水文地质环境对煤矿的影响及水文地质勘探的技术方法研究

丁海利

【摘  要】水文地质情况对地下矿山资源开采产生巨大影响。水文地质勘探是为了研究水文地质条件，以揭露和探明深部水文地质条件的一项重要工作。其目的是对开采区地下水文地质的分布情况及变化规律有所了解和掌握。论文对水文地质环境对煤矿的影响及水文地质勘探的技术方法进行了浅显的研究。

【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.

【关键词】煤矿生产;水文地质;勘探技术

【Keywords】coal mine production; hydrogeology; exploration technology

【中图分类号】TD167                               【文獻标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）08-0192-02

1 引言

水文是指研究自然界中水的时空分布和变化规律的一门学科。水是自然界万物的生命之源，同时，也是地质环境的一部分。地下水随着地质岩层结构和形状的千变万化，其分布状态、自身压力和流动方向变幻莫测。煤矿生产作业是一种复杂的地下开挖工程，如果事先缺乏对开挖矿区的地下水文地质情况的了解，对地下矿产资源开采中遇到的各种水患问题缺乏防范，将会对煤矿生产的安全性带来致命的威胁，造成灾难性的损失。为了趋利避害，确保水资源的保护和合理开发利用，促进矿产资源开采中各种水患问题的防范与解决，进行地质勘测就成为煤炭和其他矿产资源开采前必须进行的一项工程。地质勘探中对水文地质的勘测又是不可逾越的一部分，其目的就是要对开采区地下水文地质的分布情况及变化规律有所了解和掌握。

2 水文地质环境对煤矿的影响

水文地质情况对地下矿山资源开采带来巨大影响。水文地质勘探是研究水文地质条件，从而揭露和探明深部水文地质条件的一项重要工作。水的防治及其相关工作是煤矿周边环境勘察的重要部分，区域内不同的水文状态将直接影响勘察工作的工艺选用和勘察效率。

①水文地质环境对煤矿生产的影响。矿区现场岩石的形状结构决定着地下水的储量和地下与地表之间的水利状况，煤矿生产施工时极易产生地下蓄水、冒水和地表积水等现象，迫使矿区设备被迫在存水区作业面上施工，设备的工作效率必然下降。坑道积水还会影响巷道的正常使用，降低生产效率。在煤矿生产前，技术人员要对煤矿周边区域做好检测和调查，充分熟知本区域内实际作业情况，以减少在开采生产过程中有可能产生的不利因素，保证作业效率与生产质量。②水文地质环境对安全生产的威胁。安全生产是煤矿的首要任务，是降低成本、提升经济效益的首要环节。煤矿生产中透水和冒顶是常见而且是危害较大的安全事故，而造成透水和冒顶的原因与煤矿水文地质有极大的关系。不明开采面地下水系构成和走向，盲目开挖就会造成透水事故。矿区中遍布着的砂岩、软岩、泥质岩，如果被水浸含水量超标，就会降低岩石强度，遇震动就会引发巷道的冒顶和片帮，对矿工的人身安全造成极大威胁。在开采生产之前，必须对可能发生的非安全性事故进行彻底排查，消除一切事故隐患。③水文地质环境对煤矿安全系数的影响。煤矿生产的特殊性决定了它是安全保障性较低的工程之一，控制施工作业的最基本保证永远是安全工作。水文地质的复杂性又使之成为煤矿安全作业的最大隐患。因此，水文地质环境勘察单位要向煤矿开采团队提供详尽的安全系数测算，以使他们能够在作业前全面了解矿井的充水条件，预防水害引起的事故发生。④水文地质环境对储量测量的影响。煤矿作业区域的煤炭储量是很关键的一项技术指标，它关系到施工人员和施工设备的配备和数量等。如果因为水文地质环境造成到煤矿储量勘察测量值的失误，将会为施工方带来不必要的成本增加。⑤水文地质对环境稳定性的破坏。在地下水的作用下，矿区覆盖的可溶性岩石将会产生松解，转移土层的原有结构，导致矿区地面的坍塌。同时，水的强大作用力会造成矿区边坡的岩体内摩擦角和黏膜力等的破坏，削弱边坡岩石的抗剪力，导致矿区边坡滑坡等灾害性事故发生。勘查技术人员事先一定要对区域内的煤矿、煤窑的井口所处位置、开采状态、矿井积水情况和煤矿的动态性变化等进行详细勘察。

