1煤田地質(zhì)勘查工作的現(xiàn)狀

1.1煤田地區(qū)的地質(zhì)勘查工作無法滿足實(shí)際的需要早在改革開放之前我國很多的煤田地區(qū)就意識到地質(zhì)勘查工作的重要性，針對當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況制定了一系列的工作計(jì)劃，為煤炭行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，特別是地質(zhì)勘探和礦井的防治水工作有了很大的進(jìn)步。但是隨著改革開放的深入，很多的管理機(jī)制出現(xiàn)了調(diào)整，基本的水文地質(zhì)勘查的發(fā)展也受到一定的阻礙。為了滿足實(shí)際經(jīng)濟(jì)的需要，全國開始大力開采煤礦，過分重視能源的開采，而忽視了水文地質(zhì)勘查工作，給煤田地區(qū)帶來了很大的危害，不利于煤炭的可持續(xù)利用。

1.2煤田地區(qū)的礦井防治水工作依舊得到了很好的發(fā)展隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于煤礦能源的需求逐漸增加，煤炭行業(yè)開始出現(xiàn)了事業(yè)的發(fā)展期，但是由于長時(shí)間的開采很多大型的煤田上部的資源已經(jīng)開始枯竭，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，開始實(shí)行深部的能源開采工作。深部開采工作不僅對開采技術(shù)提出了更高的要求，還會給地下環(huán)境造成一定的影響，因此在能源開采中開始重視煤礦的防治水工作，延長礦井的使用壽命，為社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。各個(gè)地方的政府部門開始結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡V井情況來制定相關(guān)的防治水方案，投入大量的資金來加強(qiáng)地下環(huán)境的保護(hù)，減少能源開采帶來的不利影響。例如山西省的礦業(yè)集團(tuán)開始將防治水以及水文地質(zhì)勘查作為未來發(fā)展的重點(diǎn)，利用先進(jìn)的治理技術(shù)來緩解煤田地區(qū)的自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源的持續(xù)發(fā)展。

1.3煤田地區(qū)的環(huán)境問題引起了重視由于長期不規(guī)范的開采行為，使得煤田地區(qū)的水土環(huán)境受到極大的傷害，當(dāng)?shù)鼐用竦纳钜彩艿接绊?。在建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的條件下，各地的發(fā)展開始重視自然環(huán)境的保護(hù)。國家加大了對煤田地區(qū)的資金投入，針對不同地區(qū)的自然環(huán)境制定了相應(yīng)的工作計(jì)劃，在發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的同時(shí)也應(yīng)該重視地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)，這樣才能更好更快地實(shí)現(xiàn)市場經(jīng)濟(jì)的健康持續(xù)發(fā)展。

1.4煤田地區(qū)受到各級部門的重視在煤田地區(qū)生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞的條件下，各級政府為了適應(yīng)社會可持續(xù)發(fā)展的理念，開始轉(zhuǎn)變煤礦開采的管理，將水文地質(zhì)勘查工作作為工作的重心。例如很多地方的政府部門開始擴(kuò)大對大型煤礦地區(qū)的水文地質(zhì)勘查范圍，根據(jù)勘查的結(jié)果來制定相應(yīng)的煤炭開采計(jì)劃。國家財(cái)政還針對現(xiàn)今各大煤礦區(qū)的實(shí)際運(yùn)營情況設(shè)置了專門的水文地質(zhì)勘查項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，為煤田的今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。設(shè)置的水文地質(zhì)勘查機(jī)構(gòu)需要對各地煤田的具體情況進(jìn)行調(diào)查并記錄，政府資金的支持以及部門的協(xié)助，可以大大改善煤田地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境。

2煤田地質(zhì)勘查中的水文地質(zhì)問題

本文作者：陳正華1，2周斌1，2鄧智1，2作者單位：1外生成礦與礦山環(huán)境重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2煤炭資源與安全開采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重慶研究中心

現(xiàn)有資料及存在的問題

本次研究工作收集了武山礦區(qū)詳勘報(bào)告以及大量剖面圖、平面圖、水文地質(zhì)圖等圖件，讀取鉆孔數(shù)據(jù)資料169個(gè)。在對資料進(jìn)行整理后發(fā)現(xiàn)，建立該礦區(qū)水文地質(zhì)模型存在如下困難：①巖體穿越泥盆系到三疊系所有地層，在GMS中建模存在一定難度；②鉆孔分布不均，主要是探礦鉆孔，分布在礦體附近；③礦區(qū)南部缺少鉆孔控制，僅有的少量鉆孔且深度也不夠。

