何玉收 程飛

臨沂礦業(yè)集團菏澤煤電有限公司郭屯煤礦 山東 菏澤 274700

引言

在我國經(jīng)濟社會發(fā)展過程中，能源扮演著舉足輕重的角色。尤其是對于工業(yè)領(lǐng)域而言，更是如此?，F(xiàn)階段，我國已經(jīng)開采并利用了不同的資源，不過在其中占據(jù)核心地位的依然是煤礦資源。無論是冶煉或者供電等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、還是在民眾的日常生活中，都必須得到足夠煤炭資源的支撐。在開采煤礦資源的過程中，包括了諸多環(huán)節(jié)，有著相對復(fù)雜的生產(chǎn)流程，同時也伴隨著相應(yīng)的安全隱患。這就要求煤礦企業(yè)在展開實際作業(yè)前期，必須全面勘察礦區(qū)環(huán)境，對水文及地質(zhì)環(huán)境予以準(zhǔn)確評估，從而為后期開采作業(yè)的有序展開奠定基礎(chǔ)。

1 煤礦水文地質(zhì)勘探概述

所謂煤礦水文地質(zhì)勘探，指的是開采煤炭資源前期，全面勘察開采現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境的作業(yè)。在通常情況下，勘察人員會憑借不同的勘測技術(shù)與勘探形式，展開地質(zhì)及水文數(shù)據(jù)的獲取及評估工作。通過分析研究數(shù)據(jù)，可知在現(xiàn)階段得到了較為普遍應(yīng)用的技術(shù)是水文測井技術(shù)。

對于煤炭開采而言，通過合理應(yīng)用水文地質(zhì)勘探技術(shù)，能夠達到如下幾項目標(biāo)：①勘測礦井涌水量。實際開采煤炭前期，工作人員通過全面勘察地下水文情況，能夠獲取所需數(shù)據(jù)信息，并且在此基礎(chǔ)上對煤炭開采過程中的實際涌水量展開計算。如此，工作人員則能夠?qū)γ禾块_采效果予以準(zhǔn)確評估，進而確保作業(yè)方案能夠具備合理性，最終有效避免礦井涌水情況的發(fā)生。②尋找潛在風(fēng)險，科學(xué)防控。實際開采煤炭前期，工作人員通過全面勘測作業(yè)，能夠?qū)Φ刭|(zhì)環(huán)境信息予以充分了解。如此，一方面能夠為后期開采工作提供指引，確保礦坑排水設(shè)施布設(shè)具備科學(xué)性，另一方面也能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的成本控制工作。除此之外，為了實現(xiàn)更加準(zhǔn)確的勘察工作，煤礦公司管理人員與技術(shù)人員都必須有效控制勘察進度，并且準(zhǔn)確記錄包括地貌及地下水文等信息數(shù)據(jù)。而在開采煤炭的過程中，工作人員則必須嚴格遵從先探后掘的準(zhǔn)則，并且采用鉆探方式進行作業(yè)。特別需要注意的是，在勘察過程中，工作人員還必須積極應(yīng)用先進技術(shù)，并且對現(xiàn)有的勘測模式予以進一步優(yōu)化。最后，管理人員還應(yīng)該確保應(yīng)急處理預(yù)案能夠具備有效性，從而實現(xiàn)更高安全性的煤炭開采作業(yè)。③為煤礦開采提供科學(xué)的工程數(shù)據(jù)。展開開采煤炭的作業(yè)時，工作人員必須對開采場地信息予以全面了解，且不僅僅包括地下室含量信息，同時也包括地表水信息。唯有如此，才能避免礦區(qū)水源的浪費情況。通過合理應(yīng)用水文地質(zhì)勘探技術(shù)，工作人員則能夠全面評價開采場地環(huán)境信息，一方面使后期開采作業(yè)質(zhì)量得到大幅度提升，另一方面也能夠有效減少開采過程中的安全隱患。

除上述內(nèi)容之外，通過水文地質(zhì)勘探工作，工作人員還能夠確保所制定的煤炭開采計劃具備合理性，并且將煤炭開采過程中出現(xiàn)安全隱患的概率控制在最小限度內(nèi)，避免煤炭開采及工作人員受到安全威脅。不僅如此，通過水文地質(zhì)勘探，工作人員也能夠?qū)﹂_采場地附近地質(zhì)環(huán)境信息予以明確和采集，以此對后期煤炭開采作業(yè)中可能出現(xiàn)的安全隱患展開全面評估工作。得益于水文地質(zhì)勘探工作，工作人員則能夠有效收集礦區(qū)附近的水文數(shù)據(jù)，以此為給排水設(shè)備規(guī)劃工作提供指引。如此，則能夠在實現(xiàn)安全煤炭開采的同時，使開采成本得到有效控制。憑借水文地質(zhì)勘探工作，還能夠全面收集巷道地質(zhì)構(gòu)造，以及煤礦采空區(qū)積水等信息，以此指導(dǎo)后期的煤炭開采，最終為煤礦公司獲取更大的經(jīng)濟利益提供有效保障。然而，研究數(shù)據(jù)都表明，在煤礦公司進一步提升煤炭開采安全性的現(xiàn)階段，依然時常發(fā)生煤炭開采安全問題，在為煤礦公司帶來巨大經(jīng)濟損失的同時，也很可能損害工作人員的人身財產(chǎn)安全。

