水利水電工程師:淺析煤田水文地質勘探


一、煤田水文地質勘探的目的
水文地質勘探是研究水文地質條件的主要手段,它是在水文地質測繪的基礎上進行的,是以揭露和探明深部水文地質條件為目的的工作。在實際工作中,應根據勘探區的水文地質勘探類型,結合地貌、自然地理條件,合理地選擇鉆探、地球物理勘探、淺井、坑探等多種勘探手段,以查明礦井開采的水文地質條件。
二、水文地質環境對礦區安全的重要性
1.水文地質環境與礦區安全的聯系
因為礦區作業需要地下操作的特殊性,礦區安全事故近幾年來頻頻發生。究其原因,這與沒有在礦區開挖之間對礦區的水文地質環境進行全面勘測和調查分不開關系。礦區作業是一項復雜的開挖工程,因為其經常在地下進行,如果不了解當地的水文地質環境情況就對其進行盲目開挖,極易出現透水事故,對礦區的安全產生很大的威脅。礦區的水文地質環境和礦區的安全息息相關,礦區的水文地質環境為安全的礦區作業提供事實依據,對礦區的安全具有深刻的影響力。
2.勘察水文地質環境的必要性
水文地質環境影響礦區的安全生產,因此對礦區的水文地質環境做好勘查工作具有重要的意義,但是在實際的礦區安全檢測中,水文地質環境的勘察容易被忽視,這是因為勘察結果中的水文參數很少直接被引用參考,所以勘察人員很少對礦區水文地質環境進行深入性和投入性的勘察,但是正是由于這種勘察工作中的盲點,致使地下水引發嚴重的巖土危害,甚至造成不可估量的惡劣后果。因此,對礦區的水文地質的勘測應加大重視力度,嚴格控制實際勘察中的數據信息的完整性和真實性,提出及時的規避安全隱患的有效措施,只有這樣,礦區的安全生產才能得到保障。
三、煤礦生產中主要的水文地質問題
水文地質條件作為煤礦生產的關鍵影響因素,一直是煤礦勘探工作中的重點內容,工作人員要想保證各項生產活動的順利進行,就必須立足于水文地質條件相關問題對于煤礦生產的影響,做好對于煤礦水文來源與影響的具體表現等問題的深入把握。下面就具體地對煤礦生產中的水文來源類型及具體問題兩個問題加以分析:
1.水文來源的具體類型
(1)地表水與斷層水
自然界中各種形式的降雨、植被鎖水、灌溉用水、江河湖泊涌流等,均為煤礦地表水的來源,但是,這些水源在深層煤礦的補給水源中僅占很少一部分,一般不作為研究主要對象。斷層水存在于煤礦區的斷層部位,會影響到地下水的流向與補給、排泄狀況,在進行勘探時,一般需要通過地面調查或者鉆孔勘察,來判定其分布狀況,某些礦區中斷層地質較少,只有一些未層裸露于地表的盲小斷層及已查明的地表層。
(2)地下水
煤礦工作者以巖性組合及其特征、水力性質等因素作為依據,將礦區內的各個含水層劃分為以下幾個部分,即:散層孔隙、巖溶裂隙、二疊系裂隙的含水層,以及巖溶裂隙、二疊系同中巖溶水較強的含水帶。以散層孔隙中的含水層及巖溶裂隙中的含水帶的地下水狀況為例,散層孔隙中的含水層主要是由碎石土、砂粘土等組成,含水層厚度不大,且富水性較弱,屬于弱含水層,而巖溶裂隙中的含水帶,主要由燧石灰巖、硅質層構成,約有33m的厚度,但其裂隙多呈現蜂窩或者是海綿狀溶蝕孔,存在明顯的水蝕狀況,該層中.水量的消耗及滲漏問題較為嚴重,上部地層及水位的變化較為顯著。
2.礦區主要水文地質現狀
煤礦生產工作所受到的水文地質狀況的影響,主要表現為三個大的方面,即:礦區水源不足以維持正常生產、礦井地質受水害影響嚴重、礦區的環境污染,在進行勘探工作時,主要便以這三個方面的問題為切入點。
(1)礦區水源不足以維持正常生產
