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煤矿水文地质勘探问题的研究

煤矿水文地质勘探问题的研究

摘要:叙述了煤矿水文地质的分类,分析了当前煤矿水文地质勘探存在的突出问题,提出了优化煤矿水文地质勘探问题的可行性措施。

关键词:煤矿企业;水文地质;勘探技术;问题与措施

0引言

水文地质勘探工作在保证煤矿作业安全、提高煤矿生产效率方面发挥了重要作用。2016年7月,山西晋城一煤矿公司发生透水事故,当班下井的42人中,有11人被困井下,经过紧张的救援工作后,虽然受困人员全部解救,但由此也造成巨额的经济损失。事后调查发现,该公司盲目进行开采,没有及时开展水文地质勘探工作,导致地下水位升降失调,引发岩土收缩,最终酿成事故。本文首先分析了煤矿水文地质的类型,随后指出了现阶段水文地质勘探中存在的突出问题,最后结合实际工作经验,提出了几点有针对性的改善建议。

1煤矿水文地质的分类

1.1地下水

地下水主要分布在矿区含水层,综合考虑含水层的自身结构、理化性质、岩性组合,可将含水层的地下水分为四部分:a)散层孔隙含水层。在含水层的上表层,由于直接接触地下水,受地下水中矿物质和盐类成分的腐蚀影响,使得上表层出现孔状腐蚀现象。上表层厚度较小,经过长期腐蚀作用,会形成许多孔隙,属于弱含水层;b)岩溶裂隙含水层。地下水从散层孔隙中继续向下渗漏,并在渗透过程中溶解碳酸盐,导致岩溶裂隙含水层的水质呈现出高度矿化;c)岩溶裂隙含水带。该含水层的地质较为疏松,岩层孔隙发育,能储存大量矿化地下水;d)二叠系裂隙含水层。该部分地下水占据整个矿区地下水的80%以上,也是水文地质勘探的重点区域[1]。

1.2断层水

顾名思义,断层水就是矿区地质因外部环境因素(地震、沉降等)突然改变,破坏了原本正常的地下水流动路径,而在断层部位出现积水。部分矿区的地质断层具有较强的隐蔽性,如果煤矿企业没有定期进行水文地质勘探,不能及时发现断层问题,就会在断层处出现地下水截流现象,进而给煤矿安全构成威胁。

2当前煤矿水文地质勘探存在的突出问题

2.1煤矿企业对勘探工作的重要性认识不足

a)煤炭作为不可再生资源,随着开采时间的增加,开采难度上升,企业为了获取更多的经济利润,必然会增加开采量;b)受世界性能源危机的影响,国内煤炭市场的竞争形势日趋激烈,煤矿企业要想在激烈的行业竞争中实现生存和发展,也必须将有限的资源转化为利润。受这两方面因素影响,许多煤矿企业都将工作重点放在控制成本、提高效益上,而不关注水文地质的勘探工作。客观来说,水文地质勘探工作伴随于煤矿企业生产经营的全过程,开展勘探工作,必然要在勘探设备、技术、人员等方面花费一定量的资金,这也使得部分煤矿企业的管理人员,有意识地躲避水文地质勘探工作。在这种情况下,虽然煤矿企业节省了资金,但所带来的潜在危害是巨大的。

2.2地质破坏引发的勘探问题

为了实现对煤矿资源的合理利用,保证企业的平稳、持续运行,煤矿企业会定期制定勘探规划,确定勘探任务。但部分企业盲目追求经济效益,超量开采问题严重。不仅使矿区周边自然环境受到了破坏,引发了生态问题,而且还造成了地表沉降、基坑突涌、地下水位失调等现象,给矿区正常的水文地质状态造成了干扰。此外,由于煤矿开采的盲目性,导致地下水稳的分布呈现出散乱和无序状态,这也给地质水文勘探增加了难度。

