分析煤矿水文地质问题及勘探技术方法论文
我国的煤炭资源分布十分广泛,各区域的经济水平又有很大的差异性,我国煤炭资源与水资源大致呈现逆向分布的状况。90%以上的煤炭资源都集中在我国的北方地区,例如我国的晋陕蒙宁地区就占有全国煤炭资源的68%。随着我国经济的不断发展,煤炭资源的消耗量逐年增加。它作为我国的基础能源在经济发展中起着举足轻重的作用,根据我国发改委对煤炭企业的发展预测,2020年我国的煤炭需求量将达到29—30亿t。煤炭的高位运行,使得煤田(矿)水文地质问题更加突出。
一、我国煤田(矿)水文地质问题
我国的煤炭资源面临的最主要的水文地质问题就是“东部水害,西部水荒”。目前煤矿水文地质问题大概可以分为以下几个方面:
1.煤炭建设水资源保障能力不足
我国的煤炭资源和水资源呈现出逆向分布的状况,拥有我国90%煤炭资源的北方地方水之源拥有量只占全国的30%,而我国晋、陕、蒙、宁四省也虽然拥有全国68%的煤炭资源,但是地下水资源只占了全国水资源的6.87%,作为煤炭资源大省的山西,人均水资源量仅为381m3,与国际标准的人均占水量500 m3相差甚远,为了满足我国能源基础建设的用水需要,到2006年为止,山西省的地下水年用水量已经达到40亿m3,占全省总用水量的61.5%。
2.矿井水害威胁影响煤矿安全生产和服务年限
我国的煤矿水文地质情况比较复杂,主要出现的问题多以底板奥灰水、老空水等水害为主。随着我国东部和中部地区的浅层煤炭资源日益枯竭,煤炭地质勘察与煤矿生产向深部延伸已成必然趋势。根据我国地质总局编制的十一五规划报告研究显示:对下组媒的'开采受到的问题主要是由于底部岩溶水的侵害。据不完全统计,超过200亿t以上的煤炭资源受到不同程度的岩溶水的侵害。
在我国的重点煤矿中,水文地质比较复杂的矿井占总量的27%,比较简单的占到34%。随着对矿井开采深度的不断增加,水害事故越来越频发,在特大煤矿事故中,水害事故是仅次于瓦斯事故的第二大生产安全杀手。
3.矿区水环境问题突出
由于煤矿区对生活用水的需要不仅增加了对煤炭的开采成本,也很大程度上影响了矿区水文地质的环境。随着地下水位的越来越低,导致浅层的含水层被疏干,地面也由于采矿和抽水等原因容易引发倒塌现象,加深了煤矿区的灾情。使得原本干旱缺水的煤矿区变得更加艰难,由此引发的对生态平衡的破坏让自然环境变得十分脆弱。因此环境和水资源已经成为制约我国西部煤炭区发展的重要“瓶颈”。
二、煤田水文地质研究内容
根据综上所述,要解决我国煤矿水文地质问题除了要对基本的水文地质环境进程研究分析之外,还需要注意以下几个方面:
1.合理开发利用矿区供水水源
解决煤矿水文地质问题的关键点就是供水问题。由于我煤层的地貌特征比较独特,大部分煤矿区的水资源都比较匮乏,因此水源供水问题就成了比较突出了对象,尤其对于我国干旱半干旱的西部地区来说,虽然煤炭资源丰富,但是生态环境十分的脆弱,一方面,供水困难是制约煤矿区发展的重要因素,另一方面,煤矿区要想安全的开采煤矿就需要进行大量的排水工作,要解决这个排与供的矛盾是目前大多数的煤矿区所面临的难点之一。如何将煤矿区中水资源的排与供结合起来,综合利用,是日后实现煤矿业可持续发展的重要内容与目标。
2.矿井防治水技术研究
解决煤矿水害的办法有很多种,比如顶板突水、底板突水、断层突水、采空区塌陷突水、岩溶陷落柱突水、地表水直接溃水等等。我们要根据煤矿区的水文地质特征,采取旨在保障煤矿生产安全的先进性适用水文地质预测评价研究与各种勘探技术方法。
三、煤田水文地质技术方法
1.综合物探技术方法
以电法勘探和地震相结合的物探法为解决煤矿水文地质问题提供一种又快又经济的勘探方法。煤矿采区物探一种是用研究电法勘探研究奥灰水、测区内砂岩水的赋存情况、结合地震勘探解释出的构造成果,以更进一步解释构造的导水性及压盖隔水层厚度。二是采用矿区高分辨率三维地震数据体结合已有钻孔资料,对采区的目的层构造进行分析、解释,建立一套完整的立体构造图像。近年来,音频电穿透探测技术、瑞利波探测技术、地震槽波探测技术等井下超前物探方法也逐步在生产中得到应用。
2.地下水化学及同位素研究
地下水化学是研究煤矿水文地质学的科学基础,与人类生活的自然环境有着密切的关系,对生态平衡起着至关重要的作用,随着我国在检测技术方面的发展,同位素的应用和研究在研究水文地质学领域起到了越来越广泛的应用,也成为了水文地球化学中有效的手段。同位素方法不仅可以分析地下水形成的原因,分析其起源、埋藏、质与量之间的变化等其他形成地下水的因素,通过数据分析与对比判定目前地下水的种补给来源的比例、补给来源、补给区位置高度、补给强度的高低、测定地下水年龄、补给区位置高度以及地下水的流向和流速等实际应用问题。
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