李 霞

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西太原 030006)

0 引言

山西煤炭資源豐富，含煤面積5．7×104km2，約占全省面積的40%，截止1996年年末累計探明儲量2 662×108t，占全國煤炭儲量的27%。而且煤炭品種齊全，煤質(zhì)優(yōu)良，開發(fā)自然條件優(yōu)良。其煤炭主要以大同的動力煤，陽泉、晉城的無煙煤，離石與柳林、武鄉(xiāng)與寧武的稀有煉焦煤為主。其儲量特別大、分布廣，已開發(fā)多年，山西成煤時期大部分在古生代，主要含煤地層為石炭、二迭系和侏羅系，部分為第三系;目前煤炭的開發(fā)平均深度在300 m～500 m左右，隨著煤炭資源需求的增加，煤礦的開采深度會越來越深，部分地區(qū)已經(jīng)進(jìn)入到深部開采階段。深部開采礦井對煤田水文地質(zhì)勘探工作的要求更高，包括查明煤層中落差5 m左右的斷層、幅度5 m左右的褶曲、陷落柱以及采空區(qū)的空間分布形態(tài)［1］。

1 煤礦水文地質(zhì)勘探概念與特征

1．1 煤礦水文地質(zhì)勘探概念

礦井建設(shè)生產(chǎn)階段所進(jìn)行的水文地質(zhì)勘探，其最基本任務(wù)是為煤炭工業(yè)的規(guī)劃布局和煤礦建設(shè)，安全生產(chǎn)提供水文地質(zhì)依據(jù)，同時為水文地質(zhì)研究積累資料。

礦井水文地質(zhì)勘探是礦井防治水的基礎(chǔ)工作，是其他任何工作不可取代的，防治水工作的質(zhì)量及經(jīng)濟效果，在一定意義上說，取決于水文地質(zhì)勘探工作的好壞。“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”，只有準(zhǔn)確地把握地下水文地質(zhì)條件及其變化的脈絡(luò)，才能合理地、有的放矢地采取相應(yīng)措施，否則勢必陷入盲目性。因此，對礦井水文地質(zhì)勘探工作重視與否，關(guān)系到防治水工作的成敗。礦井水文地質(zhì)勘探技術(shù)是在地質(zhì)學(xué)、鉆探學(xué)、地球物理勘探學(xué)以及巖石力學(xué)等相關(guān)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上而逐漸形成自己的體系的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它也必將不斷完善。

1．2 煤礦水文地質(zhì)勘探的特征

煤礦水文地質(zhì)勘探一般分階段循序進(jìn)行，見圖1。

礦井水文地質(zhì)勘探為礦井建設(shè)、采掘、開拓延深、改擴建提供了所需的水文地質(zhì)資料，是礦井防治水工作的主要水文地質(zhì)理論依據(jù)，它是在煤田水文地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。礦井水文地質(zhì)勘探貫穿于煤礦的整個建設(shè)生產(chǎn)過程，它可以驗證和深化煤田地質(zhì)勘探對礦井水文地質(zhì)條件的認(rèn)識，同時，又可根據(jù)礦井建設(shè)生產(chǎn)過程中遇到的水文地質(zhì)問題，充分利用礦井的有利條件，進(jìn)行有針對性的礦井水文地質(zhì)勘探，為礦井建設(shè)生產(chǎn)和礦井防治水工作提供依據(jù)。

圖1 煤礦水文地質(zhì)勘探階段

2 礦井水文地質(zhì)條件

提高礦井水文地質(zhì)條件的認(rèn)識，有賴于水文地質(zhì)補充勘探，但是，礦井實際生產(chǎn)過程中所反映出的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件是非常寶貴的資料，是任何勘探方式也得不到的成果。因此，有以下兩種認(rèn)識:

1)對礦井生產(chǎn)過程中的突水、涌水量的變化、含水層水位的變化等突水條件的認(rèn)識，結(jié)合勘探成果綜合分析水文地質(zhì)條件，從而做到精細(xì)解釋的目的;2)生產(chǎn)過程是安全的，相應(yīng)的地質(zhì)資料、采煤方法等等是如何保障安全生產(chǎn)的，因此在這種情形下的總結(jié)和分析可能是更加重要的。

3 煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)

