礦區(qū)水文地質(zhì)勘探

引言
　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高和資源開采需求的不斷增加，我國(guó)礦區(qū)建設(shè)規(guī)模和數(shù)量都大幅度地增長(zhǎng)，然而礦主而并不注重對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)地專業(yè)性地勘探，使用的地質(zhì)勘探手段也具有一定的弊端，這就影響了勘探的效果，對(duì)礦區(qū)的建設(shè)規(guī)劃具有很強(qiáng)的盲目性，很容易發(fā)生礦難事故，因此，必須要采取措施加以完善。
　　一、傳統(tǒng)礦區(qū)水文地質(zhì)勘探存在的問題
　　傳統(tǒng)上礦主在對(duì)礦區(qū)的自然和人文環(huán)境進(jìn)行了解的時(shí)候，更多注重的是對(duì)煤炭資源的分布和走向等內(nèi)容的了解，即使做了礦區(qū)水文地質(zhì)勘探的報(bào)告，也僅僅浮于表面，不夠詳細(xì)和深入，其更多地是根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)對(duì)礦區(qū)的相關(guān)情況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，并沒有進(jìn)行實(shí)際的具體勘驗(yàn)。
　　而在一些水文地質(zhì)勘探方法的選擇上也存在著很大的局限性。礦井一般受巖溶的承壓水的限制比較多，底部水流突出是常見的現(xiàn)象，其是由于多方面原因造成的，巖溶裂開的縫隙中的水文結(jié)構(gòu)的發(fā)展和變化是影響底部水流突出的最為關(guān)鍵性的因素；隔開水與空氣的層面和巖石的性質(zhì)和特點(diǎn)影響底部水流突出的多少；在礦區(qū)采礦過(guò)程中，可能造成底部有損害，這可能會(huì)造成底部有水滲入；礦區(qū)巖土本身的結(jié)構(gòu)和巖土之間的縫隙的發(fā)展和變化會(huì)影響水流的大??；水流的壓力和礦巖的壓力及其相互之間的作用對(duì)底部水流突出的影響非常大，因此，傳統(tǒng)上進(jìn)行水文地質(zhì)勘探一般都要對(duì)巖溶裂開的縫隙中的水文結(jié)構(gòu)的發(fā)展和變化的規(guī)則、隔開水與空氣的層面和巖石的性質(zhì)和特點(diǎn)、礦區(qū)巖土本身的結(jié)構(gòu)和巖土之間的縫隙的發(fā)展和變化以及包含水流的那一層面的變化和發(fā)展的規(guī)則等。
　　采用這種傳統(tǒng)的水文地質(zhì)勘探方法，只能在一次使用一種勘探方式的時(shí)候查明一種造成水流突出的原因，例如，使用從地面鉆洞進(jìn)行探測(cè)、將水流抽出或者注入等方式，這樣只能探測(cè)出地表以下某一區(qū)域的巖層的發(fā)展和變化的情況以及聚集的水流的情況，如圖一為某區(qū)域巖層表面覆蓋圖，反映了該礦區(qū)某區(qū)域的巖層自然分級(jí)。
　　然而對(duì)于更大范圍的地表以下的情況則無(wú)法進(jìn)行探測(cè)，而且，由于造成礦區(qū)底部水流突出的現(xiàn)象的原因有很多種，因此，不可能運(yùn)用統(tǒng)一的水文地質(zhì)勘探方法進(jìn)行探測(cè)，而且各個(gè)地區(qū)的底部水流突出的現(xiàn)象可能因?yàn)楦鞣矫嬉蛩氐淖兓哂胁煌谋憩F(xiàn)形態(tài)，例如，如果是在斷裂的層面出現(xiàn)底部水流突出的現(xiàn)象，那么巖溶的組成和構(gòu)造的原因起主要的作用，而底部出現(xiàn)水流突出的現(xiàn)象造成很大的破壞性影響則很有可能因?yàn)槿藗冊(cè)诘V區(qū)進(jìn)行采礦的時(shí)候改變了壓力而造成的。