解決方案

在GMS中，建立Solid模型一般采用“horizon”方法，“horizon”指的Solid實(shí)體中出現(xiàn)的每個(gè)地層上界面，自下而上依次編號，故在層序正常地層中應(yīng)用廣泛。而研究區(qū)中心出現(xiàn)大型侵入巖（γ），使原有的正常層序地層被打亂。針對這種情況，將武山巖體（γ）假設(shè)為某一沉積地層，厚度在沒有巖體出現(xiàn)的地方湮滅，以這種方式嘗試在有巖體出現(xiàn)地方建立水文地質(zhì)模型的可行性?？紤]到Q覆蓋了所有地層以及巖體，定義其horizonID為最上層8，而武山巖體穿越除了Q以外的其他沉積地層，將其horizonID設(shè)置為7，其余地層的horizonID自老至新依次設(shè)置為1～6，按照這種horizonID設(shè)置再按步驟建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。另外，根據(jù)現(xiàn)有資料，在深入研究礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地層厚度及展布的基礎(chǔ)上，依據(jù)剖面圖、地質(zhì)圖等資料，虛擬鉆孔78個(gè)，從而解決鉆孔分布不均以及深度不夠的問題。圖1為武山礦區(qū)分布的247個(gè)鉆孔。

建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型

1工程地質(zhì)勘察水文地質(zhì)的評價(jià)內(nèi)容

1.1地下水對巖土結(jié)構(gòu)和建筑物的作用和影響

在巖土工程中，地下水對巖土結(jié)構(gòu)和建筑物的作用和影響已經(jīng)成為最需要考量的問題，對地下水對巖土結(jié)構(gòu)和建筑物的作用和影響進(jìn)行重點(diǎn)預(yù)測，并根據(jù)相關(guān)評價(jià)結(jié)果，制定切實(shí)可行措施，對工程項(xiàng)目順利實(shí)施有重要意義?？辈煸u價(jià)內(nèi)容主要包括勘察目的、地下水埋藏情況、水位變化情況、場地穩(wěn)定性、地下水對建筑材料的腐蝕情況等等。

1.2水文地質(zhì)勘察要與建筑物地基類型結(jié)合

水文地質(zhì)勘察需要與建筑物地基類型緊密結(jié)合，查明地質(zhì)水文情況，可以為建筑物地基選擇提供最準(zhǔn)確地質(zhì)資料?？辈靸?nèi)容評價(jià)主要包括水文地質(zhì)歷史情況、地下水成因類型、巖土性質(zhì)、巖土風(fēng)化程度、巖土物理力學(xué)性質(zhì)等，還要將巖土、水文和建筑物三者因素進(jìn)行對比分析，形成完善的評價(jià)體系。要在具體操作中判定和明確場地是不是存在地震斷裂的地質(zhì)情況、場地有沒有斷裂活動，周圍有沒有其他不良的地質(zhì)作用。通過多元評價(jià)，為工程提供全面水文地質(zhì)評價(jià)報(bào)告。

1.3地下水對工程建設(shè)的作用和影響

1水文地質(zhì)與工程地質(zhì)勘查

勘查內(nèi)容有很多，水文地質(zhì)是其中一項(xiàng)，主要是對地下水進(jìn)行研究，包括化學(xué)成分、物理特征、形成條件、分布規(guī)律、資源儲存量、對工程建設(shè)的影響等具體內(nèi)容。一方面，水文地質(zhì)屬于基礎(chǔ)環(huán)境，對上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和持久性影響甚大；另一方面，水文地質(zhì)也屬于巖土的一部分，與巖土工程特性密切相連。由于對水文地質(zhì)條件的忽視，工程地質(zhì)勘查結(jié)果不完整，則易導(dǎo)致建筑物沉降塌陷，甚至引發(fā)安全事故。所以必須重視水文地質(zhì)在工程地質(zhì)勘查中的作用。

