煤矿水文地质勘探现状及新技术应用

煤矿水文地质勘探现状及新技术应用

李善停

山东省煤田地质局第三勘探队

摘要:煤矿水文地质勘探工作始终贯穿在生产全过程中,在矿井建设、矿井扩建以及煤矿开采等项目中的均是较为关键的内容。在水文地质勘探中要基于资源勘探为基础,通过勘探可以获得精准的勘察报告与内容。分析研究煤矿水文地质勘探技术与手段,可以为各项工作开展提供有效参考。

关键词:煤炭;水文地质问题;勘探技术

水文地质勘探结果的准确性是直接影响煤矿井下开采效率与安全的一个重要因素,对该项工作的技术发展和应用分析,有利于施工之前制定出安全合理的开采方案,以保证开采安全顺利的进行,同时也能保证开采过程水患发生概率,大大提高开采效率。水文地质勘探工作贯穿着整个开采过程,从矿井的建设初期到井下的整个开采施工完毕都需要水文勘探工作进行支持。

1水文地质勘探对煤矿防治水的重要性

1.1保障煤矿安全生产的前提

安全是煤矿行业永恒的主题,是实现煤矿稳产的基础,煤矿是普遍认为的高危行业,应该引起管理者的高度重视。煤矿普遍发生的灾难性事故就有煤矿水害。水文地质勘探对于煤矿的安全生产有着至关重要的作用。我国许多煤矿区受煤层上部含水层和下部岩溶水的威胁,突水和淹井事故时有发生。其主要原因就是与矿区水文地质条件不清,水文地质勘探程度低有关。因此,水文地质勘探工作是煤矿防治水的基础,是保障煤矿安全生产的前提。

1.2为煤矿防治水工作提供科学依据

煤矿采区水文地质资料的勘查情况对于矿井工作面的布置,巷道的布置有着决定性的影响,甚至对矿井巷道和采区的设计有着重要的影响。水文预报工作和水文地质勘查有着异曲同工的作用,加强采区范围内的水文地质勘查和水文地质预测对于降低采区内透水等灾难性事故的发生有重要的意义,能够有效的保障煤矿的安全生产。在煤矿开采之前,要做好水文地质勘探工作,用以检查煤矿安全环境和排查安全隐患,预测可能引起的环境水文地质和工程地质问题,对采区周围的水质观察也是水文地质勘查的重点工作之一。检查矿区周围的水质情况观察记录,并立体的展示水文情况,对于矿区的安全生产具有重大的意义。

2水文地质勘探应用现状

(1)相对于煤矿勘探技术的飞速发展,使用的设备和工艺相对落后,无法适应井下自动化、集成化、现代化的飞速发展。这主要是设备的更新和技术培训不到位,而水文地质勘探设备的操作和使用对人员的专业性要求非常高,技术人员必须有测量、绘图以及煤炭开采方面的丰富经验,才能得到良好的地质勘探结果,这方面相关技术人员的培养出现了断层,而导致企业地层勘探水平停滞不前。(2)随着煤炭开采技术的不断发展,煤炭开采深度和开采环境的复杂性给地质勘探工作带来新的挑战,这就避免不了出现一些新方法、新工艺和新问题,水文地质勘探的难度也越来越大。

3新型水文地质勘探技术应用

3.1钻孔透视技术应用

钻孔透视技术主要就是通过无线电技术开展工作,其主要的工作原理就是利用无线电波透视、反射,了解煤层结构特征,可以勘探岩层溶洞以及水层等具体信息状况。因为无线电波在不同的介质中其传播的系数也是存在一定的差异的。在岩层中如果遇到积水则就会显示电波频率波动问题。钻孔透视技术在应用过程中要在待勘探岩层上面进行钻孔,两个钻孔中要根据要求及时安装无线电发射装置以及接收装置,而电磁波通过介质进行传播的时候,其接收装置可以采集整理获得的电磁波数据,定量分析电磁波频率、振幅参数等参数,判定在岩层中溶洞的分布状态、通道位置信息,分析煤矿层的地质状况,了解煤层中的水位状况与信息,可以为煤矿安全生产工作提供有效的参考。