　　對(duì)于礦區(qū)水文地質(zhì)的勘探需要對(duì)灰?guī)r的含有水分的層面和隔開空氣和水流的層面進(jìn)行有效地劃分，對(duì)二者的厚度和層面的數(shù)量都要進(jìn)行探明，這是具有非常重要的意義的。一方面，對(duì)灰?guī)r的含有水分的層面和隔開空氣和水流的層面進(jìn)行有效地劃分，才能查明含有水分的層面的具體數(shù)量，在進(jìn)行地質(zhì)測(cè)算的時(shí)候，要先對(duì)從鉆孔中可以抽出的水分的數(shù)量和含有水分的層面的厚度進(jìn)行測(cè)算，然后將得出的具體數(shù)值代入到固定的公式之中，從而可以得出一個(gè)系數(shù)，再利用這個(gè)系數(shù)的數(shù)值來(lái)計(jì)算出可以從礦井中涌出的水分的含量，從而得出科學(xué)有效地勘探結(jié)果；另外，通過(guò)含有水分的層面中的變化和發(fā)展規(guī)律可以為整治水文環(huán)境提供科學(xué)的依據(jù)，可以根據(jù)具體的變化規(guī)律選擇采取“堵塞”或者“疏導(dǎo)”方式進(jìn)行水文治理，這就需要對(duì)灰?guī)r的垂直層面上所含有的水分的變化規(guī)則進(jìn)行詳細(xì)的查明和總結(jié)，得出規(guī)律性結(jié)論。但是能夠精確測(cè)量二者的厚度和層面的數(shù)量是非常復(fù)雜，面臨著很多的困難，因此，在傳統(tǒng)的水文地質(zhì)勘探中，在灰?guī)r的垂直層面上常表現(xiàn)為籠統(tǒng)的認(rèn)為越接近表面的層面含有的水分越充分，不能適應(yīng)礦區(qū)復(fù)雜的水文地質(zhì)條件。
　　二、解決礦區(qū)水文地質(zhì)勘探存在問題的方法
　　（一）采用多個(gè)方式結(jié)合的方法進(jìn)行礦區(qū)水文地質(zhì)勘探
　　若想有效地防范底部水流突出的現(xiàn)象，必須要對(duì)引起底部水流突出現(xiàn)象的原因進(jìn)行全面的觀察和探測(cè)，針對(duì)其中可能存在的問題進(jìn)行有效地有針對(duì)性地防治，可以采用多個(gè)方式結(jié)合的方法進(jìn)行礦區(qū)水文地質(zhì)勘探，在進(jìn)行采礦區(qū)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)之前，可以運(yùn)用同探測(cè)地面發(fā)生地震的方式，對(duì)采礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和斷裂的層面發(fā)展和變化的情況進(jìn)行探明，對(duì)煤層中存在的煤炭資源的情況和底部的平坦和高低起伏的情況進(jìn)行研究，并對(duì)影響采礦的含有水流的層面的情況結(jié)合具體的礦區(qū)的情況進(jìn)行分析，從而能夠科學(xué)合理的采取防止發(fā)生水流突出現(xiàn)象的舉措，從而能夠提高對(duì)采礦區(qū)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。
　　當(dāng)然，在這一階段還需要對(duì)一些水文地質(zhì)中小型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和探究，小型的結(jié)構(gòu)主要有最高和最低的地方相差五米左右的斷裂的層面、陷入并落實(shí)的柱體以及采礦的空間布局等狀況，這些都要在進(jìn)行采礦區(qū)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)之前，就要進(jìn)行布局?