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摘要：在社会经济快速发展的过程中，煤炭开采规模不断扩大。为了减少工作面水害频发，全面维护煤矿生产安全，有效应用复合勘探技术可以达到这一目的。本文分析了复合勘探技术在煤矿工作面水害中的应用。
关键词：煤矿；复合勘探技术；水害
一、复合勘探技术在煤矿工作面水害中应用必要性
1.1原因
随着煤矿工业的快速发展，煤矿水害防治的必要性和紧迫性日益突出。如果不及时防治煤矿工作面水害，煤矿生产秩序和安全生产就得不到可靠的保障，最终给煤矿企业带来不必要的经济损失。其中，煤矿工作面水害作为五大灾害之一，其防治的重要性不言而喻。资料显示，2008年至2011年，煤矿水害由19起减少到16起，但财产损失规模较大。由此可见，防治煤矿水害势在必行。
1.2必要性
从深层次分析可知，煤矿工作面水害的成因既有自然因素，也有人为因素。针对矿井水害防治的危险性、复杂性、难易性等特点，传统的防治方法已不能更好地应用于水害防治。
二、复合勘探技术
基于定向钻进的复合勘探技术综合应用矿井物探和定向技术，先采用物探技术进行区域探查,圈出异常区，再施工精确定向钻孔进行验证，具有探测精度高、工程量少、综合成本低等优点。
2.1定向钻进技术
定向钻进技术在煤矿井下实现了钻探。该技术采用孔底马达（以高压冲洗液为传递动力介质）为动力钻具，配备随钻测量系统、中心通缆钻杆、泥浆泵、钻头等设备，实时检测钻井倾角、方位角，控制钻井轨迹，从而使钻井轨迹在目标层位内准确延伸，实现分支井钻井。它具有钻进准确、钻进效率高、工程量小、综合成本低等优点，广泛用于煤矿井下瓦斯抽采、地质异常体探测等领域。
2.2矿井物探技术
矿井物探技术具有覆盖范围广、综合成本低的特点。目前常用的物探技术有地震勘探、瞬变电磁探测、瑞雷波探测、音频传输、井下微探测、地质雷达探测等，其中矿井音频传输技术具有通用性强的特点，探测仪器轻便灵活，透视距离大，抗干扰能力强，是工作面异常体探测的有效手段。基于地下不同岩体间电性差异影响人工电场分布的原理，该技术在煤层底板含水导水陷落柱探测中取得了良好的效果。
三、复合勘探技术在煤矿工作面水害中的实践应用分析
3.1矿井水文地质条件
内蒙古自治区准格尔旗有一座煤矿该煤层有6煤底板下为强富水的奥灰含水层，奥灰水位标高+868.8～+872.7m，工作面煤层底板距奥灰岩含水层顶界面约55m。煤层底板隔水层承受奥灰水压力1.2mpa，突水系数小于临界值（0.06mpa/M）。底板隔水层厚度大，突水系数低。在煤层底板完整的条件下，可以安全带压开采。但在工作面采动影响范围内发育有导水断层或导水岩溶陷落柱时，存在奥灰水以断层、陷落柱为导水通道突入矿井，造成事故这对煤矿开采是一个严重地威胁。
3.2施工组织
基于矿井音频电透技术对工作面底板下岩层富水性进行探查时，采用单极-偶极的施工装置，发射极距和接收极距分别定为50,10m。双巷道共布置44个不对称发射点，每个发射点对应15〜25个接收点，通过音频电穿透仪采集4140个数据。采用定向钻进技术在工作面施工12个主孔、8个分支孔，从而探查工作面切附近6煤底板下35〜40m段隔水层范围内的构造发育及水文地质情况，并对探查区进行注浆加固，封堵导水通道。定向钻进装备。钻孔设计三级孔身结构。一级孔身用于下入孔口管，安装孔口控水闸阀；二级孔身用于穿过泥岩、9上煤、9下煤等不稳定地层，保障钻孔施工安全;三级孔身为定向孔段，钻孔弯曲按设计轨迹钻进，对富水性异常区进行探查。
3.3勘探结构和分析
经分析可发现在切眼附近存在一个明显的低视电阻率（低阻）异常区，大小为95mX45m,工作面内发育范围为现有切眼位置向东80m、回风巷向南110m,且该区域在底板下0〜80m范围内均有发育，为垂向联通的低阻异常区。
在回风巷9号钻场内向底板低阻异常区施工3个定向探查钻孔进行勘探验证。钻孔水平段垂深距6煤底板35m,水平间距为40m。施工过程中观测钻孔涌水量，并取水样进行水质化验。定向探查钻孔涌水量曲线（如图下面）。可看出钻孔施工未进入低阻异常区时，3个钻孔的涌水量10m3/h；钻孔进入低阻异常区后，涌水量出现不同程度的增加，3个钻孔的终孔涌水量分别达60,68,51m3/h。
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D1孔孔深633 m,钻孔施工至474 m时涌水量由之前的6. 5 m3/h突变为25 m3/h,施工至534 m时突变为40 m3/h,此时出水点位于低阻异常区内,检测水中Cl.含量为268. 25 mg/L。D1-1孔孔深606 m, 钻孔施工 417 m 时涌水量由之前的10 m3/h突为 25 m3/h , 施工至474 m 时由之前的10m3/h突变为75m3/h，,此时出水点距低阻异常区6. 5 m,检测水中Cl.含量为315. 58 mg/L。D2孔孔深639 m,钻孔施工至492 m时涌水量由之前的11 m3/h突变为35 m3/h,此时出水点距低阻异常区63 m,检测水中Cl.含量为492. 69 mg/L。
与工作面6—3顶板砂岩定向放水孔（孔深609 m,终孔涌水量为99 m3/h,水中Cl-含量为175. 54 mg/L）相比，定向探查钻孔水中Cl-含量偏高。经过近5个月的放水观测，6-3孔水中Cl-含量最大值为244 mg/L,D1-1孔水中Cl-含量缓慢增长至514 mg/L（最大值为589 mg/L） ,D2孔水中Cl-含量缓慢增长至542 mg/L。现场观测发现, 9号钻场放水量超过120万m3时，仍未观测到明显的涌水量衰减，显示钻孔揭露的涌水存在较稳定的补给源。根据工作面垂直向下施工的qt3钻孔水中Cl-含量（如下图）,钻孔进入低阻异常区后，水中Cl-含量增大。而矿井奥灰水Cl-含量较高、顶板砂岩水Cl-含量较低，因此判断存在奥灰水向低阻异常区补给。
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综合分析矿井物探、钻探结果，确定低阻异常区为导水奥灰岩溶陷落柱，并圈定其在工作面中的位置（如下图）其中等值线为视电阻率Ω•m。为保证工作面安全生产，在进行必要的注浆加固措施后，重新施工切眼，有效避免了因工作面开采揭露导水陷落柱可能造成的突水事故。
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结语：
综上所述，在新的时代背景下，煤炭开采工作逐步推进。为了有效应对采煤工作面水害，灵活应用复合勘探技术是可行和迫切的。采用复合勘探技术，将安全隐患逐一消除，清楚地认识到工程设计与施工作业之间的关联，将勘察工作质量的重要性提升至新的高度，给具体建设活动的顺利展开做良好的铺垫。
参考文献：
[1]冀前辉,郝世俊,王程, 等.复合勘探技术在煤矿工作面水害防治中的应用[J].工矿自动化,2020,46(3):79-83. DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2020020031.
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