綜合勘探技術在煤礦水害防治中的研究與應用

張長文 張文平

摘 ?要：扎賚諾爾靈露礦為華能扎賚諾爾煤業公司正在建設的重點井工煤礦，該礦為露天礦的深部接續，露天礦勘探孔未進行封孔，未封閉鉆孔是否會使主采煤層上部各含水層組導通，對礦井產生巨大威脅是一個急需解決的問題。文章根據礦區具體情況制定了最新的綜合勘探技術方法，采用瞬變電磁勘探、水文鉆探、水文測井、對比抽水試驗相結合的綜合勘探技術方法，對未封閉鉆孔導水性作出評價。

關鍵詞：水文鉆探;水文測井;對比抽水試驗;未封閉鉆孔;導水性

中圖分類號：TD745 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）13-0163-02

Abstract： Zhalai Nor Mine is a key well coal mine being built by Huaneng Zhalainoer Coal Industry Company. This mine is the deep connection of open pit mine. The exploration hole of open pit mine has not been sealed， and whether the unclosed drilling will lead to the conduction of each aquifer group in the upper part of the main mining coal seam is a problem. It is an urgent problem to pose a great threat to the mine. In this paper， according to the specific conditions of the mining area， the latest comprehensive exploration technology method is worked out， and the comprehensive exploration technology method of transient electromagnetic exploration， hydrologic drilling， hydrologic logging and comparative pumping test is used to evaluate the conductivity of unclosed borehole.

Keywords： hydrologic drilling; hydrologic logging; comparative pumping test; unclosed borehole; water conductivity

1 綜合勘探技術方法采用

未封閉鉆孔導水性研究綜合勘探技術是一個非常新的課題，目前在國內還不為多見。靈露礦未封閉鉆孔較多（達70多個），而且一旦出現導通現象，礦井將產生大量突水，勢必會造成淹井，對井下生產和工作人員的生命帶來嚴重威脅，經濟損失將不可估量。所以這是一個非常棘手的問題，也是一個新的挑戰。針對礦區面積較大、未封閉鉆孔較多的特點，對礦區水文地質進行深入研究，制定了最新的綜合勘探技術方法，采用瞬變電磁勘探、水文鉆探、水文測井、對比抽水試驗相結合的綜合勘探技術方法，對未封閉鉆孔導水性作出評價。

（1）瞬變電磁勘探：主要是劃分出整個勘探區內地層分布情況，以及依據地層沉積規律結合電法電阻率物性反映，劃分出主要地層含水層段，主要查明勘查區Ⅱ2、Ⅱ3主采煤層頂部各含水層及層組分布范圍及產狀。本次瞬變電磁勘探特點是根據區內實測瞬變數據曲線的變化，結合數據反演成果及勘探區內鉆孔資料推斷解釋，圈定出了區內三個含水層組的分布范圍、厚度及變化情況，并圈定隔水層較薄區作為的危險地段，為水文鉆孔布設提供靶區。（2）水文鉆探：根據對工作區以往水文地質資料的分析研究，再結合地層、構造、情況，以及電法勘探成果和本次研究工作的需要，本著經濟、合理、有代表性的原則，共施工了四組水文地質孔（共13個水文地質孔）。水文鉆探成井采用較新的工藝：a.止水方式采用同徑、異徑，托盤海帶加泥球分層止水;b.過濾器采用鋼管橋式過濾器，大大增加了孔隙率。（3）水文測井：主要采用常規測井及流量測井，對所測鉆孔進行巖性劃分，對含水層的深度、厚度及含水量進行解釋。水文測井的特點是對每個含水層都進行了分層流量測井，擬補了混合抽水獲取不到的水文地質參數。所獲取的各個含水層的水文地質參數，為礦井今后的水文地質工作提供充分的水文地質依據。（4）對比抽水試驗：由于本區含水層數目較多，本次工作不可能對每個含水層都進行抽水和觀測。所以把全部含水層劃分成四個含水層組，分別對四個含水層組進行抽水和觀測。本次抽水試驗共進行四組孔（13個孔）對比抽水試驗。抽水試驗特點在于：a.抽水主孔和觀測孔分別位于已知未封閉鉆孔兩側，更能直接地驗證原鉆孔中各含水層組之間水位變化和水力聯系;b.在不存在未封閉鉆孔的原始地層狀態下布置一組孔抽水孔，查明原始地層狀態下各含水層組之間水位變化和水力聯系;c.共布置四組抽水孔（A、B、C、D）進行對比抽水觀測，更全面、客觀、具有代表性地反應實際情況。

