率較低

煤礦水文地質勘探環境較為復雜，隨著煤礦開采量增大，煤層向地下的延展深度增大，礦井周圍水文地質環境也更加復雜，這就需要不斷完善勘探裝備和技術，在復雜的環境中完成精確勘探。但是很多煤礦勘探工作并沒有引入新型的測試技術，缺少水均衡試驗和室內模擬試驗，勘探工作沒有模型化的勘探和評價方法，而新型的GIS和GPS遠程勘探技術在煤礦中應用較少，勘探的數據也沒有建立相應的數據管理系統，大量的水文地質信息沒有展現其預測功能，從而影響了水文地質勘探質量。

3 新型水文地質勘探技術應用

在煤礦層掘進過程中，要強化對水文地質的勘探，遵照“先探后掘、鉆探為主”的勘測原則，及時跟進煤礦層的水文和地質測量，分析煤礦層中的含水區域，并判定其生產風險，保證煤礦生產的安全性，下面對4種新型的勘探技術應用進行分析。

3.1 鉆孔透視技術應用

鉆孔透視技術需要借助無線電技術，其工作原理是無線電波對于巖層結構有不同的透視和反射效果，可以對巖層中存在的溶洞或者含水層進行勘探，由于無線電波在不同介質中的傳播系數不同，當遇到巖層中存在積水時，就可以顯示電波頻率的波動。鉆孔透視技術需要在待勘探巖層上鉆孔，并在兩個鉆孔內安裝無線電發射和接收裝置，當電磁波在介質中傳播時，接收裝置可以采集電磁波數據，并根據電磁波的頻率和振幅進行定量分析，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狀況和水位狀況，從而為煤礦安全生產提供參考。

3.2 電磁波瞬變技術應用

電磁波瞬變技術的工作原理是在地表布設線框，并向地表中輸入階躍電流，電流突然中斷后會產生感應電場來維持通電狀態下的磁場，這種感應磁場會伴隨著時間而能量不斷衰竭，通過觀察感應磁場的能量變化就能夠對整體的煤礦層結構有精確的了解。通常而言，煤礦層結構中的巖石濕度和電阻率有直接的關聯，礦層的水量越高，其電阻率就會越小，因此根據此感應磁場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狀況。在電阻率異常平面圖上，可以發現高電阻率和低電阻率的異常區域，不同異常區域的分布范圍和異常幅度不同，這就能夠直接體現斷層和斷裂系的含水。

3.3 γ射線水探測技術應用

γ射線水探測技術的工作原理是對制定區域進行γ射線掃描，根據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，從而對基巖斷裂層的技術性風險進行判斷，實現水文地質勘探的目的。這種勘探技術根據斷裂帶的構造來測算含水量，是一種間接性的水勘探技術，在實際工作應用中，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系，在水文地質探勘應用中重點考慮周圍地質環境的影響，其測量的含水量結果可以作為參考依據，不能應用于嚴謹的理論計算中。γ射線探測技術在我國應用時間較長，作為一種輔助性的勘探技術具有良好的應用效果，多應用于破碎底層尋找和裂縫地層發育水的勘探，同時其測量設備簡便，技術準確性受地形和地質條件影響較小。

3.4 流量測井技術應用

流量測井技術是通過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，從而對煤礦層的含水層和隔水層有精確的判斷，從而確定勘探地區的水位地質狀況。這種探勘技術是應用最廣泛的技術手段之一，其測量數據獲取較為方便簡潔，有效節省了測量資源，并且測量結構能夠精確反映煤礦層的水文動力特性，在前期找水和后期的水災防控中有很好的應用效果。但是對于測量采集的模擬曲線，要綜合考慮可能存在的影響因素，需要對測量數據進行參數矯正，因此其無法作為精確測量手段應用，不能獲取測量精度較高的水位地質數據，也無法將數據輸入到計算機中進行參數模擬。

4 結語

總之，在煤礦生產作業中，水位地質勘探工作至關重要，當前新型煤礦水文地質勘探設備和技術應用程度較低，從而影響了勘探效果，因此在實際的煤礦生產過程中，要遵守先探后掘的原則，采用鉆孔透視技術來評估煤層狀況，并輔以電磁波勘探技術、γ射線勘探技術、流量測井技術的測量數據來支撐勘探數據，提高水文地質勘探的科學性。

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