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煤矿水文地质勘探现状及勘探技术探讨

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摘要:分析了煤矿水文地质勘探的现状,探讨了瞬变电磁法、流量测井法等新型煤矿水文地质勘探技术,并指出了煤矿水文地质勘探的意义。

关键词:煤矿;水文地质;勘探技术

0引言

做好煤矿水文地质勘探工作能有效减少煤矿事故的发生,确保采煤工作的安全进展。在信息时代,传统勘探技术已无法满足煤矿水文地质勘探工作的发展要求,因此,需引入多种先进技术,如钻孔透视仪、瞬变电磁法、流量测井法和微动测深勘查技术等。本文先简单介绍煤矿水文地质勘探现状,分析新型煤矿水文地质勘探技术,并浅谈煤矿水文地质勘探的意义。

1煤矿水文地质勘探现状分析

同先进国家对比,中国目前煤矿水文地质勘探技术相对比较滞后,这与煤炭业的发展趋势相背离,无法满足发展需求。煤矿企业在改革开放逐步深入的过程中得到稳定发展,从而勘探工作量也逐步提升。但基于目前状态,部分勘探机构无法满足市场需求,对水文地质勘探工作不能做到准确落实,造成事故频发,严重制约了勘探技术的发展;中国煤炭的水文地质环境也有着多元化发展的趋势,但因为受各种因素限制,导致煤炭水文地质勘探工作比较落后;煤矿水文地质勘工作没有引起足够的重视,此项工作的开展需消耗大量人力物力及消耗财力物力资源,导致部分勘探企业为了单纯确保经济效益,未能重点落实勘探内容,造成了煤矿开采中的风险发生。水文地质勘探质量对煤矿开采的影响至关重要,要满足煤炭资源的安全开采要求,就必须着重提高水文地质勘探技术,改善开采环境。在早期,中国煤矿地质勘探工作主要由国家相关部门完成,改革开放以后煤矿产业快速发展,传统勘探技术效率偏低,进而导致煤矿开发缺乏水文地质勘探支持,严重影响煤矿开采技术利用。此外,部分煤矿企业不是特别重视煤矿水文地质勘探工作,认为在煤矿开采前期进行非常详细的勘探就要耗费大量的人力、物力和财力,为了降低成本,企业会盲目削减勘探中的工作量,这必然会导致勘探结果缺乏精确性,进而影响煤矿资源的安全开采[1-2]。

2新型煤矿水文地质勘探技术分析

a)空隙充水矿床是处于第三系或中生代半胶结岩层的矿床类型,通常情况下采用物探技术,对于水量较为充足的充水矿床,勘探评价指标采用抽水试验法,且抽水时一定要注意选取大降深及流量大的区域。通过结合水文测井法及地面电法落实空隙充水矿床勘探技术的实施,该项工艺需耗费的时间比较长。裂隙充水矿床通常情况下分为层状裂隙充水和脉状裂隙充水两种,对于该种类型的矿床在水文条件比较简单时,应根据矿区形成的相关资料进行简单水文地质勘测,如果出现条件较为复杂的情况时则通过简易抽水进行试验后再利用实验方法进行水文地质的勘测;

b)在应用流量测井技术时要根据煤层深度分析断面,全面掌握煤层的深度、水位和渗透性,精确判断煤矿层与隔水层的特殊性质,确定勘探地区的水文地质状况,充分利用高科技手段,提高测量数据的有效性,精确测定煤矿结构和相关水文动力特性,综合考虑煤矿地质水文特点,确保数据参数的精确度,并充分保障测量手段应用的高效性[3];

c)科技发展带动了现代煤矿水文地质勘探技术与煤矿开采技术的提高,因此,在煤矿水文地质勘探工作中,要不断应用先进技术手段,比如对于钻孔透视仪的使用。钻孔透视仪的主要工作原理主要基于对电磁波传播特性的运用,因为在不同性质岩层中电磁波的传播速度不同。这就需要在勘探工作中通过分层方法处理无线发射机与接收机中的电磁波,并利用钻孔透视仪探测碳酸盐层地区的深层溶洞和岩溶通道,根据数据分析提高对岩溶发育规律的认识水平,在做好岩溶形态探测的同时通过清晰标注注浆效果确定位突水与堵水注浆的位置;

d)瞬变电磁法通过地表铺设线框对水文地质进行勘探,所形成的方形电流可间歇性向目标发送电磁波,从而形成二次涡旋电磁场。此法所观测的地质为地下良导地质,可对煤矿区的水文地质进行勘探,并测定地下矿藏和地质构成,该原理可通过“烟圈效应”加以解释,此时电磁场的传播介质为相较于其他导电介质传输速率较高的空气。电流的断开可导致磁场的剧烈变化,在线框周围的地表各点首先感应到,地表的感应电流也会随着时间的推移向其四周扩散,分布逐渐达到均匀但强度逐渐减弱。相关研究表明,地下涡旋电流会产生地表水平环状磁场,逐渐向周围扩散并最终形成圆电流环。瞬变电磁法应用于工程实践,以被检测区域的物性差异为基础,首先应查阅相关资料进行定性,进而进行定量分析,收集煤矿区的水文地质资料以确定各地层的地球物理特性,在已知当地衰减响应曲线的情况下,绘制出视电阻率曲线并展开分析。将视电阻率标注于平面图的确切位置,这是常见的反应电性特征变化的方式。由于所测煤矿区并非位于同一水平面,因此还应标注出煤层深度,其综合性可将该区域的构造异常和水平高度等参数有一个较好的反应,该种方式的精准性也表明了其良好的水文地质勘探效果[4];

