水文地質環境對煤礦的影響及水文地質勘探的技術方法研究

丁海利

【摘? 要】水文地質情況對地下礦山資源開采產生巨大影響。水文地質勘探是為了研究水文地質條件，以揭露和探明深部水文地質條件的一項重要工作。其目的是對開采區地下水文地質的分布情況及變化規律有所了解和掌握。論文對水文地質環境對煤礦的影響及水文地質勘探的技術方法進行了淺顯的研究。

【Abstract】Hydrogeological conditions have a great influence on the exploitation of underground mine resources. Hydrogeological exploration is an important work to study hydrogeological conditions and reveal and explore deep hydrogeological conditions. Its purpose is to understand and master the distribution conditions and variation law of underground hydrogeology in mining area. This paper simply studies the influence of hydrogeological environment on coal mine and the technical methods of hydrogeological exploration.

【關鍵詞】煤礦生產;水文地質;勘探技術

【Keywords】coal mine production; hydrogeology; exploration technology

【中圖分類號】TD167? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）08-0192-02

1 引言

水文是指研究自然界中水的時空分布和變化規律的一門學科。水是自然界萬物的生命之源，同時，也是地質環境的一部分。地下水隨著地質巖層結構和形狀的千變萬化，其分布狀態、自身壓力和流動方向變幻莫測。煤礦生產作業是一種復雜的地下開挖工程，如果事先缺乏對開挖礦區的地下水文地質情況的了解，對地下礦產資源開采中遇到的各種水患問題缺乏防范，將會對煤礦生產的安全性帶來致命的威脅，造成災難性的損失。為了趨利避害，確保水資源的保護和合理開發利用，促進礦產資源開采中各種水患問題的防范與解決，進行地質勘測就成為煤炭和其他礦產資源開采前必須進行的一項工程。地質勘探中對水文地質的勘測又是不可逾越的一部分，其目的就是要對開采區地下水文地質的分布情況及變化規律有所了解和掌握。

2 水文地質環境對煤礦的影響

水文地質情況對地下礦山資源開采帶來巨大影響。水文地質勘探是研究水文地質條件，從而揭露和探明深部水文地質條件的一項重要工作。水的防治及其相關工作是煤礦周邊環境勘察的重要部分，區域內不同的水文狀態將直接影響勘察工作的工藝選用和勘察效率。

①水文地質環境對煤礦生產的影響。礦區現場巖石的形狀結構決定著地下水的儲量和地下與地表之間的水利狀況，煤礦生產施工時極易產生地下蓄水、冒水和地表積水等現象，迫使礦區設備被迫在存水區作業面上施工，設備的工作效率必然下降。坑道積水還會影響巷道的正常使用，降低生產效率。在煤礦生產前，技術人員要對煤礦周邊區域做好檢測和調查，充分熟知本區域內實際作業情況，以減少在開采生產過程中有可能產生的不利因素，保證作業效率與生產質量。②水文地質環境對安全生產的威脅。安全生產是煤礦的首要任務，是降低成本、提升經濟效益的首要環節。煤礦生產中透水和冒頂是常見而且是危害較大的安全事故，而造成透水和冒頂的原因與煤礦水文地質有極大的關系。不明開采面地下水系構成和走向，盲目開挖就會造成透水事故。礦區中遍布著的砂巖、軟巖、泥質巖，如果被水浸含水量超標，就會降低巖石強度，遇震動就會引發巷道的冒頂和片幫，對礦工的人身安全造成極大威脅。在開采生產之前，必須對可能發生的非安全性事故進行徹底排查，消除一切事故隱患。③水文地質環境對煤礦安全系數的影響。煤礦生產的特殊性決定了它是安全保障性較低的工程之一，控制施工作業的最基本保證永遠是安全工作。水文地質的復雜性又使之成為煤礦安全作業的最大隱患。因此，水文地質環境勘察單位要向煤礦開采團隊提供詳盡的安全系數測算，以使他們能夠在作業前全面了解礦井的充水條件，預防水害引起的事故發生。④水文地質環境對儲量測量的影響。煤礦作業區域的煤炭儲量是很關鍵的一項技術指標，它關系到施工人員和施工設備的配備和數量等。如果因為水文地質環境造成到煤礦儲量勘察測量值的失誤，將會為施工方帶來不必要的成本增加。⑤水文地質對環境穩定性的破壞。在地下水的作用下，礦區覆蓋的可溶性巖石將會產生松解，轉移土層的原有結構，導致礦區地面的坍塌。同時，水的強大作用力會造成礦區邊坡的巖體內摩擦角和黏膜力等的破壞，削弱邊坡巖石的抗剪力，導致礦區邊坡滑坡等災害性事故發生。勘查技術人員事先一定要對區域內的煤礦、煤窯的井口所處位置、開采狀態、礦井積水情況和煤礦的動態性變化等進行詳細勘察。