2 未封閉鉆孔導水性分析

2.1 地層原始條件下各含水層組之間水力聯系

D組孔（D1、D2、D3）附近不存在以往鉆孔，所以能夠較客觀地反映地層原始條件下各含水層組之間水力關系。

（1）根據D組孔各含水層組靜止水頭高度分析

從表1可看出，D組孔三個含水層組靜止水頭標高均不同，說明三個含水層組之間不存在水力聯系。

（2）根據D組孔抽水條件下各含水層組水位變化分析

從表2可看出第Ⅰ含水層組與第Ⅱ含水層組之間不存在水力聯系;第Ⅱ含水層組與第Ⅲ含水層組之間不存在水力聯系。

2.2 鉆孔未封閉條件下鉆孔中各含水層組之間水力聯系

A組孔的A1、A2、A3分別位于未封閉鉆孔77-62兩側;B組孔的B1、B2、B3分別位于未封閉鉆孔77-45兩側;C組孔的C1、C2、C3、C4分別位于未封閉鉆孔77-57兩側;對上述三組孔進行抽水，能夠比較客觀地反映出存在未封閉鉆孔條件下鉆孔中各含水層組之間水力關系。

（1）根據各組孔各含水層組靜止水頭高度分析

從表3中可看出，A組孔三個含水層組靜止水頭標高均不同，說明三個含水層組之間不存在水力聯系; B組孔三個含水層組靜止水頭標高均不同，說明三個含水層組之間不存在水力聯系;C組孔四個含水層組靜止水頭標高均不同，說明四個含水層組之間不存在水力聯系。

（2）根據各組孔抽水條件下各含水層組水位變化分析

從表4中可看出：在三組孔抽水試驗過程中，各含水層組之間水位不發生變化，由此可判定第Ⅰ含水層組與第Ⅱ含水層組之間不存在水力聯系、由此可判定第Ⅱ含水層組與第Ⅲ含水層組之間不存在水力聯系、第Ⅲ含水層組與第Ⅳ含水層組之間不存在水力聯系。

3 未封閉鉆孔導水性評價

在地層原始條件下，根據各含水層組靜止水頭高度不同和抽水情況下各含水層組水位無相對變化兩個方面，可判定各含水層組之間不存在水力聯系;鉆孔未封閉條件下，根據鉆孔中各含水層組靜止水頭高度不同和抽水情況下各含水層組水位無相對變化兩個方面，可判定鉆孔中各含水層組之間不存在水力聯系;通過以上三個方面的代表性結論，可綜合判定目前地層條件下研究區內未封閉鉆孔正常情況下未導通各個含水層組，不具導水性。

4 結束語

針對未封閉鉆孔導水性研究的這種綜合勘探技術在煤礦水害防治中的應用是一個非常新的課題，目前在國內很少有類似的課題。該綜合勘探技術方法在靈露礦實施后，準確地評價了未封閉鉆孔不具備導水性，在礦井水害防治方面起到重要作用，保證了煤礦正常安全生產，取得較好的經濟效益，節約資金2000多萬元。這種綜合勘探技術方法通過井下開采驗證表明此勘探技術方法非常適合本礦井，對未封閉鉆孔導水性評價的結論是準確的，為煤礦下一步安全生產提供了有效保證，非常值得同行業參考和借鑒。

參考文獻：

[1]煤礦防治水手冊[Z].煤炭工業出版社，2013.

[2]水文地質手冊[Z].地質出版社，2012.

[3]礦坑涌水量預測方法[Z].中國工業出版社，1963.