煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀及新的勘探技術(shù)分析

        經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開能源，在我國(guó)煤礦是重要的能源之一，產(chǎn)量的多少直接關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)的效率。在我國(guó)發(fā)電和冶煉等行業(yè)經(jīng)常使用煤炭作為燃料，保障了人民的日常生產(chǎn)和生活。對(duì)于煤礦生產(chǎn)行業(yè)而言，系統(tǒng)性比較強(qiáng)，工作內(nèi)容非常復(fù)雜，相關(guān)企業(yè)要安排專業(yè)人員提前去煤礦開采場(chǎng)地做好地質(zhì)勘查工作，全面掌握煤礦生產(chǎn)環(huán)境，這樣能夠降低風(fēng)險(xiǎn)，順利開展各項(xiàng)工作。

1 煤礦水文地質(zhì)勘探的重要性
1.1 明確礦井涌水量
通過(guò)進(jìn)行水文地質(zhì)勘探工作可以幫助相關(guān)人員全面了解煤礦的開采情況，對(duì)礦井的涌水量做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。工作人員可以結(jié)合預(yù)測(cè)結(jié)果制定合理的預(yù)防對(duì)策，這樣可以有效避免出現(xiàn)安全事故，保障開采工作的安全性。在實(shí)際工作中利用科學(xué)合理的水文地質(zhì)勘探技術(shù)，能夠得出開采區(qū)域地下水的含量，分析出是否具備開采條件，并根據(jù)勘探結(jié)果制定出可行性強(qiáng)的開采方案。
1.2 降低安全生產(chǎn)事故
通過(guò)進(jìn)行水文地質(zhì)勘探工作可以掌握礦井周圍環(huán)境情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，還能預(yù)測(cè)出開采生產(chǎn)中可能存在的安全隱患，這樣能夠降低安全事故的發(fā)生概率，進(jìn)一步保障開采人員的生命健康，有效避免企業(yè)承擔(dān)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。另外，通過(guò)水文地質(zhì)勘探，能夠?yàn)殚_采工作提供一定的數(shù)據(jù)支撐，這樣工作人員在實(shí)際開采時(shí)就會(huì)更加關(guān)注那些事故易發(fā)點(diǎn)，能提高開采安全性。
1.3 提供排水設(shè)計(jì)依據(jù)
通過(guò)進(jìn)行水文地質(zhì)勘探工作可以得到更多的數(shù)據(jù)信息，全面掌握礦井的水文情況，這樣在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)能夠有更準(zhǔn)確的參考依據(jù)，可以進(jìn)一步保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可行性。另外，通過(guò)對(duì)礦井環(huán)境進(jìn)行認(rèn)真分析和研究，可以在保證開采安全的基礎(chǔ)上，使開采成本得到有效降低。此外，根據(jù)水文地質(zhì)勘探結(jié)果，還能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出采掘巷道的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題，對(duì)采空區(qū)的積水狀況有個(gè)詳細(xì)把握，從而順利開展各項(xiàng)開采工作，有效提高生產(chǎn)效益。

