煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术分析

摘要：随着我国煤矿行业的不断发展，开采深度越来越深，所面临的开采环境也日益复杂。虽然开采技术水平有一定的提高，使生产的安全性和工作效率得到了大大提升，但开采难度依然很大。为了进一步保障煤矿工作人员的人身安全，一定要重视水文地质的勘探工作，对相关技术进行改革和创新。本文主要介绍了煤矿水文地质勘探的重要性以及我国水文地质勘探现状，并对常见的几种勘探技术进行了分析，希望对同行有所帮助。

关键词：煤矿;水文地质;勘探技术

中图分类号：X143 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.120

Current situation of hydrogeological exploration in coal mine and analysis of new exploration technology

Qin Guangming

（Hebei Geophysical Exploration Institute，Langfang Hebei 065000，China）

Abstract：With the continuous development of Chinas coal mining industry，the mining depth is getting deeper and deeper， and the mining environment is also increasingly complex.Although the level of mining technology has been improved to a certain extent，the safety and efficiency of production have been greatly improved，but the mining is still very difficult. In order to further protect the personal safety of coal mine workers，it is necessary to pay attention to the hydrogeological exploration work and carry out the reform and innovation of related technologies.This paper mainly introduces the importance of coal mine hydrogeological exploration and the status quo of hydrogeological exploration in China，and analyzes several common exploration technologies， hoping to help peers.

Key words：Coal mine;Hydrogeology;Exploration technology

經济发展离不开能源，在我国煤矿是重要的能源之一，产量的多少直接关系到工业生产的效率。在我国发电和冶炼等行业经常使用煤炭作为燃料，保障了人民的日常生产和生活。对于煤矿生产行业而言，系统性比较强，工作内容非常复杂，相关企业要安排专业人员提前去煤矿开采场地做好地质勘查工作，全面掌握煤矿生产环境，这样能够降低风险，顺利开展各项工作。

1 煤矿水文地质勘探的重要性

1.1 明确矿井涌水量

通过进行水文地质勘探工作可以帮助相关人员全面了解煤矿的开采情况，对矿井的涌水量做出准确预测。工作人员可以结合预测结果制定合理的预防对策，这样可以有效避免出现安全事故，保障开采工作的安全性。在实际工作中利用科学合理的水文地质勘探技术，能够得出开采区域地下水的含量，分析出是否具备开采条件，并根据勘探结果制定出可行性强的开采方案。

1.2 降低安全生产事故

通过进行水文地质勘探工作可以掌握矿井周围环境情况，及时发现问题，还能预测出开采生产中可能存在的安全隐患，这样能够降低安全事故的发生概率，进一步保障开采人员的生命健康，有效避免企业承担巨大的经济损失。另外，通过水文地质勘探，能够为开采工作提供一定的数据支撑，这样工作人员在实际开采时就会更加关注那些事故易发点，能提高开采安全性。

1.3 提供排水设计依据

通过进行水文地质勘探工作可以得到更多的数据信息，全面掌握矿井的水文情况，这样在设计排水系统时能够有更准确的参考依据，可以进一步保证设计方案的科学性和可行性。另外，通过对矿井环境进行认真分析和研究，可以在保证开采安全的基础上，使开采成本得到有效降低。此外，根据水文地质勘探结果，还能准确预测出采掘巷道的地质结构中存在的问题，对采空区的积水状况有个详细把握，从而顺利开展各项开采工作，有效提高生产效益。

2 煤矿水文地质勘探现状

煤矿水文地质勘测内容非常复杂，必须通过许多数据资料和实验测试等使煤矿水文地质勘探方面的理论知识得到不断完善，这样能够为后期的工作开展提供科学性的指导意见和建议，从而使水文地质勘探结果的准确性得到有效提高，进而提高工作人员的开采效率和质量。随着我国经济技术的发展，在煤矿水文地质勘探方面有了很大的进步，但依然存在许多问题，主要表现在以下几方面。

