煤矿水文地质勘探现状及新技术应用

煤矿水文地质勘探现状及新技术应用

刘继新

开滦集团东欢坨矿业分公司，河北 唐山 063000

摘要：在煤矿生产过程中，水文地质勘探工作是一项基础性工作，其直接影响着煤矿安全生产和经济效益，是煤矿管理和生产工作必须充分把握的工作环节。在这个基础上，本文深入分析了煤矿水文地质勘探现状和相关技术，力求给煤矿水文地质勘探工作带来一定借鉴。

关键词：水文地质；勘探；现状；新技术

引言

在当前科学技术迅速发展背景下，煤矿开采、生产技术得到了进一步优化和提升，大大提高了生产效率。然而，安全是煤矿生产第一要义，其是特别需要关注的重点工作。充分做好水文地质勘探工作，不仅是确保煤矿生产安全的重要保障，也是提高煤矿生产效率重要的基础[1]。不仅如此，水文地质勘探还会直接影响煤矿开采技术的选择，给煤矿生产工作带来强有力的参考。

1煤矿水文地质勘探的现状分析

1.1 忽视水文地质勘探的重要性

在煤矿开采之前，必须要开展客观、详细、全面、有效的水文地质勘探工作，但是在实际工作中，有部分勘探队过分强调矿区的客观困难，如地质条件恶劣、勘探难度大的，会对水文地质勘探的内容进行削减或者是简化，导致水文地质勘探的结果不全面、不详实，水文地质勘探的初步工作不到位、水文地质勘探报告不全面等，有的勘探队甚至只有在要求提高勘探报告的时候才去开展“突击式”的水文地质勘探工作，水文地质勘探工作的质量不高[2]。另外，有一些煤矿的管理者对水文地质勘探的重要性认知不足，尤其是一些小煤矿的管理者，过分追求经济利益，没有科学、持续地组织水文地质勘探工作，增加了煤矿开采的危险性，严重的甚至酿成安全事故。

1.2 煤矿的技术和设备装备落后

目前很多煤矿水文地质勘探队伍的勘探装备和设备是比较简陋、落后的，例如在抽水试验的过程中经常会使用到的拉杆式水泵、空气压缩机等，设备装备不齐或者是配备不合理是经常出现的问题[3]。甚至有的煤矿会使用小口径的提筒进行抽水试验，水位只能下降仅有的几厘米，甚至是几乎不出现下降的情况，在没有其他有效工具代替的情况下，抽水试验时间长，影响了煤矿生产开采的效率。另外，煤矿水文地质勘探的技术水平有限也是需要解决的一个重要问题。从客观角度来说，我国煤矿水文地质勘探工作的起步较晚，因此技术相对落后，并且水文地质勘探技术与煤矿生产存在较为明显的脱节现象，水文地质勘探工作无法满足矿井生产需求的状况经常出现。从主观角度来说，煤矿水文地质勘探是一项技术性很强的工作，而相应的专业技术人员缺乏、相关工作人员经验不足等问题也制约着水文地质勘探工作的有效开展。

1.3 新型勘探技术的应用效果不佳

实际上，煤矿的水文地质勘探工作环境是比较复杂的，尤其是随着煤矿矿井开采量的不断增加，煤层向地下延展的深度在逐渐增大，相应的矿井周边的水文地质环境也更加复杂，在这种情况下，水文地质勘探的技术和装备要不断地完善和提升才能够满足勘探作业的需求。但是由于很多煤矿没有将新型的勘探、测试技术引入进来，导致水均衡试验和室内模拟实验缺乏，新型的勘探技术，如 GPS、GIS 等技术的应用较少，相应的勘探数据库管理系统建设不完善等，这些都对煤矿水文地质勘探工作的质量产生了不良的影响。

2煤矿水文地质勘探的技术应用

2.1 钻孔透视勘探技术

钻孔透视勘探技术是煤矿水文地质勘探过程中经常会采用的一种勘探技术，该种技术主要是在无线电技术的支持下通过无线电在不同岩层结构中的不同透视和反射效果，对煤矿层中的溶洞、含水层进行勘探的一种技术。无线电在不同介质中的传播系数是不同的，因此如果岩层中存在积水，那么无线电接收设备就会显示电波频率波动。在应用钻孔透视勘探技术时，要在待勘探的岩层上进行钻孔，并且在两个钻孔内分别安装无线电的发射设备和无线电的接收装置，通过接收装置接收到无线电在接种传播的频率、振幅等参数的定量分析来判断岩层中溶洞、通道的位置，然后结合相关经验对煤矿层的地质水文状况进行分析，为矿井的进一步生产提供相应的参考和依据。