在我國,煤炭資源的分布與水資源分布大致呈現相反方向,占據全國90%煤炭資源的北方地區,其地下水含量僅占全國的30%,而山西、陜西、內蒙、寧夏四個重要煤炭資源分布區所占的水資源更少,在全國地下水源含量中約占6.78%,各主要煤礦區域水源嚴重缺乏。據某項統計數據顯示,我國大型的煤礦生產基地每天所需的總水量均在296方以上,而當前實際供水的能力僅僅為每天152方左右,煤礦生產工作呈現出嚴重缺水的問題,礦區水文狀況難以為煤礦生產提供堅實的保障。
(2)礦井地質受水害影響嚴重
目前,我國重點煤礦區域中的礦井,約有27%存在于復雜的水文地質環境中,國家500多個大型煤礦生產區域均深受水害的威脅。而且,新時期,礦井開采深度的不斷增加,使得其水害問題進一步加劇,嚴重破壞了礦區生產工作的順利實施。以我國華北地區為例,該地區約有160億t的煤炭資源分布于底板承壓水的地質環境中,礦區生產工作受底部溶巖水的影響極其嚴重。
(3)礦區的環境污染
煤礦生產活動的開展,會產生大批的井下排水、生活用水等,這些水的隨意排放,不僅會嚴重影響礦區原有的水文地質環境,使礦區的地下水位降低,礦區的淺層含水層被疏干,導致礦區呈現出塌陷或大旱等水文地質問題。而且,排出的水資源中含有未經處理的存在化學物質的臟污水,使得周圍居民生命健康及農業生產活動等飽受影響,同時,水資源的不合理排放,也使得煤礦生產工作在水資源方面的開采成本大幅度提升。
四、針對地下水問題的應對措施
1.加大對水文地質問題的重視程度
在地質勘查過程中,除對水文地質問題進行研究,還要將與巖土有關的水文地質問題放在重點的位置進行分析,地質勘查中需要從自然地理條件看,水文地質勘察中的自然地理條件包括氣象水文特征和地形地貌等內容,其中前者主要應該包括工程地區的季風情況以及氣候的濕潤程度等;而后者主要包括工程所在區域的基本特征,以及地形的平坦開闊程度、地貌的侵蝕情況以及地表堆積物情況等分析。
2.建立完善的評價機制
對地下水位的評價機制不斷進行更新和完善,適應水文地質勘察工作的需要,控制地下水位的變化,降低對建筑物的影響。所以進行水文地質勘查的時候,要根據不同的情況采取不同的解決措施,分析地下水的影響和作用,對地下水存在的問題做出提前預測和預防。
3.重視對水理性質的測試和研究
水文地質勘察工作中,巖土的水理性質會對勘察工作造成一定的影響,是巖土和地下水的相互作用下顯示的性質,包括容水性、持水性和透水性等,與巖士的固態、液態和氣態特征緊密相關。一般的水質頻率是每年進行兩次采樣,分別在地下水的枯水期和豐水期進行。按照具體的情況,可以適當的對采樣次數進行增加,在了解水質變化規律后,也可以1-2年進行一次采樣。在巖土體中的地下水有很多種類,可以根據埋藏條件的不同劃分為:上層滯水、潛水和承壓水;按含水層不同的空隙性質劃分孔隙水、裂隙水和巖溶水。地下水形式的不同,對水理性質的影響也不同。對水理性質的數據進行測試分析,可以在水文勘察的工程中,對地下水水位和水量的變化提供基礎設計依據。
五、結語
為了促進水文地質勘測工作的穩定運行,我們要針對水文地質勘察工作中地下水存在的問題展開分析,加強地下水在水文地質勘查工作中的重視,對造成問題的影響因素進行信息收集和分析,結合勘察地區和建筑工程的實際情況,制定相應的解決措施,保證水文地質勘察工作的真實有效,以促進其建筑物的穩定性的提高,促進工程的進行和發展。
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