2 煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀
煤礦水文地質(zhì)勘測(cè)內(nèi)容非常復(fù)雜，必須通過(guò)許多數(shù)據(jù)資料和實(shí)驗(yàn)測(cè)試等使煤礦水文地質(zhì)勘探方面的理論知識(shí)得到不斷完善，這樣能夠?yàn)楹笃诘墓ぷ鏖_展提供科學(xué)性的指導(dǎo)意見(jiàn)和建議，從而使水文地質(zhì)勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性得到有效提高，進(jìn)而提高工作人員的開采效率和質(zhì)量。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，在煤礦水文地質(zhì)勘探方面有了很大的進(jìn)步，但依然存在許多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾方面。
2.1 對(duì)煤礦水文地質(zhì)勘探工作不夠重視
煤礦開采具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，為了降低安全事故的發(fā)生概率，在正式開采前需要安排專業(yè)的技術(shù)人員去現(xiàn)場(chǎng)開展水文地質(zhì)勘探工作，以此來(lái)了解煤礦開采區(qū)域的環(huán)境，這一環(huán)節(jié)需要投入一定的人力、物力和財(cái)力。因此，許多煤礦開采企業(yè)為了節(jié)約成本，增加經(jīng)濟(jì)收益，經(jīng)常忽視水文地質(zhì)勘探工作。在開展人文地質(zhì)勘探工作過(guò)程中，一些企業(yè)會(huì)私自刪減勘探內(nèi)容，或者走個(gè)形式，這樣無(wú)法發(fā)揮出水文地質(zhì)勘探工作的重要作用。另外，在實(shí)際勘探中，忽視了取樣、測(cè)試、補(bǔ)孔的規(guī)范性，導(dǎo)致勘查技術(shù)的優(yōu)勢(shì)無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)，容易影響分層布孔的位置，也就無(wú)法掌握水文地質(zhì)的實(shí)際種類與分層的具體位置，對(duì)后期的開采質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。一旦勘查結(jié)果不準(zhǔn)確，會(huì)使工程地基與護(hù)壁受到水文影響。此外，由于企業(yè)對(duì)煤礦水文地質(zhì)勘探工作不夠重視，通常不會(huì)安排專業(yè)技術(shù)強(qiáng)的人員負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，這樣在勘探時(shí)只能了解最基礎(chǔ)的情況，很難準(zhǔn)確掌煤礦礦區(qū)的水文地質(zhì)情況，也就無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，這樣會(huì)加大開采環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，威脅到相關(guān)人員的人身健康，甚至是生命安全。
2.2 水文地質(zhì)勘探存在斷層
和其他先進(jìn)國(guó)家相比較，我國(guó)開展煤礦水文地質(zhì)勘探工作的起步時(shí)間比較短，在技術(shù)應(yīng)用方面整體水平比較低。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，資源的消耗量越來(lái)越大，尤其是煤炭資源，使用量非常大，也推進(jìn)了煤礦行業(yè)的迅速發(fā)展。在煤礦行業(yè)的發(fā)展中水文地質(zhì)勘探是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，因此，對(duì)這方面的專業(yè)人才需要量日益增大，經(jīng)常出現(xiàn)供應(yīng)不足等情況，也進(jìn)一步加大了水文地質(zhì)勘探人才的成本。一些煤礦企業(yè)為了減少成本，未開展水文地質(zhì)勘探工作就開始進(jìn)行煤礦開采生產(chǎn)工作，這樣容易導(dǎo)致出現(xiàn)斷層問(wèn)題，不僅會(huì)影響技術(shù)的應(yīng)用效果，還會(huì)加大煤礦生產(chǎn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。
2.3 水文地質(zhì)勘探技術(shù)應(yīng)用水平整體較低
目前，我國(guó)的煤礦產(chǎn)業(yè)和水文地質(zhì)勘探技術(shù)兩者之間的關(guān)系不是很緊密，主要原因在于技術(shù)應(yīng)用時(shí)間比較短，勘探工作容易出現(xiàn)斷層現(xiàn)象。同時(shí)，沒(méi)有及時(shí)更新勘探設(shè)備和技術(shù)，導(dǎo)致勘探效率比較低。水文地質(zhì)勘探工作要想取得科學(xué)、準(zhǔn)確的勘探結(jié)果，需要有專業(yè)技術(shù)強(qiáng)，具有豐富經(jīng)驗(yàn)的人員來(lái)進(jìn)行，但大部分企業(yè)缺少這類人才，這樣很難充分發(fā)揮出各項(xiàng)勘探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，致使勘探技術(shù)應(yīng)用水平不高，勘探結(jié)果不太精確，無(wú)法為工作人員提高更多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。
3 煤礦水文地質(zhì)勘探的技術(shù)應(yīng)用分析
在煤礦水文地質(zhì)勘探過(guò)程中工作人員需要堅(jiān)持“先探后掘、鉆探為主”的原則，還要對(duì)煤礦的生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟進(jìn)，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)煤礦層中的含水區(qū)域與含水量，從而為開采方案的制定提供更有價(jià)值的參考依據(jù)。在實(shí)際勘探過(guò)程中，不同環(huán)節(jié)需要使用不同的勘探技術(shù)，以下對(duì)常見(jiàn)的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。