，F(xiàn)在已經(jīng)可以采用很多先進(jìn)的勘探方式進(jìn)行布局，并且在地面上對(duì)物體進(jìn)行勘探的方式比將其深入到礦井中對(duì)物體進(jìn)行勘探的方式實(shí)施起來(lái)要方便許多，而且能夠在較短的時(shí)間內(nèi)取得很好的效果，但是，在地面上對(duì)物體進(jìn)行勘探的方式受到地表狀況的影響比較大。礦區(qū)可能會(huì)發(fā)生在一定的地域和一定的時(shí)間發(fā)生不具有規(guī)律性的波動(dòng)現(xiàn)象，其波動(dòng)的原因可能是由于地球表面的原因，也可能是由于地表以下的原因，甚至海底、河流底部的原因，這時(shí)候就可以采用對(duì)微小的波動(dòng)進(jìn)行深入探測(cè)的方法來(lái)進(jìn)行原因的分析，從而及時(shí)尋求有效地解決途徑的。如圖二為水文地質(zhì)勘探剖面圖
　　若想要探明采礦區(qū)礦井以下含有水分的情況，就需要考慮到礦井周邊的自然環(huán)境和人文環(huán)境的狀況，例如在采礦區(qū)可以疏導(dǎo)水分的結(jié)構(gòu)、隔開空氣和水分的層面的情況，再進(jìn)行一定程度的鉆探，從而更好地進(jìn)行疏導(dǎo)水分降低礦井中的壓力等水文整治工作。 　　現(xiàn)今一般采用的地質(zhì)勘探的方法都要依據(jù)地球表面的物理性質(zhì)，采用一些較為基本的勘探方法同時(shí)進(jìn)行。運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)可以對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)勘探予以實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，其不僅可以實(shí)時(shí)對(duì)煤炭層面的可以開采的地質(zhì)情況進(jìn)行分析，還可以對(duì)礦區(qū)工作范圍內(nèi)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行提前的預(yù)測(cè)。如果要搭配著使用瞬間改變電力磁場(chǎng)、通過(guò)監(jiān)測(cè)地震的三維形式對(duì)可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)、深入到礦井中對(duì)物體進(jìn)行勘探、在地面上對(duì)物體進(jìn)行勘探等一系列技術(shù)，可以對(duì)采礦區(qū)的斷裂的層面進(jìn)行很好地定位、對(duì)富含煤炭的層面的深度進(jìn)行測(cè)算、對(duì)巖溶的斷裂的縫隙的發(fā)展情況和隔開空氣和水源的層面進(jìn)行分析，將通過(guò)以上的技術(shù)獲得的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，形成一個(gè)有著完整體系的系統(tǒng)，通過(guò)分析以后形成一個(gè)測(cè)算的結(jié)果，從而使水文地質(zhì)的信息和數(shù)據(jù)可以更具有操作性，從而使礦區(qū)工作人員可以對(duì)礦區(qū)的水文地質(zhì)條件和情況有著詳細(xì)的了解，并根據(jù)具體情況對(duì)哦礦區(qū)的資源開采工作進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)節(jié)和控制，靈活機(jī)動(dòng)地處理可能需要面對(duì)地人為或者自然的各種情況。
