煤矿水文地质勘探中群孔抽水试验的应用初探

刘明 张林华

摘 要：群孔抽水试验是一种技术含量高、周期长，而且管理难度也比较大的一种水温地质勘探方法，在地质比较复杂的煤矿的水文勘探过程中比较常用。通过这种方法能够对煤矿开采过程中的水文地质情况进行有效的观测和掌握，防止安全事故的发生。文章对煤矿水文地质勘探过程中的群孔抽水试验进行分析和探讨。

关键词：煤矿勘探；水文地质勘探；群孔抽水试验；应用

近年来，我国的煤炭资源逐渐枯竭，矿产的开采力度逐渐增大，而且开采的深度逐渐增加，深部开采已经成为未来矿产资源开采的主要方向。在矿产资源的开采过程中，常常会遇到一些比较复杂的地形条件，使得煤矿资源开采过程中出现高渗透、高地应力等特点，尤其是含水层突涌水情况已经成为影响煤炭安全开采的重要因素之一。在开采的过程中，一旦发生了含水层突涌水现象，则会带来较大的安全隐患，造成很大的经济损失以及人员的伤亡。因此在煤矿的开采过程中加强水文地质的勘探有十分重要的意义，是煤矿安全开采的一个基础工作。

一、对煤矿水文地质概况进行基本了解？

以某煤矿为例，该煤矿区域内沉积岩发育，这种地质的形成与区域地层、区域构造以及地形地貌等各种外部条件都有关系，对该矿进行开采的时候，很容易发生比较严重涌水现象，为煤矿的防水工作带来很大的阻碍，而且也容易导致开采过程中的人员伤亡和财产损失。在利用群孔抽水进行试验之前，必须要加强对煤矿的水文地质情况的了解，从而才能制定合理的勘探方案。

二、群孔抽水试验方法及结果？

当前，群孔抽水试验一般会此阿勇稳定流试验法，在对各种数据资料进行处理的时候会采用泰斯及雅各布等公式进行计算，计算出渗水区域的半径、渗透系数等，在勘探的过程中，群孔抽水试验结束之后，应该要选择最合适的钻孔作为各含水层及断层带的配套观测孔，以便对含水层的地下水位进行随时随地的观测，并且建立一套完善的地下水观测系统。

（一）试验设计。在进行试验之前，要进行群孔抽水试验疏水参数的设计，群孔抽水试验一般会采用流量比较大而且时间比较长的稳定性流抽水，以便对含水层的基本水文地质条件进行了解。根据水动力学的相关原理可以得知，群孔抽水试验承压水渗透系数及影响半径，都可由相应的公式计算得出，在试验的过程中，有可能出现观测孔的距离越来越远的情况。群孔抽水试验抽水量的设计非常重要，水量不能过小，如果水量太小则不能充分地反映出水文地质情况，如果水量过大，则会对矿区的水文地质系统造成破坏，而且这种破坏是很难恢复的。因此在试验的过程中可以改变抽水孔与观测孔的组合，也可以同时进行单孔抽水，这样可以通过多次试验获得比较全面的资料，对后续的施工提供一定的理论依据。

（二）试验结果。测试开始之后应该要将抽水孔的开关开到最大，并且同时加强对观测孔的利用，对水位进行观测。当试验结束之后，应该要及时将抽水孔关闭，并且对各个观测孔水进行观测，观看水位的恢复情况。在试验的过程中，初期的抽水量会有一定的波动，但是在后期的时候会基本趋于稳定，而且观测的水位变化比较小。经过群孔防水之后，各个孔内的水位会形成比较稳定的降深。通过对水位进行观测，并且根据观测记录得到的各种数据分析可知，含水层的水位一般相对比较稳定，变化的幅度不大，而且可以根据水位的监测数据知道地下水位总体呈现由东向西降低的趋势，可以根据这个流动的趋势推算出煤矿的岩溶水的基本流向，呈扇形分布，水位的梯度也逐渐减小，其岩溶水动力条件相对减弱。

（三）观测要求。大型群孔抽水试验的持续时间一般比较长，短的有几天，长的有几十天，对观测也有特别的要求。在抽水初期，应该要加强观测的次数，进行更加细致的观测，可以利用非稳定流计算参数，待抽水水流稳定之后，可以记录各个观测孔的降深与时间之间的关系，在观测的过程中应该要严格地按照各种规范来进行观测，保证观测的精度。水位恢复过程对求参具有更加重要的意义，在整个实验过程中也要对水位的恢复情况进行记录，当水位恢复到实验前的自然状态的时候，就可以结束试验。然后对试验过程中得到的数据进行分析，得到相应的结果。

（四）试验作用。采用群孔抽水试验在煤矿水文地质勘探过程中有十分重要的作用，主要表现在以下几个方面。第一，能够对煤矿所在区域一定范围内的水文地质条件有一定了解。在进行群孔抽水试验之前，对区域内的水文地质条件进行调查，结果相对比较繁琐，而且检测的数据也不可靠，会影响煤矿开采过程中的安全性，使得人员受到伤害。通过群孔抽水试验之后，能够为所调查区域的水文地质条件的分析提供一定的理论依据，从而使得研究人员在对当地的水文地质条件进行研究的时候，能够得出更加准确的结果，便于后续的煤矿开采工作，提高煤矿开采过程中的安全性。第二，可以为煤矿开采中涌水量的计算提供依据。通 过群孔抽水试验，能够了解到主要的孔在抽水的时候的基本状况，并且可以由此设想出在进行煤矿开采的时候开采井巷的工程位置，并且在矿山的排水情况下形成群孔抽水试验相似水位，得到相应的涌水量，并且采取曲线方程来计算预测矿坑的涌水量，从而可以在煤矿开采的时候加强防范，有效地避免涌水事故的发生，加强对采矿人员的人身安全的保护。地上那，可以为矿山提供比较新的水源。矿产资源开采过程中也需要用到水源，长期以来，在煤矿开采过程中，一般都是依靠地下水来提供水源，如果遇到自然气候比较恶劣的情况，则会使用矿区坑洼水来补充水源。加强群孔抽水方法的应用，尤其是遇到水源十分缺乏的时候，能够满足煤矿开采单位的基本用水需求，而且也可以滿足周围居民的生活用水需求，有很强的实践性。

三、结语

近年来，我国的矿产资源的开发变得越来越频繁，由于我国的矿产资源有限，因此深部开发成为当前矿产资源开发的一个重要途径。在矿产资源开发过程中，水文地质勘探是一个十分重要的步骤。水文地质勘探可以采取群孔抽水试验的方法，为水文地质情况的了解提供更多理论数据，便于开采队伍根据各种数据制定相应的开采计划，确保在矿产开采过程中不会对水文地质情况造成破坏，同时也能保证开采人员的安全。

参考文献

[1] 董小兵.煤矿水文地质勘探中群孔抽水试验的应用初探[J].科技资讯，2014（02）.

作者简介：刘明，云南铭立隆地质矿产有限公司。