1)遙感;2)井下高壓鉆孔施工;3)礦井物探;4)化探;5)地溫測量;6)放水試驗;7)地震等物探資料精細(xì)解釋;8)底板破壞深度探測技術(shù):鉆孔壓(注)水鉆孔聲波測井、電磁波法、鉆孔成像、頂?shù)装逑鄬σ平?、單體支柱壓力、鉆孔相對地應(yīng)力測量、聲波大地電場法等;9)定向鉆探技術(shù):采用定向鉆探技術(shù)，確定導(dǎo)水陷落柱等地質(zhì)異常體形狀和范圍;10)計算機模擬技術(shù);11)基于現(xiàn)代高精度分析儀器的水力聯(lián)系判別:如電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP)可在3min內(nèi)測72項指標(biāo);12)實驗室微觀分析。在實際煤礦勘探中，單一的探測方法都不能滿足煤礦前期勘探的要求，每種方法都有優(yōu)劣點，選擇不同的方法通過優(yōu)勢互補，對礦區(qū)進(jìn)行全面勘探，確保信息的準(zhǔn)確性。通過各種勘探方法，形成多元數(shù)據(jù)，分析與確定礦區(qū)的斷層分布、煤層埋藏深度和厚度、巖溶裂隙發(fā)育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統(tǒng)作為平臺建立預(yù)測與評價模型，從而實現(xiàn)地質(zhì)資料的信息化、數(shù)字化和可視化。因此，從發(fā)展趨勢來看，煤炭地質(zhì)勘探技術(shù)是地球物理方法、基礎(chǔ)地質(zhì)勘探手段和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的有機結(jié)合。

4 礦井水文地質(zhì)勘探技術(shù)的特點及發(fā)展

4．1 特點

近年中國煤礦水文地質(zhì)勘探特點主要包括:1)以補充勘探為主，向深部要煤炭資源;2)勘探規(guī)模以礦井為單位，有別于過去的資源勘探;3)勘探技術(shù)有很大提高，新技術(shù)頻出;4)勘探成果與生產(chǎn)實際需求更加接近，并呈動態(tài)完善;5)勘探精度、深度大大提高;6)建井期、生產(chǎn)期實際揭露反映了許多地質(zhì)、水文地質(zhì)現(xiàn)象，水文地質(zhì)補充勘探目的性和針對性更加明確;7)勘探技術(shù)、解釋技術(shù)和勘探裝備有待進(jìn)行深入地研究以及發(fā)展。

4．2 發(fā)展趨勢

1)在礦井水文地質(zhì)勘探過程中，可以充分利用礦井的有利條件，做到井上下相結(jié)合，增強優(yōu)勢;2)在礦井水文地質(zhì)勘探試驗時，進(jìn)行以井下放水試驗為主的井下勘探，井上、下結(jié)合觀測的綜合勘探方法。這種以井下放水試驗為中心的礦井水文地質(zhì)綜合勘探方法，可以大大提高勘探空間，使勘探工程的布置帶有立體性，而且放水試驗的水量和水位降深可以不受抽水設(shè)備能力的限制，能夠較真實地模擬礦井建設(shè)、生產(chǎn)過程中的地下水流場特征，對礦井水文地質(zhì)條件的評價和預(yù)測更接近于礦井建設(shè)、生產(chǎn)的實際，從而可為礦井建設(shè)、生產(chǎn)過程中的礦井防治水工作提供可靠的水文地質(zhì)依據(jù);3)礦井水文地質(zhì)勘探新技術(shù)的應(yīng)用;4)由于水文地質(zhì)勘探手段的發(fā)展，當(dāng)前的礦井水文地質(zhì)勘探工作已打破以測繪、鉆探和抽(放)水試驗為主體的單一格局，而代之以鉆探、物探、化探、抽(放)水試驗、示蹤試驗、工作面測試的綜合勘探和從概念模型到數(shù)學(xué)模型的模擬計算，定量評價以及計算機的廣泛應(yīng)用;5)勘探裝備呈現(xiàn)出的現(xiàn)代高技術(shù)特點;6)礦區(qū)水文地質(zhì)勘探的發(fā)展趨勢是向水文地質(zhì)條件的精確勘探方向發(fā)展，勘探技術(shù)與裝備更加現(xiàn)代化、綜合化，勘探成果更加貼近生產(chǎn)實際應(yīng)用。

5 結(jié)語

隨著水文地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展，單一的勘探技術(shù)已經(jīng)滿足不了現(xiàn)實的需要，采用多技術(shù)勘探取長補短，提高勘探的全面性、準(zhǔn)確性;同時，加大新技術(shù)在煤礦建設(shè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，提高勘探的精確度，為煤礦建設(shè)提供理論依據(jù)。

［1］吳欽寶，陳同俊，陳鳳云．中國東部煤礦深部開采中的地質(zhì)勘探技術(shù)［J］．地球物理學(xué)進(jìn)展，2005，20(2):370-373．