2 煤礦水文地質(zhì)勘探問題分析

在現(xiàn)階段，我國各地方政府以及煤礦公司都高度重視水文地質(zhì)勘探工作，而且對其重大意義予以了明確。然而，在相比于發(fā)達國家，我國水文地質(zhì)勘探工作依然缺乏先進性，具體表現(xiàn)為以下幾方面內(nèi)容。

2.1 缺乏完善的水文地質(zhì)勘探技術(shù)

雖然大部分煤礦公司已經(jīng)認識到了水文地質(zhì)勘探工作的重要性。然而，煤礦公司目前所應(yīng)用的水文地質(zhì)勘探技術(shù)依然缺乏完善性，已經(jīng)不再能完全符合我國煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際需要。而導(dǎo)致這一問題的主要因素這是長期執(zhí)行計劃經(jīng)濟體制。從20世紀(jì)80年代開始，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，需要大量煤礦資源的供應(yīng)。而促進了我國煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。部分煤礦公司在缺乏水文地質(zhì)勘探工作的情況下即展開煤炭開采作業(yè)，對水文地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展造成了較大阻礙。

2.2 沒有足夠重視煤礦水文勘探工作

考慮到水文地質(zhì)勘探作業(yè)必須得到一定資金與人力資源的支撐，因此部分煤礦公司出于成本控制的目的，將勘探作業(yè)進行簡化或者完全取消。而在小型煤礦開采作業(yè)中，上述問題表現(xiàn)得更為顯著，對水文地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了負面影響。

2.3 煤炭開采深度增加，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜性隨之增加

在現(xiàn)階段，由于煤炭開采的深度越來越大，工作人員則因此必須面對更具復(fù)雜性的水文及地質(zhì)環(huán)境。而在這種情況下，則往往會產(chǎn)生此前從未有過的問題，最終使得勘探工作難度相應(yīng)提升。

這就要求我國煤礦公司全面探究水文地質(zhì)勘探工作難點，并且對其勘探作業(yè)流程予以明確。同時，還應(yīng)該確保所選用的勘探技術(shù)能夠達到煤炭開采的具體要求，并且在此基礎(chǔ)上將先進技術(shù)引入到勘探作業(yè)之中，以此提升水文地質(zhì)勘探工作質(zhì)量及成效[1]。

2.4 水文地質(zhì)勘探存在斷層

通過分析現(xiàn)有的研究數(shù)據(jù)，可知相比于先進國家而言，我國水文地質(zhì)探測技術(shù)發(fā)展時間相對有限，而且目前并沒有得到較為普遍的應(yīng)用。目前，我國工業(yè)水平越來越高，對各項資源的需求越來越大，在推動煤礦產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展的同時，也使得作為我國核心資源的煤炭資源供應(yīng)壓力有所提升。而在這種背景下，我國專業(yè)水文地質(zhì)勘測人員表現(xiàn)出了供應(yīng)不足等問題。而人員不足增加了勘探作業(yè)的成本。這使得我國部分小型煤礦公司省去了勘探環(huán)節(jié)，而直接展開煤炭開采工作。如此，一方面會對后期開采作業(yè)的順利進行產(chǎn)生負面影響，另一方面也會使開采中的安全風(fēng)險大幅度增加。除此之外，也無助于水文地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展及革新，導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展停滯等問題[2]。

2.5 勘察探測工作成本大

眾所周知，在開發(fā)環(huán)境探測技術(shù)的過程中，工作人員必須具備專業(yè)能力及職業(yè)素養(yǎng)，并且投入相應(yīng)的先進設(shè)施。而在憑借先進儀器收集開采場地環(huán)境信息，以此輔助人工信息收集工作的情況下，則會大幅度提升勘探工作的成本。除此之外，在工作人員存在違規(guī)勘探行為的情況下，或者沒有嚴格遵守標(biāo)準(zhǔn)化的勘探工序，則很可能會導(dǎo)致礦井涌水問題，最終增加維護成本。

2.6 水文地質(zhì)條件變化、勘測難度增加

如今，世界各國都在不斷開采煤礦資源，使得接近地表的煤礦資源逐漸匱乏。這就要求煤礦公司必須展開更深地層的煤礦開采作業(yè)。而隨著深度的不同，水文地質(zhì)環(huán)境也有所不同，大幅度提升了勘探工作的難度。由此可見，研究人員必須對現(xiàn)有勘探技術(shù)予以進一步創(chuàng)新及優(yōu)化，以此提升現(xiàn)階段勘探工作的質(zhì)量及成效。

3 新興煤礦水文地質(zhì)勘探技術(shù)

