地下水化學是研究煤礦水文地質學的科學基礎,與人類生活的自然環境有著密切的關系,對生態平衡起著至關重要的作用,隨著我國在檢測技術方面的發展,同位素的應用和研究在研究水文地質學領域起到了越來越廣泛的應用,也成為了水文地球化學中有效的手段。

　　我國的煤炭資源分布十分廣泛,各區域的經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,例如我國的晉陜蒙寧地區就占有全國煤炭資源的68%。隨著我國經濟的不斷發展,煤炭資源的消耗量逐年增加。它作為我國的基礎能源在經濟發展中起著舉足輕重的作用,根據我國發改委對煤炭企業的發展預測,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)水文地質問題更加突出。

　　一、我國煤田(礦)水文地質問題

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

　　1.煤炭建設水資源保障能力不足

　　我國的煤炭資源和水資源呈現出逆向分布的狀況,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,與國際標準的人均占水量500 m3相差甚遠,為了滿足我國能源基礎建設的用水需要,到2006年為止,山西省的地下水年用水量已經達到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和服務年限

　　我國的煤礦水文地質情況比較復雜,主要出現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的淺層煤炭資源日益枯竭,煤炭地質勘察與煤礦生產向深部延伸已成必然趨勢。根據我國地質總局編制的十一五規劃報告研究顯示: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。據不完全統計,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,水文地質比較復雜的礦井占總量的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,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安全殺手。

　　3.礦區水環境問題突出

　　由于煤礦區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水文地質的環境。隨著地下水位的越來越低,導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倒塌現象,加深了煤礦區的災情。使得原本干旱缺水的煤礦區變得更加艱難,由此引發的對生態平衡的破壞讓自然環境變得十分脆弱。因此環境和水資源已經成為制約我國西部煤炭區發展的重要“瓶頸”。

　　二、煤田水文地質研究內容

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

　　1.合理開發利用礦區供水水源

　　解決煤礦水文地質問題的關鍵點就是供水問題。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來說,雖然煤炭資源豐富,但是生態環境十分的脆弱,一方面,供水困難是制約煤礦區發展的重要因素,另一方面,煤礦區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的煤礦區所面臨的難點之一。如何將煤礦區中水資源的排與供結合起來,綜合利用,是日后實現煤礦業可持續發展的重要內容與目標。

　　2.礦井防治水技術研究

　　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。我們要根據煤礦區的水文地質特征,采取旨在保障煤礦生產安全的先進性適用水文地質預測評價研究與各種勘探技術方法。

　　三、煤田水文地質技術方法

　　1.綜合物探技術方法

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

　　2.地下水化學及同位素研究

　　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、質與量之間的變化等其他形成地下水的因素,通過數據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、補給區位置高度、補給強度的高低、測定地下水年齡、補給區位置高度以及地下水的流向和流速等實際應用問題。