2.1 对煤矿水文地质勘探工作不够重视

煤矿开采具有一定的风险，为了降低安全事故的发生概率，在正式开采前需要安排专业的技术人员去现场开展水文地质勘探工作，以此来了解煤矿开采区域的环境，这一环节需要投入一定的人力、物力和财力。因此，许多煤矿开采企业为了节约成本，增加经济收益，经常忽视水文地质勘探工作。在开展人文地质勘探工作过程中，一些企业会私自删减勘探内容，或者走个形式，这样无法发挥出水文地质勘探工作的重要作用。另外，在实际勘探中，忽视了取样、测试、补孔的规范性，导致勘查技术的优势无法体现出来，容易影响分层布孔的位置，也就无法掌握水文地质的实际种类与分层的具体位置，对后期的开采质量造成严重的影响。一旦勘查结果不准确，会使工程地基与护壁受到水文影响。此外，由于企业对煤矿水文地质勘探工作不够重视，通常不会安排专业技术强的人员负责此项工作，这样在勘探时只能了解最基础的情况，很难准确掌煤矿矿区的水文地质情况，也就无法准确预测出可能存在的风险，这样会加大开采环节的风险，威胁到相关人员的人身健康，甚至是生命安全。

2.2 水文地质勘探存在断层

和其他先进国家相比较，我国开展煤矿水文地质勘探工作的起步时间比较短，在技术应用方面整体水平比较低。随着工业的快速发展，资源的消耗量越来越大，尤其是煤炭资源，使用量非常大，也推进了煤矿行业的迅速发展。在煤矿行业的发展中水文地质勘探是一项非常重要的内容，因此，对这方面的专业人才需要量日益增大，经常出现供应不足等情况，也进一步加大了水文地质勘探人才的成本。一些煤矿企业为了减少成本，未开展水文地质勘探工作就开始进行煤矿开采生产工作，这样容易导致出现断层问题，不仅会影响技术的应用效果，还会加大煤矿生产的安全风险。

2.3 水文地质勘探技术应用水平整体较低

目前，我国的煤矿产业和水文地质勘探技术两者之间的关系不是很紧密，主要原因在于技术应用时间比较短，勘探工作容易出现断层现象。同时，没有及时更新勘探设备和技术，导致勘探效率比较低。水文地质勘探工作要想取得科学、准确的勘探结果，需要有专业技术强，具有丰富经验的人员来进行，但大部分企业缺少这类人才，这样很难充分发挥出各项勘探技术的优势，致使勘探技术应用水平不高，勘探结果不太精确，无法为工作人员提高更多有价值的数据。

3 煤矿水文地质勘探的技术应用分析

在煤矿水文地质勘探过程中工作人员需要坚持“先探后掘、钻探为主”的原则，还要对煤矿的生产情况进行实时跟进，能够准确预测煤矿层中的含水区域与含水量，从而为开采方案的制定提供更有价值的参考依据。在实际勘探过程中，不同环节需要使用不同的勘探技术，以下对常见的技术应用进行分析。

3.1 钻孔透视勘探技术

在煤矿水文地质勘探工作中经常使用无线电技术，其中钻孔透视技术是重要应用之一。应用原理是无线电波对不同岩层的反射性与穿透性不一致，用来勘探煤矿井下底层，能够准确分析出岩层里的溶洞和含水层。无线电波在传播时，传播系数会受到传输介质类型的影响，不同种类的介质传递系数有所差异，钻孔透视技术就是根据这一特征来得出勘探结果。比如煤矿井下的岩层里如果有积水，电波通过积水层时会产生非常明显的频率波动，技术人员可以根据无线电波频率的波动情况来判断积水层。另外，技术人员利用钻孔透视技术时，可以在勘探岩层表面钻探两个钻孔，并把无线电发生与接收设备分别放到钻孔里，这样一来，无线电发射设备发出的无线电信号就能通过无线电接收设备及时接收到，相关人员在定量分析煤矿井下岩层情况时就能结合无线电的信号频率以及幅度变化情况对井下岩层是否有岩层溶洞、地下水、含水层等做出准确判断与定位，进而为后期的开采工作提供大量的数据支撑。