2.3勘探工作不断面临新压力

随着煤矿开采年限的增加,煤矿水文地质问题也会越来越多,例如煤矿突水、出砂、盐渍化等。这些问题的存在,一方面使得正常的煤矿开采工作受到了严重干扰,另一方面也给传统的煤矿水文地质勘探带来了新挑战。例如,当表层煤炭开采完后,就需不断地增加开采深度,而随着开采深度的增加,煤矿地质环境也会更加复杂和多样,矿井内部的给水、排水工作难度也相应增加,如果煤矿企业不能及时进行防治,就很可能引发矿井事故。因此,如何协调好煤矿水文地质勘探和煤矿企业生产经营之间的关系,是现阶段煤矿企业要解决的首要问题[2]。

3优化煤矿水文地质勘探问题的可行性措施

3.1明确勘探范围制定勘探原则

理论上来说,由于地下水具有流动性,煤矿水文地质勘探的范围应包括矿井及其周边区域。但考虑到煤矿企业生产工作的影响,可有选择性地划定勘探范围,在保证水文地质勘探工作正常进行的同时,不影响煤矿企业的生产作业。此外,水文地质勘探工作对于勘探结果的精确性要求较高,加上勘探工作本身的技术性极强,因此在勘探工作开始之前,必须要制定详细的勘探计划和明确的勘探原则。例如,勘探过程中要坚持科学性原则,严格按照行业准则开展水文地质勘探工作,并将所获取的勘探数据进行如实记录,以便于为后期进行决策、分析提供事实依据。

3.2综合勘探手段实行勘探结果评价

为了提高煤矿水文地质勘探的有效性和准确性,建议综合水文地质勘探手段进行系统分析,进而提高煤矿水文地质勘探的水平。同时,建立与实行煤矿水文地质勘探的结果评价,运用现代化理论和技术对煤矿水文地质勘探结果进行公平、公正、客观的评价,以此达到监督的目的,促进煤矿水文地质勘探发挥有效的作用。近年来,国内已有部分大型煤矿企业开始施行勘探结果评价措施,并通过主动加强对外合作的方式,引进了一套较为完善的评价体系,并在实际应用中取得了良好效果[3]。

3.3采用多样性勘探方法和新勘探技术

a)钻探技术。该项技术是煤矿勘探工作中常用到的一种技术方法。在实际勘探中,借助钻探技术能准确掌握地质状况,从而有效开展后续工作事宜。根据煤矿存在的区域不同,还可以合理选择不同的钻探技术,例如,在干旱地区进行煤炭开采可借助泡沫钻进与空气反循环技术,而在泥灰岩层及碳酸岩层等地区,使用钻探技术却会导致意外发生,所以在这些地区勘探前还要进行钻孔结构分析,加强该项技术的研究;b)3S技术。这项技术是经过整合GPS(全球定位系统)、RS(遥感)、GIS(地理信息系统)技术而成。3S技术在水文地质勘探中的应用优势主要体现在:(a)加快了勘探速率,减轻了工作压力。以往的水文地质勘探,往往需要勘探人员野外作业,不仅工作条件艰苦,且勘探效率较低。运用3S技术后,可大大减轻工作压力;(b)提高了勘探结果的精确性。3S技术借助于计算机,能实现勘探技术的整理、计算,保证了计算速率和勘探精度。

4结语

对于煤矿企业来说,不仅要追求市场经济效益,而且要兼顾生态保护和作业安全。近年来因水文地质勘探工作得不到及时开展,引发了多起矿井事故,给煤炭企业的管理人员敲响了警钟。在今后工作中,必须要树立管理意识和责任意识,并以实际行动保质保量地完成水文地质勘探工作,在确保企业生产和人员安全的同时,提升煤矿企业的市场竞争力。

参考文献:

[1]王春华,李文杰.基于GIS技术的煤矿水文地质信息管理与水害预警系统[J].中国矿业大学学报,2013(7):164-165.

[2]蔡舍锐,朱宗奎.陕北煤炭大规模开采含隔水层结构变异及水资源动态研究[J].中国矿业工程,2014(21):131-133.

[3]林魁刚,高兴伟.岩溶水碳酸钙饱和指数分析在岩溶水文地质勘查中的应用———以恩口煤矿区深部水文地质勘探为例[J].中国矿业大学学报,2015(13):109-111.

作者:冯文文 单位:山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局