3.1 鉆孔透視技術(shù)

避免煤礦開采過程中出現(xiàn)安全風(fēng)險是水文地質(zhì)勘探工作的主要意義。目前，大部分煤礦公司都應(yīng)用鉆探技術(shù)，并且取得了預(yù)期的成效。工作人員憑借鉆孔透視技術(shù)在巖層上打孔，以此作為無線電波的傳播路徑。布設(shè)無線電設(shè)備之后，則能夠?qū)o線電波反射到鉆孔之內(nèi)，以此憑借電波頻率及反射情況對地下含水層后者溶洞展開探究。如此，則能夠在很大程度上防止涌水等安全問題的發(fā)生，從而實現(xiàn)更高安全性的煤礦開采工作[3]。

圖1 鉆孔透視技術(shù)

3.2 y射線技術(shù)

在水文地質(zhì)勘探工作具備有效性的基礎(chǔ)上，則能夠確保礦區(qū)排水設(shè)施的合理運行，并且使煤礦開采效率得到進一步提升。通過分析研究數(shù)據(jù)，可知我國東部及西部是主要的煤礦蘊藏地區(qū)。然而，考慮到東部及西部的經(jīng)濟發(fā)展情況不同，因此需要選擇不同的水文地質(zhì)勘探技術(shù)。以y射線技術(shù)為例。y射線在接觸特定介質(zhì)之后，會有相應(yīng)的反射線產(chǎn)生。而不同地質(zhì)或者巖層所產(chǎn)生的反射線存在一定差異性。通過分析差異性，工作人員則能夠?qū)Φ叵滤畔⒂枰匀嬲莆?。目前，此項勘探技術(shù)往往被應(yīng)用于尋找水源工作。

3.3 電磁波瞬變技術(shù)

此項勘探技術(shù)在現(xiàn)階段往往被應(yīng)用在探測煤礦方位的工作之中。眾所周知，在時間發(fā)生改變的情況下，感應(yīng)磁場能量也會發(fā)生改變?；诖耍ぷ魅藛T會將控線框布設(shè)在地表，并且向地表發(fā)射階躍式電流。在電流中斷的情況下，則會產(chǎn)生感應(yīng)磁場。其存在時間越長，磁場能量則越小，工作人員則通過后者的波動對煤礦方位展開勘測?？紤]到巖層水含量和電阻率關(guān)系密切，且具體表現(xiàn)為隨著巖層水含量下降，電阻率隨之增加的現(xiàn)象，工作人員則能夠應(yīng)用此項技術(shù)對巖層密度或者水含量進行勘測工作，以此作為后期煤礦開采工作的指引。

3.4 流量測井勘探技術(shù)

此項勘探技術(shù)的發(fā)展時間較為有限，不過有著顯著的應(yīng)用優(yōu)點，其不僅僅表現(xiàn)為成本較低以及操控簡易等層面，同時也表現(xiàn)為效率較大等層面。考慮到在巖層斷面的水流量發(fā)生改變的情況下，其參數(shù)與水位數(shù)據(jù)也會隨之改變。因此，工作人員能夠憑借水流量的波動，獲取巖層滲透率或者水位波動等信息。在此基礎(chǔ)上，則能夠?qū)γ旱V層水含量予以準(zhǔn)確計算。除此之外，在掌握水流量信息的情況下，工作人員也能夠大幅度避免涌水等問題的發(fā)生。不過需要注意的是，此項勘探技術(shù)的應(yīng)用有著一定技術(shù)門檻，必須投入具備專業(yè)能力的工作人員以及計算機設(shè)備。

3.5 物探技術(shù)

得益于我國科技水平的不斷提升，已經(jīng)有更多先進的水文地質(zhì)煤礦勘測技術(shù)得到了有效應(yīng)用，其中就包括物探技術(shù)。在礦區(qū)勘探作業(yè)中，需要應(yīng)用以下幾種方法：①電磁波法，即為通過電磁反應(yīng)，實現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造的勘探工作。通過應(yīng)用這種方法，一方面提升勘探質(zhì)量，另一方面也能夠減少安全隱患。②三維地震法，即為通過將地面震動過程中收集的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息的方式，從而實現(xiàn)三維立體圖像的構(gòu)建，最終實現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造直觀展示的目標(biāo)。

4 結(jié)束語

通過上述分析可知，在開采煤礦資源的過程中，煤礦公司必須得到水文地質(zhì)勘探技術(shù)的有力支撐。特別是在現(xiàn)階段，我國社會和經(jīng)濟都在進一步發(fā)展，無論是煤礦開采規(guī)模、還是開采數(shù)量，都呈現(xiàn)出逐漸增長的態(tài)勢。因此，煤礦公司應(yīng)該重視水文地質(zhì)勘探技術(shù)的創(chuàng)新及利用問題，合理選擇針對性的勘探技術(shù)，以此提升勘探工作質(zhì)量，最終實現(xiàn)安全的煤礦開采作業(yè)。