　　礦區(qū)的開采工作深受礦區(qū)水文地質(zhì)復(fù)雜情況的影響，只靠一種勘探方法很難排除礦區(qū)周圍地質(zhì)條件復(fù)雜、斷裂的層面發(fā)展和變化等因素的影響，也很難很好地運(yùn)用煤炭層面的結(jié)構(gòu)變化和發(fā)展規(guī)則，采用多個(gè)方式結(jié)合的方法進(jìn)行礦區(qū)水文地質(zhì)勘探，可以取得很好的勘探效果，保證了礦井的有效率地生產(chǎn)的進(jìn)行和礦區(qū)工作人員的生命健康和安全。
　　（二）采用分段壓水試驗(yàn)
　　要想明確灰?guī)r垂直層面上含有水分的規(guī)律，傳統(tǒng)上人們會(huì)運(yùn)用簡(jiǎn)單的抽取水分的試驗(yàn)或者采用電力進(jìn)行測(cè)算的方法，但仍然不能夠得出很有效的結(jié)論，這主要是因?yàn)槭褂玫臏y(cè)算方法不夠科學(xué)合理，例如對(duì)于巖溶的斷裂的縫隙的研究，只能夠?qū)嗔训目p隙的變化和發(fā)展進(jìn)行性質(zhì)上的界定，但是對(duì)于一些容易變化地域的情況的研究，則容易忽視，對(duì)得到的數(shù)據(jù)和信息不夠完整，使用的方法也很難得到全面科學(xué)的答案。
　　分段壓水試驗(yàn)對(duì)于明確灰?guī)r垂直層面上含有水分的規(guī)律具有很好的效果。分段壓水試驗(yàn)在比較堅(jiān)固的礦巖中使用比較有效，具體做法是先使用強(qiáng)大的壓力將水流注入鉆孔之中，然后通過(guò)觀察礦巖對(duì)注入的水流的吸收程度，運(yùn)用一定的公式，就可以獲知礦區(qū)下方水文地質(zhì)情況，如果觀察到礦巖對(duì)注入的水流的吸收程度比較好的情況，就可以判定裂開的縫隙的發(fā)展的比較好，變化程度比較??；相反，如果觀察到礦巖對(duì)注入的水流的吸收程度比較差的情況，就可以判定裂開的縫隙的發(fā)展不夠好，變化程度比較大。
　　分段壓水試驗(yàn)一般會(huì)運(yùn)用一個(gè)阻斷水流的設(shè)備，從而達(dá)到對(duì)鉆孔的不同層級(jí)進(jìn)行分開的目的，這樣不僅可以獲知在垂直形態(tài)上礦巖裂開的縫隙的情況，還可以了解不同的層級(jí)對(duì)水流的吸收程度，在進(jìn)行壓水的過(guò)程中，壓水的下方可以達(dá)到鉆孔的底部，而上端是可以安放阻斷水流的塞子的地方，上端與下端的間距一般要根據(jù)巖溶裂開的縫隙的大小來(lái)確定，阻斷水流的設(shè)備一般要在相同的半徑上進(jìn)行阻斷，這就可以提高阻斷水流的效果。
　　同時(shí)，采用在井下進(jìn)行水流速度測(cè)算的儀器，也可以有效得到灰?guī)r垂直層面上含有水分的規(guī)律，在對(duì)鉆頭所鉆的孔隙進(jìn)行固定時(shí)間固定流量抽取水分的時(shí)候，可以通過(guò)拍照或者儀器測(cè)量等方式測(cè)算不同層級(jí)上不同的流速，也可以達(dá)到很好的效果。
　　（三）保證人員素質(zhì)
　　當(dāng)然，在進(jìn)行礦區(qū)水文地質(zhì)勘探的過(guò)程中，提高勘探者自身的素質(zhì)，使其在操作規(guī)程的范圍內(nèi)進(jìn)行勘探，這樣可以提高勘探效率，獲取更全面更準(zhǔn)確的水文地質(zhì)信息和資料，并通過(guò)不斷加強(qiáng)其分析和運(yùn)用信息和資料進(jìn)行實(shí)際測(cè)算和解決問題的能力，可以保證地質(zhì)勘探的質(zhì)量。
　　三、總結(jié)
　　礦區(qū)水文地質(zhì)勘探是一項(xiàng)紛繁復(fù)雜的工程，其需要采用多個(gè)方式結(jié)合的方法進(jìn)行勘探，并對(duì)灰?guī)r的含有水分的層面和隔開空氣和水流的層面進(jìn)行有效地劃分，再通過(guò)廣大的水文地質(zhì)工作者的辛勤努力工作，這樣才能保證礦區(qū)水文地質(zhì)勘探工作的順利進(jìn)行，維護(hù)礦區(qū)安全生產(chǎn)。