3.1 鉆孔透視勘探技術(shù)
在煤礦水文地質(zhì)勘探工作中經(jīng)常使用無(wú)線電技術(shù)，其中鉆孔透視技術(shù)是重要應(yīng)用之一。應(yīng)用原理是無(wú)線電波對(duì)不同巖層的反射性與穿透性不一致，用來(lái)勘探煤礦井下底層，能夠準(zhǔn)確分析出巖層里的溶洞和含水層。無(wú)線電波在傳播時(shí)，傳播系數(shù)會(huì)受到傳輸介質(zhì)類型的影響，不同種類的介質(zhì)傳遞系數(shù)有所差異，鉆孔透視技術(shù)就是根據(jù)這一特征來(lái)得出勘探結(jié)果。比如煤礦井下的巖層里如果有積水，電波通過(guò)積水層時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常明顯的頻率波動(dòng)，技術(shù)人員可以根據(jù)無(wú)線電波頻率的波動(dòng)情況來(lái)判斷積水層。另外，技術(shù)人員利用鉆孔透視技術(shù)時(shí)，可以在勘探巖層表面鉆探兩個(gè)鉆孔，并把無(wú)線電發(fā)生與接收設(shè)備分別放到鉆孔里，這樣一來(lái)，無(wú)線電發(fā)射設(shè)備發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)就能通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備及時(shí)接收到，相關(guān)人員在定量分析煤礦井下巖層情況時(shí)就能結(jié)合無(wú)線電的信號(hào)頻率以及幅度變化情況對(duì)井下巖層是否有巖層溶洞、地下水、含水層等做出準(zhǔn)確判斷與定位，進(jìn)而為后期的開采工作提供大量的數(shù)據(jù)支撐。
3.2 電磁波瞬變勘探技術(shù)
在煤礦水文地質(zhì)勘探工作中電磁波瞬變勘探技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣泛，主要采取在地表布設(shè)線框、向地表中輸入階躍電流的方式來(lái)進(jìn)行勘探。輸入地表中的階躍電流若突然中斷并產(chǎn)生了感應(yīng)電場(chǎng)，感應(yīng)電場(chǎng)還可以維持通電狀態(tài)，但隨著時(shí)間推移會(huì)出現(xiàn)能量衰竭情況，工作人員能夠根據(jù)感應(yīng)磁場(chǎng)能量的變化情況準(zhǔn)確判斷出煤礦層的整體結(jié)構(gòu)。煤礦層結(jié)構(gòu)里的巖石濕度會(huì)影響電阻率大小，一般而言，煤礦層的含水量越大，電阻率越低，工作人員可以根據(jù)感應(yīng)磁場(chǎng)的能量變化曲線分析出煤礦層的富水性、巖層的破裂程度等。同時(shí)，在電阻率異常的平面圖上，可以準(zhǔn)確找到高電阻率和低電阻率異常區(qū)，通過(guò)分析異常幅度和分布范圍可以得出煤礦層斷層和斷裂系的含水情況。
3.3 流量測(cè)井勘探技術(shù)
在煤礦水文地質(zhì)勘探工作中流量測(cè)井勘探技術(shù)屬于一種新型技術(shù)，主要優(yōu)勢(shì)在于獲取數(shù)據(jù)的速度較快，而且操作方便，能夠有效減少勘探成本。應(yīng)用原理是通過(guò)巖層不同深度的界面上斷面不同的流量來(lái)勘探巖層不同深度的水位、水層厚度、巖層的滲透系數(shù)等，利用這項(xiàng)技術(shù)可以準(zhǔn)確分析出煤礦層的含水層和隔水層，從而能夠全面了解煤礦區(qū)域的水文地質(zhì)情況。同時(shí)，工作人員根據(jù)勘探結(jié)果能夠了解煤礦層的水文地質(zhì)特征，為煤礦前期尋找水和后期生產(chǎn)過(guò)程的水災(zāi)防控工作能夠提供大量的有效數(shù)據(jù)。但在應(yīng)用流量測(cè)井勘探技術(shù)時(shí)需要具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員參與勘探工作，這是因?yàn)樵跍y(cè)出數(shù)據(jù)之后需要技術(shù)人員綜合分析可能存在的因素來(lái)對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行矯正，而這一過(guò)程不能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)模擬。
3.4 γ射線水探勘探技術(shù)
在煤礦水文地質(zhì)勘探工作中γ射線水探勘探技術(shù)非常常見(jiàn)，而且應(yīng)用時(shí)間比較早，在我國(guó)煤礦水文地質(zhì)勘探工作的發(fā)展中具有重要的意義。在實(shí)際勘探中，γ射線水探勘探技術(shù)主要用于尋找破碎底層、勘探裂縫地層發(fā)育水，優(yōu)勢(shì)也十分明顯，表現(xiàn)在具備設(shè)備接單、能夠不容易受到外界因素的干擾。主要是利用γ射線來(lái)掃描勘探區(qū)域，工作人員能夠結(jié)合掃描的橫向分布情況來(lái)判斷分析含水層的位置以及含水量，進(jìn)而根據(jù)分析結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)煤礦層基巖斷裂層的技術(shù)性風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用γ射線水探勘探技術(shù)的主要原理在于結(jié)合巖層里斷裂帶的結(jié)構(gòu)情況來(lái)測(cè)算含水量，屬于一種間接性的水探勘探技術(shù)。通常在勘探煤礦區(qū)域中有表層土覆蓋時(shí)經(jīng)常使用γ射線水探勘探技術(shù)，因?yàn)槊旱V層的深度會(huì)直接影響到射線的頻率，所以在開展水文地質(zhì)勘探工作中，技術(shù)人員要全面分析礦區(qū)周圍的地質(zhì)環(huán)境條件，應(yīng)用γ射線水探勘探技術(shù)得到的含水量只是一個(gè)參考依據(jù)，不可應(yīng)用在科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪Ｐ陀?jì)算中。

      為了促進(jìn)我國(guó)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)勘探工作的研究，通過(guò)對(duì)勘探技術(shù)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，并合理應(yīng)用各項(xiàng)勘探技術(shù)，能夠有效提高勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性，這樣能夠提高勘探質(zhì)量，為煤礦的開采和生產(chǎn)提供更多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。同時(shí)，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，從而制定出科學(xué)的預(yù)防措施，進(jìn)一步保障工作人員的健康安全。