e)流量测井法是目前煤矿水文地质勘探中较为常见的一种方式,需测量出不同水平截面的断面流量、含水层厚度和渗透性等多种数据,进而将其划分为含水层和隔水层,来明确该区域的水文地质分布。和以往的分层抽水法相比较,该方式测量次数较少而测得的数据较多,省时省力节约能耗,便捷高效,可全面测定出含水层的动力特性值,并将数据结果用模拟曲线来表示,有力解决了煤矿区的给水问题,如若发生火灾也可及时进行救治。该法虽应用普遍、优势众多,但会受到多种因素的影响,例如井径的变化会导致其他多个数据发生较大波动,导致该法的准确性不佳。在普遍使用计算机进行数据分析的当今,该技术因较难进行结果处理,致使其发展具有一定的局限性;

f)微动测探勘查。微动是一种在一维时间域和三维空间域中极不规则的振动现象。波动理论中将微动分为体波和面波两类,在微动波中面波的占据比例要远大于体波。微动测探勘查法即是将面波作用于测区反演出煤矿区的水文地质构造,震源可能来自于地表或海底。该法有单点勘察、测线勘察和平面勘察三种观测形式。当煤矿区域较大时可采用测线观测系统,该法又称为剖面勘察法,绘制剖面图时需将S波速度标示出。在布置测线时需等距离安排,将所测数据和查阅的资料进行综合分析,可对速度异常区的地质结构做出合理解释。平面勘察则需多台仪器协调测量,可测得精准数据。

3煤矿水文地质勘探的意义

a)地质勘探是煤矿生产中的关键环节,其内容主要包括资源勘探、地质水文勘探等,还需不断提高水文地质勘探技术水平,并以此为基础进行井下治理,进而将煤矿开采工作落到实处。明确煤矿区水文地质状况,防止出现严重的涌水事故,逐渐提高煤矿井下地质勘探效率,针对煤矿生产制定有效的地下水隐患防治措施,保障煤矿生产工作顺利进行;b)煤矿水文地质勘探设计要提高矿区排水能力,做好给水和排水工作,通过改善煤矿排水设施,促进煤矿开采的顺利进行。煤矿水文地质勘探技术在煤矿生产中占据非常重要地位,水文地质勘探结果可呈现出含水层和隔水层的分布情况,为煤矿开采提供科学工程数据。在地质勘探中,要切实提高煤矿抽水技术的应用,促使煤矿开采在地质条件复杂时仍能继续开展,提高煤矿开采的效率;c)深部煤矿开采中会出现比较复杂的地质情况,地下水对煤矿的安全稳定生产有着直接影响,在适当时可结合传统分层抽水技术,做好对于煤矿的安全保障工作,通过提高煤矿开采关键技术的使用来保障水文地质勘探的质量,提高煤矿生产水平,促进煤矿行业发展。煤矿生产作业中,水文地质勘探工作非常重要。在实际煤矿生产中,要严格遵守煤矿勘探原则,通过采用钻孔透视技术评估煤层地质构造,还可采用电磁波勘探技术、射线勘探技术和流量测井技术等进行数据测量和分析,以提高水文地质勘探的科学性[5-6]。

4结语

煤矿水文地质勘探有助于提升煤矿生产效率,对降低煤炭生产成本、减少煤矿开采安全事件发生率有着积极意义,对煤矿的给水工程也具有重要作用。近年来市场经济的快速发展,也对中国煤矿水文地质勘探技术的提高提出了新要求,通过引进新型煤矿水文地质勘探技术,并逐渐提高勘探技术的专业度和认可度,可保障地质勘探工作和煤矿开采工作的顺利开展。

参考文献:

[1]司雷.煤矿水文地质勘探现状及新勘探技术研究[J].环球人文地理,2017(7):132.

[2]杨林.关于煤矿水文地质勘探现状及新技术研究[J].资源信息与工程,2017(1):66-67.

[3]王亚宇.浅谈煤矿水文地质勘探存在的问题及相应措施[J].能源与节能,2017(4):65-66.

[4]叶树根.矿区水文地质勘探存在的问题及对策[J].城市地理,2014(16):32.

[5]万红丽.煤矿水文地质勘探问题及对策探析[J].技术与市场,2014(9):314-315.

[6]冯文文.有关煤矿水文地质勘探中关键问题的研究[J].能源与节能,2017(4):38-39.

作者:鲁少杰 单位:大斗沟煤业公司

煤矿水文地质勘探现状及勘探技术探讨责任编辑:张雨    阅读:人次