2.2 电磁波瞬变勘探技术

电磁波瞬变勘探技术主要是通过在地表布设线框、向地表中输入阶跃电流的方式开展水文地质勘探工作，如果输入地表中的阶跃电流突然中断后产生了感应电场，并且该感应电场能够维持的通电状态会随着时间变化出现能量衰竭的问题，那么就可以通过感应磁场的能量变化对煤矿层的整体结构进行精确地分析。煤矿层结构中的岩石湿度会对煤矿层的电阻率大小产生直接的影响，通常情况下，煤矿层的水量含量越高，煤矿层的电阻率就越低，根据这一原理，结合感应磁场的能量变化曲线就能够对煤矿层的富水性、岩层的破裂程度等进行详细地分析。另外，在煤矿层电阻率异常的平面图上，能够明确地发现高电阻率异常区、低电阻率异常区，并且这些异常区的分布范围、异常幅度等都能够直接体现出煤矿层断层与断裂系的含水状况，因此，电磁波瞬变勘探技术是一种十分有效的水文地质勘探技术。

2.3 流量测井勘探技术

流量测井勘探技术也是煤矿水文地质勘探的一种新型技术，该种技术主要是通过岩层不同深度的界面上断面不同的流量来对岩层不同深度的水层厚度、水位以及岩层的渗透系数进行勘探，通过流量测井勘探技术能够对煤矿层的含水层、隔水层进行准确地分析和判断，以此来科学的勘探矿区的水文地质条件。作为煤矿水文地质勘探过程中应用范围最广的一种勘探技术，流量测井勘探技术具有数据获取便捷、节约测量资源的优点，而且通过测量结果还能够对煤矿层的水文地质特性进行明确，在煤矿前期找水以及后期生产过程的水灾防控方面能够发挥十分积极的作用。但是要在综合考虑可能存在的多种因素角度下对测量数据进行参数矫正，因此无法借助计算机技术对测量结果数据进行参数模拟，换句话说，流量测井勘探技术的应用需要较为丰富的水文地质勘探经验。

2.4 γ射线水探勘探技术

γ射线水探勘探技术主要是利用 γ 射线对勘探区域进行扫描，然后根据扫描的横向分布情况对含水层的位置、含水量等进行判断，以此为基础对煤矿层基岩断裂层的技术性风险进行判断，以此来达到煤矿水文地质勘探的目的。γ射线水探勘探技术的原理主要是根据岩层中断裂带的构造对含水量进行测算的，作为一种间接性水探勘探技术，γ射线水探勘探技术主要应用在表层土覆盖地段的水文地质勘探中，由于煤矿层的深度会对射线的频率产生直接的影响，因此在水文地质勘探过程中应当对周围的地质环境条件进行综合考虑，通过γ射线水探勘探技术获得的含水量探勘结果只能作为参考依据，而不能应用在科学严谨的模型计算中。γ射线水探勘探技术在我国煤矿水文地质勘探工作中的应用时间是比较久的，并且作为一种辅助性勘探技术在煤矿水文地质勘探工作中发挥了重要的作用，在实际应用过程中，γ射线水探勘探技术主要应用在寻找破碎底层、勘探裂缝地层发育水，并且具有设备接单、准确性受外界影响小的优势。

2.5 对比抽水试验

如果煤矿矿区存在多个含水层，而水文地质勘探无法对所有的含水层进行抽水和观测时，就要采用对比抽水试验方法，将地质内部含水层划分为不同的含水层组，然后对不同组的含水量进行观测和抽水试验。对于抽水试验来说，如果抽水观测孔与主控位于没有封闭的钻孔的两侧，那么要对原孔中的不同含水层组的水力、水位变化情况进行验证，并且要在不同含水层布设若干组的抽水孔，以此来保障抽水试验结果的客观性。

3结论

在煤矿开采工作中，煤矿水文地质勘探是非常重要的环节，水文地质勘探数据的准确性直接影响煤矿开采的效率和安全，因此为了得到准确的水文地质信息，需要加强对水文地质勘探技术的研究，提高水文地质勘探的水平，为煤矿开采提供更加准确的数据支持，提高煤矿开采的效率和安全性。

参考文献:

［1］杨寿成，刘晓．煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术分析［J］．工程技术(文摘版)，2021(01):143-143．

［2］魏孔磐．水文地质勘探现状及新型勘探技术研究［J］．内蒙古煤炭经济，2019(20):223-224．

［3］魏玉龙．浅谈水文地质勘探在煤矿生产的研究现状［J］．冶金管理，2020(05):121-122．