矿山水文地质工程钻探关键技术研究

矿山水文地质工程钻探关键技术研究

张春雨

唐山开滦建设（集团）有限责任公司 河北 唐山 063000

摘要：在现在社会国家经济建设稳步向前的情况下，对于矿产资源的需求是更多的，在这样一种大环境下，做好矿山开采工作显得十分关键。与其他开采矿物与其他资源开采一样，矿山的开采也是一项非常复杂的工作。如不对开采过程进行合理控制，不仅会对周围的自然环境造成破坏，也会严重影响整个工作进行过程当中相关人员的人身安全。

关键词：矿区；水文地质钻探；关键技术

引言

水文地质研究在煤矿地质工程勘察中主要是基于地下水地缘分布特征以及状态展开全方位分析，明确地下水运行情况，对地下水结构进行全面研究，并根据水文地质勘探结果来预防煤矿开采对附近生态环境造成的影响，消除多种危险因素。并且通过水文地质勘探可为水文地质研究相关部门提供数据资料依据，避免施工过程中出现随意性与盲目性。但在具体工作开展中水文地质勘探仍存在诸多问题，故而应对水文地质问题展开较深入的研究，保证煤矿开采工作可顺利推进。

1矿山物理勘探的基本现状

我国的地球物理勘探技术始于1920年，此时中国地球物理学进入快速发展阶段，1950年，新中国地球物理勘探开始利用磁电法在各个区域勘探铁矿。1950年代和1970年代是地球物理勘探行业快速发展的阶段，地质部门相继成立了地球物理勘探队伍。这一时期发现了大量的浅层矿山。这些矿山是第一批地方物探的试验点，基本覆盖了全国。1980年和1990年初期，第一次区域物探完成，物探逐渐转向地表矿物的勘探。这一时期为我国地球物理勘探的黄金时代，在改革开放的初期阶段，我国引进了大量先进的勘探设备。研究了物探的新方法和新技术，因此这一阶段我国的矿山物理探采技术进步飞快，这一时期也是地球物理勘探数据处理快速发展的阶段。为实现飞跃，需要将现有的地球物理方法系统化和集成化。1990年随着我国改革的不断深入，地质勘探机构开始逐步向多元化、市场化转型，整个国内的矿业市场停滞不前。然而，地球物理勘探工作显示，这一时期发现了许多重要的矿床。自2003年以来，随着全国矿业市场的回暖和国务院地质工作会议的召开，进入了地质勘查的春天，出现了多种新方法，物理勘探也发展的越来越好。

2矿山水文地质工程钻探关键技术

2.1提取矿山开采区地层结构特征

提取矿山开采区地层结构特点，分析矿山开采区地层结构类型、地层裂缝、地层岩浆活跃程度以及地层岩性特征。不同类型的地质结构孕育出不同水文地质条件，地层下的水文地质可以分为不同类型的水文地质单元，也称之为地下水循环系统，水文地质单元中有含水层和隔水层，在矿产资源开采过程中需要对开采矿产资源开采层与含水层和隔水层之间的关系进行分析，观察开采层所处的位置。矿山开采区可能存在同种类型的水文地质单元，也可能存在不同类型的水文地质单元，跨越多个水文地质单元的矿区开采难度比跨越单个水文地质单元的矿区开采难度大。由于开采过程中没有准确了解矿山水文地质条件，会造成一定的矿井水害，矿井水害可以分为大气降水水害、地表水害、顶板水害、地板水害和贯通型水害。大气降水水害主要影响露天矿，受大气降水威胁。地表水害，矿山开采区受地表湖水、海水、水库渗透和地表采矿塌陷区积水威胁，塌陷区积水较普遍存在。顶板水害可以细分为单层水害、组合型水害和离层水水害，贯通型水害可以细分为断层水害、陷落柱水害、岩溶塌陷水害、钻孔水害，不同类型水害，所受到的威胁因素不同，矿山开采区水害会降低开采效率，威胁开采人员安全。根据水文地质条件严格防控矿山开采区的水害问题，保护和利用有效的水文地质结构，提供矿产资源发育场所，加大改造含水层结构和加固隔水层，改变地下水渗流状态。