3.2电磁波瞬变技术应用

电磁波瞬变技术主要就是在地表布设线框,向地表中输入阶跃电流,如果电流突然中断,则就会产生感应电场,进而达到维持通电磁场的效果,此种感应磁场会在时间的变化中而不断的衰竭,利用观察感应磁场能量变化的方式可以了解煤层结构的具体位置。在一般状况之下,煤层结构中的岩石湿度会直接影响电阻率,如果含煤地层中含水量越高,其电阻率则就会越小。根据此种感应磁场的变化曲线可以直接地、精准地判断岩层中的富水性以及岩层的具体破碎程度等等,进而了解水文地质的具体状况。

3.3γ射线水探测技术

就是通过对特定区域中进行扫描,通过γ射线水探测技术的方式了解横向的分布状况,进而精准判断含水层的位置,了解其具体的含水量,也可以了解其各项信息,进而达到勘探的目的。此种方式在勘探过程中主要就是通过分析断裂构造的方式对其进行含量测算分析。在工作中主要就是在表层覆盖地段中应用,其中射线的频率以及煤层的深度之间有着较为密切的关系。在水文地质探勘中要分析周边地质环境特征,将含水量的结果作为信息参考依据,并不会将其计算在理论中。γ射线水探测技术是一种辅助性的勘探技术,在我国应用较为广泛,不仅仅可以在破碎地层中进行裂缝地层发育水的勘探分析,也可以精准的分析地形以及地质图条件等因素,操作简单便捷。

3.4流量测井技术应用

流量测井技术是通过不同深度界面上断面方面的流量不同,可以掌握不同深度水层的厚度、水位以及渗透性系数,从而对煤层的含水层和隔水层有精确的判断,确定勘探地区的水文地质状况。这种探勘技术是应用最广泛的技术手段之一,在煤层勘察中测量数据方便简洁,有效节省了测量资源,并且测量结构能够精确反映煤层的水文动力特性,在前期找水和后期的水灾防控中有很好的应用效果。但是对于测量采集的模拟曲线,要综合考虑可能存在的影响因素,需要对测量数据进行参数矫正,因此其无法作为精确测量手段应用,不能获取测量精度较高的水文地质数据,也无法将数据输入到计算机中进行参数模拟。

3.5槽探勘探手段

槽探勘探主要就是在露天煤矿开采中应用,合理应用此种技术可以提升开采效率与质量。在槽探勘探中主要就会通过铲除地表覆盖物的方式选择样本,检验分析了解矿体的含量状况,此种方式操作简单便捷,可以清晰地了解矿床的地质条件,是一种较为科学的勘探手段。在勘探过程中主要就是通过矿体或者地质体展布形态确定具体的方式。

3.6综合运用物探处理技术

在煤矿开采过程中,会遇到构造和矿井水问题,可以运用地震勘探和电法勘探结合的方式,积极处理这些问题。所谓的地震勘探,主要是高分辨率的三维地震勘探,通过探勘工作获取相应的三维数据,然后结合地质资料和钻孔资料,分析矿区目的层的构造,并结合这些数据,最终分析并得出立体图像。电法勘探主要是对所测地区的砂岩水和奥灰水、岩溶裂缝的程度等进行探测,并结合地震勘探的数据,对整个矿区的构造、水文特点等进行全面的分析,为后期工作的开展提供更精准的数据。

4结语

综上所述,随着经济社会的不断发展,煤炭作为经济建设的重要能源,在发展中也受到重视。我国煤炭资源储量较大,浅层煤炭资源的开发程度较大,已经接近尾声,因此,要重视并做好深层煤炭资源的开发和利用,对煤炭水文地质进行全面的勘探了解。当前煤炭水文地质问题也会影响煤炭的安全生产,需要积极运用新的技术手段,加大新方法在煤炭水文地质勘探中的应用,提升我国煤炭开发技术,促进我国煤矿勘探和开采工作。

参考文献

[1]张学仁.煤矿水文地质勘探现状及勘探技术分析[J].现代国企研究,2018(2):173-173.

[2]赵惠平.煤矿水文地质问题及勘探技术方法分析[J].城市建设理论研究:电子版,2017(13):218-219.

[3]薛博.煤矿水文地质问题及勘探技术方法分析[J].房地产导刊,2017(8):241.

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