2水文地質(zhì)評價(jià)內(nèi)容分析

從實(shí)際工程建設(shè)中不難發(fā)現(xiàn)，分析很多事故的原因時(shí)，勘測報(bào)告存在缺陷十分突出。綜合歷史經(jīng)驗(yàn)，在今后需注意以下幾點(diǎn)：首先，要加強(qiáng)對水文地質(zhì)條件的認(rèn)識，仔細(xì)分析地下水與巖土工程和建筑物之間的相互關(guān)系，能夠預(yù)測出潛在危害，并積極做好防范準(zhǔn)備；其次，建筑物地基有很多基礎(chǔ)類型，對勘查要求各不相同。所以實(shí)際勘查時(shí)應(yīng)結(jié)合具體情況，了解這一地基形式適應(yīng)的水文地質(zhì)情況，并搜集相關(guān)資料。另外，不同條件下，地下水對巖土工程會產(chǎn)生不同程度的影響，應(yīng)具體分析應(yīng)該評價(jià)的重點(diǎn)問題。主要有以下問題：①當(dāng)建筑物基礎(chǔ)深埋于地下水水位以下時(shí)，要考慮水體對鋼筋混凝土的影響，是否會對鋼筋形成腐蝕；②如果建筑基礎(chǔ)下部有承壓含水層存在，在開挖基坑過程中，承壓水可能會沖毀基坑底板，需對此可能性進(jìn)行分析預(yù)測；③若施工現(xiàn)場的基礎(chǔ)持力層為膨脹土、強(qiáng)風(fēng)化巖、軟質(zhì)巖石等巖土體，施工時(shí)地下水活動可能會導(dǎo)致土體崩解或軟化，需對此情況加以考慮；④基坑開挖工作涉及到地下水位以下時(shí)，需開展富水性和滲透性試驗(yàn)，以免工程日后出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。同時(shí)人工降水也會引起土體一定程度上的沉降，進(jìn)而降低建筑穩(wěn)定性，應(yīng)加強(qiáng)注意；⑤對于壓縮層內(nèi)存在松散、飽和的粉土和粉細(xì)砂的地基基礎(chǔ)而言，管涌、液化潛蝕等可能性也不容忽視。

3巖土水理性質(zhì)分析巖土與地下水在相互作用

時(shí)表現(xiàn)出來的性質(zhì)就是水理性質(zhì)，對巖土的形變程度及強(qiáng)度有一定影響，某些情況下甚至直接關(guān)乎建筑物的穩(wěn)定性。然而在以往的地質(zhì)勘查中，巖土水理性質(zhì)常被忽視，以至于最終勘查結(jié)果并不完整。地下水在巖土中有多種賦存形式，對水理性質(zhì)的影響程度也有很大差異，需作具體分析。從地下水的賦存方式來看，可分為3種：①重力水。②結(jié)合水。在砂土中較少，主要賦存于粘性土中，又可細(xì)分為兩大類：一是強(qiáng)結(jié)合水，受水分子影響較大，強(qiáng)結(jié)合水會被吸附在巖土顆粒周圍形成一層薄膜，吸附力能達(dá)到10MPa，與巖土表面結(jié)合最為牢固。③毛細(xì)管水，通過毛細(xì)管作用賦存在巖土毛細(xì)管縫隙中，包括懸掛毛細(xì)管水、孤立毛細(xì)管水幾種，主要賦存在粉土和砂土中。除了毛細(xì)管力，還受重力影響，而且還能傳遞靜水壓力。若重力小于毛細(xì)管力，水位便會上升，所以地下潛水面的上部形式多為一個(gè)與保水帶有水力聯(lián)系的含水量較高的濕水層。此外，在巖土空隙中垂直流動時(shí)，毛細(xì)管水還可能會軟化土體，對建筑物形成腐蝕，甚至?xí)鰪?qiáng)土壤的鹽漬性。關(guān)于巖土水理性質(zhì)的參數(shù)，通常從以下5點(diǎn)考慮：①透水性。即在重力作用下水體能夠滲透巖土的性能，常用滲透系數(shù)來表示，可通過抽水試驗(yàn)計(jì)算滲透系數(shù)。透水性受巖土強(qiáng)度和顆粒大小等因素影響較大；②給水性。是一項(xiàng)不可忽視的水文地質(zhì)參數(shù)，即在重力作用下巖土自身能夠流出水量的性能。通常用給水度來表示，可通過實(shí)驗(yàn)來確定；③軟化性。常用軟化系數(shù)表示，指的是在浸水之后巖土力學(xué)性能降低的性質(zhì)，多用于判斷巖石的耐水性和耐風(fēng)化能力。④崩解性。指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)；⑤脹縮性。是由顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚、失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一，對地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。

一、水理性質(zhì)

（1）水透性

該性質(zhì)指流水在重力影響下對巖石的穿透能力。巖土層滲透能力的強(qiáng)弱主要和巖土層大大小小的縫隙相關(guān)。越松散的巖土層縫隙越多越大，所以水透性比較強(qiáng)。堅(jiān)硬的巖土層通?？p隙很少，所以水透性通常很差。

（2）持水性

該性質(zhì)強(qiáng)調(diào)在分子層面上，巖土層的顆粒和分子依靠分子力和萬有引力能夠在重力影響下保持水分子能力的強(qiáng)弱。

（3）給水性