地下水化學(xué)是研究煤礦水文地質(zhì)學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ),與人類生活的自然環(huán)境有著密切的關(guān)系,對生態(tài)平衡起著至關(guān)重要的作用,隨著我國在檢測技術(shù)方面的發(fā)展,同位素的應(yīng)用和研究在研究水文地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域起到了越來越廣泛的應(yīng)用,也成為了水文地球化學(xué)中有效的手段。

　　我國的煤炭資源分布十分廣泛,各區(qū)域的經(jīng)濟水平又有很大的差異性,我國煤炭資源與水資源大致呈現(xiàn)逆向分布的狀況。90%以上的煤炭資源都集中在我國的北方地區(qū),例如我國的晉陜蒙寧地區(qū)就占有全國煤炭資源的68%。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,煤炭資源的消耗量逐年增加。它作為我國的基礎(chǔ)能源在經(jīng)濟發(fā)展中起著舉足輕重的作用,根據(jù)我國發(fā)改委對煤炭企業(yè)的發(fā)展預(yù)測,2020年我國的煤炭需求量將達到29—30億t。煤炭的高位運行,使得煤田(礦)水文地質(zhì)問題更加突出。

　　一、我國煤田(礦)水文地質(zhì)問題

　　我國的煤炭資源面臨的最主要的水文地質(zhì)問題就是“東部水害,西部水荒”。目前煤礦水文地質(zhì)問題大概可以分為以下幾個方面:

　　1.煤炭建設(shè)水資源保障能力不足

　　我國的煤炭資源和水資源呈現(xiàn)出逆向分布的狀況,擁有我國90%煤炭資源的北方地方水之源擁有量只占全國的30%,而我國晉、陜、蒙、寧四省也雖然擁有全國68%的煤炭資源,但是地下水資源只占了全國水資源的6.87%,作為煤炭資源大省的山西,人均水資源量僅為381m3,與國際標(biāo)準(zhǔn)的人均占水量500 m3相差甚遠,為了滿足我國能源基礎(chǔ)建設(shè)的用水需要,到2006年為止,山西省的地下水年用水量已經(jīng)達到40億m3,占全省總用水量的61.5%。

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　　2.礦井水害威脅影響煤礦安全生產(chǎn)和服務(wù)年限

　　我國的煤礦水文地質(zhì)情況比較復(fù)雜,主要出現(xiàn)的問題多以底板奧灰水、老空水等水害為主。隨著我國東部和中部地區(qū)的淺層煤炭資源日益枯竭,煤炭地質(zhì)勘察與煤礦生產(chǎn)向深部延伸已成必然趨勢。根據(jù)我國地質(zhì)總局編制的十一五規(guī)劃報告研究顯示:對下組媒的開采受到的問題主要是由于底部巖溶水的侵害。據(jù)不完全統(tǒng)計,超過200億t以上的煤炭資源受到不同程度的巖溶水的侵害。

　　在我國的重點煤礦中,水文地質(zhì)比較復(fù)雜的礦井占總量的27%,比較簡單的占到34%。隨著對礦井開采深度的不斷增加,水害事故越來越頻發(fā),在特大煤礦事故中,水害事故是僅次于瓦斯事故的第二大生產(chǎn)安全殺手。

　　3.礦區(qū)水環(huán)境問題突出

　　由于煤礦區(qū)對生活用水的需要不僅增加了對煤炭的開采成本,也很大程度上影響了礦區(qū)水文地質(zhì)的環(huán)境。隨著地下水位的越來越低,導(dǎo)致淺層的含水層被疏干,地面也由于采礦和抽水等原因容易引發(fā)倒塌現(xiàn)象,加深了煤礦區(qū)的災(zāi)情。使得原本干旱缺水的煤礦區(qū)變得更加艱難,由此引發(fā)的對生態(tài)平衡的破壞讓自然環(huán)境變得十分脆弱。因此環(huán)境和水資源已經(jīng)成為制約我國西部煤炭區(qū)發(fā)展的重要“瓶頸”。

　　二、煤田水文地質(zhì)研究內(nèi)容

　　根據(jù)綜上所述,要解決我國煤礦水文地質(zhì)問題除了要對基本的水文地質(zhì)環(huán)境進程研究分析之外,還需要注意以下幾個方面:

　　1.合理開發(fā)利用礦區(qū)供水水源

　　解決煤礦水文地質(zhì)問題的關(guān)鍵點就是供水問題。由于我煤層的地貌特征比較獨特,大部分煤礦區(qū)的水資源都比較匱乏,因此水源供水問題就成了比較突出了對象,尤其對于我國干旱半干旱的西部地區(qū)來說,雖然煤炭資源豐富,但是生態(tài)環(huán)境十分的脆弱,一方面,供水困難是制約煤礦區(qū)發(fā)展的重要因素,另一方面,煤礦區(qū)要想安全的開采煤礦就需要進行大量的排水工作,要解決這個排與供的矛盾是目前大多數(shù)的煤礦區(qū)所面臨的難點之一。如何將煤礦區(qū)中水資源的排與供結(jié)合起來,綜合利用,是日后實現(xiàn)煤礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容與目標(biāo)。

　　2.礦井防治水技術(shù)研究

　　解決煤礦水害的辦法有很多種,比如頂板突水、底板突水、斷層突水、采空區(qū)塌陷突水、巖溶陷落柱突水、地表水直接潰水等等。我們要根據(jù)煤礦區(qū)的水文地質(zhì)特征,采取旨在保障煤礦生產(chǎn)安全的先進性適用水文地質(zhì)預(yù)測評價研究與各種勘探技術(shù)方法。

　　三、煤田水文地質(zhì)技術(shù)方法

　　1.綜合物探技術(shù)方法

　　以電法勘探和地震相結(jié)合的物探法為解決煤礦水文地質(zhì)問題提供一種又快又經(jīng)濟的勘探方法。煤礦采區(qū)物探一種是用研究電法勘探研究奧灰水、測區(qū)內(nèi)砂巖水的賦存情況、結(jié)合地震勘探解釋出的構(gòu)造成果,以更進一步解釋構(gòu)造的導(dǎo)水性及壓蓋隔水層厚度。二是采用礦區(qū)高分辨率三維地震數(shù)據(jù)體結(jié)合已有鉆孔資料,對采區(qū)的目的層構(gòu)造進行分析、解釋,建立一套完整的立體構(gòu)造圖像。近年來,音頻電穿透探測技術(shù)、瑞利波探測技術(shù)、地震槽波探測技術(shù)等井下超前物探方法也逐步在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

　　2.地下水化學(xué)及同位素研究

　　同位素方法不僅可以分析地下水形成的原因,分析其起源、埋藏、質(zhì)與量之間的變化等其他形成地下水的因素,通過數(shù)據(jù)分析與對比判定目前地下水的種補給來源的比例、補給來源、補給區(qū)位置高度、補給強度的高低、測定地下水年齡、補給區(qū)位置高度以及地下水的流向和流速等實際應(yīng)用問題。