煤礦水文地質勘探技術探討
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摘要：從勘探方法與局限性兩方面對傳統礦區水文地質勘探技術進行分析，幫助讀者明確傳統技術中需要完善的內容。重點探討綜合地質勘探技術適用范圍，以及功能實現的原理，應用微動測探技術能夠節省勘探所用時間，工作任務完成質量也會有明顯的提升。
1傳統水文地質勘探
1.1地質勘探方法。針對地下巖石性質以及水文情況展開的勘察任務，能夠幫助提升煤礦開采方案的科學性。水文勘察要從以下幾方面來進行：首先是是否發生過地質災害，通過觀察巖石層的斷裂情況能夠達到目標，地質災害對水文變化也存在一定影響，并且巖石斷裂區域在采礦階段需要采取安全加固措施。其次是判斷造成水文突變的因素，更全面的了解礦區的地質特征，便于采礦階段對基層滲透進行防治。地質深層的壓力也對水文情況影響嚴重，采礦時這一壓力會發生改變，因此在勘察階段就要計算出壓力控制范圍，確保采礦任務能夠高效進行。
1.2傳統方法的局限性。傳統的地質勘探技術中，只是通過鉆孔測量來判斷水文情況，雖然也能夠得出地下水文深度，但結果卻不具備全面性。工作人員只能借助這種方法來判斷巖石層的含水情況，并具體的區域并不能詳細了解，并且對人力資源需求量大，鉆探過程也會浪費很多時間。礦區基層的水文地質情況是不斷變化的，傳統技術手段勘探時間長，并不能實時的反應基層情況，因此不利于在水文勘察中使用。這種勘探技術使用與規模小并且基層地質結構簡單的煤礦區域，對于日漸增大的采礦需求，已經出現了落后現象。各類突水因素在突水過程中的作用相互交替變化，如：斷層導水型突水，構造的突水機理起到了主導作用，而底板破壞型突水，采礦動壓是突水的關鍵因素。因此，要防止底板突水，就必須對各類突水因素進行全面探查，才能有效的防止水害事故的發生。對水文地質條件的探查，采用單一的探查方法顯然是不夠的。
2采用綜合方式進行地質勘探
2.1采區地面地震勘探。在對采礦區域進行地質災害預測時，應用電子信息技術能夠有效提升結果的精準度。對基層巖石的破裂情況進行調查，并記錄測量得到的數據結果，這樣后續地質分析時也具備參考資料。礦區地面勘察是最先進行，通過觀察測量地面巖石結構，來判斷是否發生過嚴重的地震災害，以免影響到后續采礦任務的順利進行。地震勘探主要針對斷裂層來進行，通過測量數據的分析，以及斷面觀察，可以確定地震災害對地質層影響程度，并積極的探討解決方案，采礦時避開斷裂層開挖。同時本階段的主要工作也是進一步查明采區范圍內的小構造，包括落差5m左右的斷層、陷落柱和采空區的空間分布形態，根據采區銜接的要求，應提前布置實施。面物探方法較礦井物探方法施工簡單，探測效率也高，但受到地表條件的限制。在地表條件允許的前提下，三維高分辨率地震勘探技術是首選方法。
2.2微動測深勘查。微波振動來判斷斷裂層的深度，在新型勘探技術中常常會使用到，該技術在使用階段不會受到水文因素的干擾，能夠直接到達指定區域，并將結果反饋到系統中。在計算機系統中，會將反饋波形重新翻譯，以數據的形式出現。微動是一種在時間域和空間域都極不規則的震動現象。根據波動理論，微動記錄既包含有體波也包含有面波。由于在大多數情況下，微動的震源是在地表面或海底面，在微動中的面波成分相對于體波成分來說占絕對優勢，微動測深勘查方法就是利用這一占絕對優勢的面波來反演地下地質結構的方法。同時，依據觀測形式的不同微動測深探查主要分為以下幾種形式：1）單點勘查。單點勘查方式觀測臺陣，一般由兩個不同半徑的同心圓（內接正三角形）組成，在圓心和圓周上內接正三角形頂點處各設置一套微動觀測儀。這種觀測方式勘查深度與臺陣的大小成正比。根據勘查深度的要求，可采用由3個或3個以上不同半徑的同心圓組成觀測臺陣；2）測線勘查。在煤田勘查這種大面積勘探中，單點勘查已經不能滿足生產要求。可采用測線（剖面）觀測系統，獲得S波速度剖面成果圖。在測區內按一定間距布置這樣的測線，可實現二維微動測深勘探，并反演測區三維S波速度結構，結合鉆孔及其它地質資料，可進一步解釋速度異常區域的地質意義；3）平面探查。在礦區或者要求更精細的勘探，在儀器數量足夠多的情況下可采用平面觀測，并反演測區三維S波速度體，從而圈出速度異常體或者面。
2.3井下鉆探及綜合物探。在放水試驗對主要含水層的富水性達到宏觀控制（礦井、采區）的基礎上，對富水區的每一工作面，針對不同的條件，采用各種物探手段，探明局部導水構造、隔水層變薄帶及局部富水帶，再用少量的鉆探手段進一步驗證，有針對性的重點布置注漿改造、疏水降壓等治水工程。
1）井下直流電法透視：從大的范疇來說，井下直流電法透視仍屬于礦井直流電法。其目的是探測采煤工作面內部的導水構造、底板含水層的集中富水帶。許多礦區的研究和試驗證明，井下直流電法透視是探測水文地質異常區最為有效的物探方法之一。
2）TEM探測：瞬變電磁法（簡稱TEM），它是利用大功率的發射裝置向鋪設在地面的矩形線圈（或稱發射框）發送雙極性大電流，在電流開啟和關斷時，由于電磁感應作用產生電壓脈沖，電壓脈沖的衰減產生感應磁場（即一次磁場）。一次磁場隨著時間的推移，在地下介質中產生渦流。地下渦流的變化又生產二次磁場，由于不同地質體其電性特征存在差異，其二磁場的衰減亦存在差異。因此，通過研究二磁場的衰減規律，可達到推測、分析地下地質異常體的目的。TEM探測可以探測不同高程的相對富水區，以便有針對性的采取防治水措施。
3）彈性波CT：即地震層析成相技術，可以推測主要構造的發育情況，但由于該項技術起步比較晚，還有待于進一步完善提高。
4）瑞利波：利用瑞利波探測技術可以對掘進巷道前方的地質異常體，特別是斷裂構造進行超前探查，預防突遇斷層出水。該項技術對于探測前方構造效果較好。
煤礦開采水文地質勘探技術的發展方向是將地球物理方法、基礎水文地質勘探手段與地理信息系統技術進行有機結合。利用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等多元數據，查明采區內斷層分布、煤層埋藏深度與厚度、巖溶裂隙發育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統作為平臺建立礦井多元信息集成系統，把三維地震、瞬變電磁、礦井物探、構造地質、水文地質等多元信息進行復合、綜合分析后建立預測與評價模型，實現地質資料的信息化、數字化和可視化，為開采水文地質條件的快速評價、生產水文地質工作的動態管理、突發性水文地質災害應變對策的制定提供技術支撐。
參考文獻
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作者：劉蘊鋒1梁德龍2 單位：1.黑龍江省煤田地質勘察院；2.黑龍江省煤田地質勘察院
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