煤矿水文地质勘探现状与新工艺探析

引言

随着我国煤矿行业的不断发展,开采深度越来越深。所面临的开采环境也日益复杂。虽然开采技术水平有一定的提高。使生产的安全性和工作效率得到了大大提升。但开采难度依然很大。煤炭作为我国能源体系的重要支柱，其安全高效开采对保障国家能源安全意义重大。复杂的水文地质条件一直是制约煤矿安全生产的关键因素，透水、突水等灾害频发，严重威胁矿工生命安全与企业经济效益。精准、高效的水文地质勘探成为煤矿开采的必要前提。

一、煤矿水文地质勘探概述

1.1 煤矿水文地质条件特点

煤矿水文地质条件受地质构造、岩性组合及区域水文背景共同影响，呈现显著复杂性与独特性。在含水层分布上，煤层顶板砂岩含水层、底板岩溶含水层及断层破碎带含水带是主要威胁源，如华北煤田奥陶系灰岩含水层富水性强，易引发突水事故；而西北地区侏罗系煤田多受风积沙含水层影响，渗透系数高，加剧矿井涌水风险。地下水运动规律受褶皱、断层等构造控制，常形成局部强径流带，例如山东某矿曾因未探明隐伏断层导水性，导致工作面突水，淹没整个采区。

1.2 水文地质勘探目的与任务

水文地质勘探以保障煤矿安全生产为核心目标，需实现三大关键任务：查明矿区水文地质条件，通过系统划分含水层、隔水层，测定渗透系数、水位等参数，构建地下水循环模型。预测矿坑涌水量，运用数值模拟、比拟法等手段，量化开采各阶段的涌水量变化，为排水系统设计提供依据。评估突水风险，识别断层、陷落柱等导水构造，分析含水层与煤层间距、水压等因素，划定高风险区域。

二、煤矿水文地质勘探现状分析

2.1 政策制度与行业重视程度

煤矿水文地质勘探领域的政策制度尚不完善。监管力度不足，部分地区对勘探工作的规范检查流于形式，未能严格督促企业遵循勘探流程。勘探标准不统一，不同地区、不同规模煤矿采用的勘探规范存在差异，这导致勘探数据缺乏可比性与系统性，不利于行业整体发展。从行业重视程度来看，许多煤矿企业未充分意识到水文地质勘探对安全生产与长远效益的关键作用。在追求产量与经济效益的驱使下，部分企业对勘探投入吝啬，削减勘探预算，致使设备老化、技术人员流失。勘探工作多外包且质量把控不严，甚至有些企业在未全面掌握水文地质条件时便盲目开工，为后续开采埋下严重安全隐患。

2.2 传统勘探技术局限

钻探设备陈旧老化问题普遍，许多煤矿仍在使用服役超 10 年的设备，其钻探效率低、精度差，难以满足深部、复杂地质勘探需求。钻孔布置缺乏科学规划，常出现钻孔间距不合理、深度不足等情况，无法全面获取地层水文信息。在某复杂构造煤矿区，因钻孔布置稀疏，遗漏了一条关键导水断层，开采时引发突水事故，造成巨大损失。电法、地震法等传统物探技术受地质条件干扰显著。在高电阻率地层，电法勘探信号易失真，难以准确识别含水层位置与富水性；而地震法在地形起伏大、地质结构复杂区域，分辨率急剧下降，对微小构造及薄层含水层探测效果不佳，探测深度也常受限，难以满足深部开采勘探需求。化探技术检测指标较为单一，多侧重于水质化学成分分析，对地下水动态变化、与周边环境相互作用等复杂信息获取不足。

2.3 勘探技术人员素质问题

行业缺少专门人才。高校没有设置相关专业，培养人才数量及质量均不能胜任本行业的发展，企业在行业中无法留住人才，不能吸引人才，往往企业工资偏低，且一线工作的环境艰辛，致使人才流失严重。一线施工操作技术不够精准，很多一线员工仅仅经过简单培训，对高端勘探技术及设备并不熟练，在新技术应用过程中，经常造成瞬变电磁法、三维地震勘探时的资料采集错误以及分析不准，使勘探结果的精准性和可靠性受到重大影响，从而无法高效率地进行勘探以及对其进行创新。

三、煤矿水文地质勘探新工艺

3.1 地球物理勘探新工艺

近年来，瞬变电磁法(TEM)和音频大地电磁测深法(AMT)是两种新型的地球物理勘探方法，在煤矿水文地质勘探方面又有新的突破。瞬变电磁法TEM 是通过脉冲电流场与瞬变电磁场的变化，在地下介质中激发瞬变电磁场，通过接收信号进而获得地下地质结构信息以及水文信息。AMT 是一种适用于研究深部地层水文地质结构的地球物理勘探新技术，它是利用天然的交变电磁场，并且通过获得地下不同层位的电阻率进而揭示深部含水构造等地质信息，对煤矿深部的开采区域进行合理的设计。

3.2 钻探新工艺

新钻探技术提高钻探施工效率与效率。定向钻探技术通过随钻测斜、导向技术，可以钻杆按照预定方向钻进，使钻探工作直射目标，对复杂岩层地势，可避开坚硬岩石，到达高含量含水层，取得水文地质情况。随钻测斜技术(MWD)通过随钻测量技术、方位、钻进轨迹、倾角等钻探工作相关数据实时监测钻进信息，在钻探工程中，可以使钻孔钻探按照设计方向继续前进，并可测量地层压力、温度等物理特征，可以实时取得一些水文地质信息，增强钻探施工的可控性和安全性。

3.3 水文地质试验新工艺

新的水文地质试验方法实现含水层参数测定。单孔抽水试验难以满足实际需求，因此，采用“群孔抽水”的新工艺可以进行多孔井抽水，在实际开采状态下模拟对煤层抽排水，并实现含水层渗透系数、导水系数的测定，为矿井涌水量的评价及排水设施设计提供了依据，例如，河南某煤矿进行水文地质单孔抽水试验，可为某地合理开发和利用地下水、防治矿井水灾提供技术依据。示踪试验对地下水投放一定量的示踪剂，测出示踪剂的流动历程以及其速度，反应地下水的补给、径流、排泄关系，可分析矿井水文地质条件，制定具体防治矿井水水害措施的基础。

3.4 信息技术在勘探中的应用

煤矿水文地质勘查信息化技术的发展。通过采用信息技术，将煤矿各种水文地质数据结合起来，建立可视化数据管理与空间数据分析的地理信息系统（简称 GIS），能够直观地表现各类含水层及流向上变化情况等，在处理和分析方面更好地提高其管理能力。数字化地质建模将水文地质的地质资料模型生成为各种形象的三维模型，直观形象地展示煤矿的地质及水文地质现象，为煤矿水文地质勘查的勘查工作人员提供有效的直观信息。

结语

煤矿水文地质勘探的发展直接关系到煤炭资源安全高效开采。当前，尽管传统勘探技术局限与管理短板仍存，但瞬变电磁法、三维建模等新工艺已展现显著优势，有效提升了勘探精度与效率。需进一步强化政策引导，加大技术研发投入，推动产学研深度融合，加速新技术的推广应用。完善人才培养体系，以技术创新与人才支撑双轮驱动，助力煤矿水文地质勘探向智能化、精准化迈进。

参考文献

[1]程孝兵.瞬变电磁法在某矿井水文地质勘探中的应用[J].煤,2011,20(12):15-19.

[2]魏玉龙.浅谈水文地质勘探在煤矿生产的研究现状[J].冶金管理,2020,(05):121-122.