3 水文地質勘察的工作內容

煤礦水文地質勘察工作，是在水文地質普查的基礎上進行的專業勘探。需要提供專門性的水文地質勘探報告和有關的圖件。

①水文地質測繪。對地下水等相關地質現象進行實地觀測，包括對觀測點和觀測線的設計和實地調查;測定地下水的流量和水質;研究地下水源、井、泉的形成條件、分布條件和埋藏條件。對巖土的含水性和含水量進行測定，繪制圖紙，制作文字說明等技術資料。②地球物理勘探。地球物理勘探的常用方法主要是電測深法、電剖面法、自然電場法、淺層地震法、α-徑跡法等。常用的鉆井地球物理方法有電測井法、放射性測井法等。地球物理勘探法具有快速、直觀、經濟等特點。③水文地質鉆探。鉆探是向地下打孔獲取巖心和抽水試驗的一種方法，為了避免鉆孔取得的水文地質參數失真，往往需要鉆出很大的孔徑，并且要求用清水鉆進。④水文地質試驗。包括抽水試驗、壓水試驗、注水試驗和彌散試驗等，試驗的目的是為地下水資源評價或礦山涌水量計算獲得詳細的樣本參數，以為水文地質研究提供翔實的基礎資料。⑤地下水動態觀測。利用水文地質鉆探時保留的一部分鉆孔，對其進行長期的觀測，以對地下水位、水質以及水溫進行定期測定。配合實驗室對選取的水樣、巖樣或土樣進行水質分析、粒度分析、孢粉或微體古生物分析、同位素年齡測定等。⑥編制水文地質成果。根據水文地質勘察的目的和要求，在勘察工作完成后，要對勘察成果作出報告和文件，成果由水文地質條件勘察報告和水文地質系列圖構成。圖樣的分類包括綜合水文地質圖、地下水等水位線圖、巖石含水性圖、水化學圖、地下水埋深圖、地下水污染程度圖、水文地質參數分區圖等。

4 煤礦水文地質勘探的技術方法

水文地質勘探是一項專業性很強的技術學科，隨著科學技術的不斷進步，技術方法也在持續更新換代，根據礦井所在區域的地質環境，有鉆探技術、物探技術、3S技術和同位素技術等多種方法可供選用。

①鉆孔透視儀測量巖溶。鉆孔無線電波透視法是運用無線電波傳播理論，其勘探原理是電磁波在地表下傳播，依靠傳播介質各種巖石巖性的差異所出現的傳播能力及其透視距離的不同，根據不同的電磁波信號對地下碳酸鹽層分布地區地表以下不同深度的溶洞和巖溶通道進行探測，是研究巖溶發育規律的一種新技術、新設備。具體方法是：將無線電發射機和接收機分別置于有一定距離的兩個鉆孔中，其中一個鉆孔中的無線電發射機以一個點源發射無線電波，經過介質傳播，在另一個鉆孔的接收機接收到電磁波訊號。該儀器主要用于確定高阻巖層中低阻充水洞穴破碎帶的位置，探測500m或更深的孔間巖溶形態，在注漿帷幕鉆孔中檢查注漿效果，探測突水點及堵水注漿巷道的位置，是一種先進的常用的現代化水文地質勘測設備。②流量測井法。流量測井法是當前我國煤礦水文地質勘探工作中的一種新的有效的方法，它的勘探原理是通過測定不同鉆孔深度橫截面縱向流動水流量，準確地將含水層與隔水層區分開來，同時，測定各層水分滲透性變化與各層所處的位置等各種數據。常用的MDS-78I型流量測井儀，具備流量測量和井徑測量兩個功能。可用于點測，也可用于連續測量，還具備穩定、操作方便的特點，在煤礦勘探工作中得到較為廣泛的運用。③γ射線方法。它是利用不同的巖石與地質構造在遇到γ射線時，產生的反應有著顯著不同的反射線原理，勘探人員通過反射線的不同對地下水分布狀況進行分析與判斷，了解地層地下結構構造，準確地找到水源。γ射線方法多應用在對裂隙帶、斷層破碎帶等地進行尋找地下水源的勘探工作中。由于γ射線方法具有不受地形因素的影響、適行成本低、操作簡單等優點，很受煤礦水文地質勘探工作人員歡迎。

【參考文獻】

【1】馬殷倉.煤礦水文地質勘探現狀及新的勘探技術探析[J].科技資訊，2016（36）：88-89.

【2】謝經濤.水文地質對煤礦防治水工作的重要性分析[J].河南科技，2017，13（2）：190-191.