3 水文地质勘察的工作内容

煤矿水文地质勘察工作，是在水文地质普查的基础上进行的专业勘探。需要提供专门性的水文地质勘探报告和有关的图件。

①水文地质测绘。对地下水等相关地质现象进行实地观测，包括对观测点和观测线的设计和实地调查;测定地下水的流量和水质;研究地下水源、井、泉的形成条件、分布条件和埋藏条件。对岩土的含水性和含水量进行测定，绘制图纸，制作文字说明等技术资料。②地球物理勘探。地球物理勘探的常用方法主要是电测深法、电剖面法、自然电场法、浅层地震法、α-径迹法等。常用的钻井地球物理方法有电测井法、放射性测井法等。地球物理勘探法具有快速、直观、经济等特点。③水文地质钻探。钻探是向地下打孔获取岩心和抽水试验的一种方法，为了避免钻孔取得的水文地质参数失真，往往需要钻出很大的孔径，并且要求用清水钻进。④水文地质试验。包括抽水试验、压水试验、注水试验和弥散试验等，试验的目的是为地下水资源评价或矿山涌水量计算获得详细的样本参数，以为水文地质研究提供翔实的基础资料。⑤地下水动态观测。利用水文地质钻探时保留的一部分钻孔，对其进行长期的观测，以对地下水位、水质以及水温进行定期测定。配合实验室对选取的水样、岩样或土样进行水质分析、粒度分析、孢粉或微体古生物分析、同位素年龄测定等。⑥编制水文地质成果。根据水文地质勘察的目的和要求，在勘察工作完成后，要对勘察成果作出报告和文件，成果由水文地質条件勘察报告和水文地质系列图构成。图样的分类包括综合水文地质图、地下水等水位线图、岩石含水性图、水化学图、地下水埋深图、地下水污染程度图、水文地质参数分区图等。

4 煤矿水文地质勘探的技术方法

水文地质勘探是一项专业性很强的技术学科，随着科学技术的不断进步，技术方法也在持续更新换代，根据矿井所在区域的地质环境，有钻探技术、物探技术、3S技术和同位素技术等多种方法可供选用。

①钻孔透视仪测量岩溶。钻孔无线电波透视法是运用无线电波传播理论，其勘探原理是电磁波在地表下传播，依靠传播介质各种岩石岩性的差异所出现的传播能力及其透视距离的不同，根据不同的电磁波信号对地下碳酸盐层分布地区地表以下不同深度的溶洞和岩溶通道进行探测，是研究岩溶发育规律的一种新技术、新设备。具体方法是：将无线电发射机和接收机分别置于有一定距离的两个钻孔中，其中一个钻孔中的无线电发射机以一个点源发射无线电波，经过介质传播，在另一个钻孔的接收机接收到电磁波讯号。该仪器主要用于确定高阻岩层中低阻充水洞穴破碎带的位置，探测500m或更深的孔间岩溶形态，在注浆帷幕钻孔中检查注浆效果，探测突水点及堵水注浆巷道的位置，是一种先进的常用的现代化水文地质勘测设备。②流量测井法。流量测井法是当前我国煤矿水文地质勘探工作中的一种新的有效的方法，它的勘探原理是通过测定不同钻孔深度横截面纵向流动水流量，准确地将含水层与隔水层区分开来，同时，测定各层水分渗透性变化与各层所处的位置等各种数据。常用的MDS-78I型流量测井仪，具备流量测量和井径测量两个功能。可用于点测，也可用于连续测量，还具备稳定、操作方便的特点，在煤矿勘探工作中得到较为广泛的运用。③γ射线方法。它是利用不同的岩石与地质构造在遇到γ射线时，产生的反应有着显著不同的反射线原理，勘探人员通过反射线的不同对地下水分布状况进行分析与判断，了解地层地下结构构造，准确地找到水源。γ射线方法多应用在对裂隙带、断层破碎带等地进行寻找地下水源的勘探工作中。由于γ射线方法具有不受地形因素的影响、适行成本低、操作简单等优点，很受煤矿水文地质勘探工作人员欢迎。

【参考文献】

【1】马殷仓.煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术探析[J].科技资讯，2016（36）：88-89.

【2】谢经涛.水文地质对煤矿防治水工作的重要性分析[J].河南科技，2017，13（2）：190-191.