3.2 电磁波瞬变勘探技术

在煤矿水文地质勘探工作中电磁波瞬变勘探技术的应用范围很广泛，主要采取在地表布设线框、向地表中输入阶跃电流的方式来进行勘探。输入地表中的阶跃电流若突然中断并产生了感应电场，感应电场还可以维持通电状态，但随着时间推移会出现能量衰竭情况，工作人员能够根据感应磁场能量的变化情况准确判断出煤矿层的整体结构。煤矿层结构里的岩石湿度会影响电阻率大小，一般而言，煤矿层的含水量越大，电阻率越低，工作人员可以根据感应磁场的能量变化曲线分析出煤矿层的富水性、岩层的破裂程度等。同时，在电阻率异常的平面图上，可以准确找到高电阻率和低电阻率异常区，通过分析异常幅度和分布范围可以得出煤矿层断层和断裂系的含水情况。

3.3 流量测井勘探技术

在煤矿水文地质勘探工作中流量测井勘探技术属于一种新型技术，主要优势在于获取数据的速度较快，而且操作方便，能够有效减少勘探成本。应用原理是通过岩层不同深度的界面上断面不同的流量来勘探岩层不同深度的水位、水层厚度、岩层的渗透系数等，利用这项技术可以准确分析出煤矿层的含水层和隔水层，从而能够全面了解煤矿区域的水文地质情况。同时，工作人员根据勘探结果能够了解煤矿层的水文地质特征，为煤矿前期寻找水和后期生产过程的水灾防控工作能够提供大量的有效数据。但在应用流量测井勘探技术时需要具有丰富经验的专业人员参与勘探工作，这是因为在测出数据之后需要技术人员综合分析可能存在的因素来对一些参数进行矫正，而这一过程不能利用计算机技术对测量数据进行参数模拟。

3.4 γ射线水探勘探技术

在煤矿水文地质勘探工作中γ射线水探勘探技术非常常见，而且应用时间比较早，在我国煤矿水文地质勘探工作的发展中具有重要的意义。在实际勘探中，γ射线水探勘探技术主要用于寻找破碎底层、勘探裂缝地层发育水，优势也十分明显，表现在具备设备接单、能够不容易受到外界因素的干扰。主要是利用γ射线来扫描勘探区域，工作人员能够结合扫描的横向分布情况来判断分析含水层的位置以及含水量，进而根据分析结果来预测煤矿层基岩断裂层的技术性风险。应用γ射线水探勘探技术的主要原理在于结合岩层里断裂带的结构情况来测算含水量，属于一种间接性的水探勘探技术。通常在勘探煤矿区域中有表层土覆盖时经常使用γ射线水探勘探技术，因为煤矿层的深度会直接影响到射线的频率，所以在开展水文地质勘探工作中，技术人员要全面分析矿区周围的地质环境条件，应用γ射线水探勘探技术得到的含水量只是一个参考依据，不可应用在科学严谨的模型计算中。

4 结束语

为了促进我国煤矿行业的可持续发展，必须加强对水文地质勘探工作的研究，通过对勘探技术进行改革和创新，并合理应用各项勘探技术，能够有效提高勘探结果的准确性，这样能够提高勘探质量，为煤矿的开采和生产提供更多有价值的数据。同时，还可以及时发现安全隐患，从而制定出科学的预防措施，进一步保障工作人员的健康安全。

参考文献

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[3]强丁.煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术分析[J].内蒙古煤炭经济，2017（22）：44-45.

收稿日期：2020-09-30

作者简介：秦光明（1983-），男，滿族，本科学历，工程师，研究方向为水文工程地质。