2.2使用3S技术

煤矿水文地质勘探有必要引进3S技术，该技术是依靠地理信息、遥感、全球定位三类技术来使计算机设备和不同基础设施整合，对水文地质数据信息展开自动化搜索记录，从而让相关人员明确有无水文地质问题，再根据情况制定解决方案。但是3S技术对操作者的专业技能要求相当高，只有具备扎实业务能力才能高质量地完成勘探任务。

2.3更新技术

从施工流程起到的基本作用来看，水文地质勘测钻孔钻探中的钻孔工作进行的根本目的就是为了对地下水各项参数有一个全面准确的把握，要对于技术进行更新，对技术进行明确。因为只有掌握相关参数，才能方便进行工作。矿区的开采与地下水之间的联系是非常紧密的，如果没有良好地掌握地下水分布规律，了解地下水各项参数，而盲目进行开采工作，很容易导致整个开采工作出现较大的安全事故[9]。掌握了地下水分布规律之后，就能够有效地在开展过程中避开这些水源，做好资源开采，还实现了自然环境的协调一致这一大重要条件。上文已经提到过传统的水文地质钻探工作，由于钻孔的直径较小，钻孔的数量较少，因此在数据的获取和捕捉方面存在着很大的误差，提供的参考价值也较少。因此，为了使水文地质钻孔工作能够提供可靠的稳定的技术数据资料，必须要进行以下做法。首先，引用基层基岩地层潜孔锤大口径钻探技术来代替传统的钻孔方法。这一新型技术的应用能够在很大程度上扩大钻探成井的直径和深度，并且这项工作相对应的抽水实验工作流程完整，操作规范。其次，不同地域的矿区在水文地质条件上存在着很大差异，这主要是因为我国丰富多样的地质环境类型所导致的，因此为了进一步明确深度以及不同含水层的水文地质参数，需要根据实际情况进行合理选择。一般情况下，对于含水多层的水文地质环境条件往往会采用一种新型的技术，名为管内管外分层止水技术。这一技术能够有效地进行分层抽水实验，运用这一技术时能够进行分层同时冲水，因此在钻探效果和钻探的效率上更为理想。再者，需要将传统技术与新型技术结合使用，对于过去的方法进行升级换代，并不意味着要完全否定过去，例如传统方法使用的岩芯钻探孔的用途是非常多样的，例如目前在进行抽水实验时必须要使用监测技术，最后要重视钻孔工作的技术数据。

2.4创新地质勘查技术与信息化技术结合

由于现阶段的勘查技术主要采用地球化学勘查技术，相对的单一，计算成果也因地质存在差异，所以针对勘查技术的种类进行创新。首先针对原有技术消耗时间长的问题，可以将地质勘查技术和现代信息化技术有机的结合起来，由于地质活动变化较多，勘查过程会变得很艰难，所需时间较长，为此结合现代科学技术就可以在节省资源的同时将勘查的效率变得更高；针对传统勘查技术对于数值的准确度难以掌握的问题，可以采用地、物、化三场异常相互制约的技术，由于矿山地质分布缺少匀称性，地壳处于不断发展变化的状态，常规的勘查技术不能及时勘查，但是三场异常相制约的技术，就能解决此问题，及时的勘查出剩余的矿床，并进行精准定位，然后再进行勘查就可以更加高效。尽管现有的勘查技术有一定的缺陷，但是通过不断地技术创新还是能解决现有的部分问题。

结语

结合上文分析，矿山矿区的水文地质是非常具有参考价值的一项参考资料，其存在能够判断该矿区是否能够进行开采以及开采的程度的大小，目的是更好地保护当地环境，更好地做到矿区资源开采与周围环境的协调一致，使钻探工作的进一步升级换代，进而钻探工作的进一步发展，能够有效保证和促进矿山开采产业的稳步前进。

参考文献

[1]刘亮亮.矿区水文地质钻探存在的问题分析[J].化工中间体,2019(6):41-42.

[2]姜天健.矿区水文地质钻探存在的问题分析[J].当代化工研究,2019(6):41-42.