2011年我国发布了《煤矿防治水规定》，2018年修订后的《煤矿防治水细则》提出“构建理念先进、基础扎实、勘探清楚、科技攻关、综合治理、效果评价、应急处置的防治水工作体系”。但如何构建这一体系，一直是煤矿企业探索的难题。
目前，煤矿企业在“勘探清楚”方面似乎有一个误区，认为通过煤炭勘探（精查）和开采阶段的水文地质补充勘探，钻孔网度已经达到750×750m，甚至更密，就已经“勘探清楚”了。但我们梳理发现，水文地质领域的“勘探清楚”远不是钻孔网度（密度）的代名词。
因此，即使完成了水文地质勘探、补充勘探，往往也存在“三不清”，即含水层的空间赋存状态不清楚、内部结构不清楚、补径排条件不清楚，达不到“勘探清楚”的程度。
日前，华照来、范立民教授团队在《中国煤炭地质》发表了《论《煤矿防治水细则》中的勘探清楚问题》一文，以近年来作者参与完成的煤矿水资源保护、水害防控科研与工程项目为例，分析了“勘探清楚”应该达到的程度及实现途径。
l “勘探清楚”的内涵
作者认为，“勘探清楚”的内涵非常深刻，并不是我们通常意义上的达到了勘探的控制网度。而是对于水文地质条件在工程探查、原位试验、采样测试和化验、分析研究和定量划分含（隔）水层的基础上，准确确定含水层与隔水层的厚度、分布、顶底板界线及标高、空间延展长度等参数，达到几何形态清楚。准确识别并划分含水层、隔水层顶底界面，定量描述煤层与含水层、隔水层的空间组合类型，并用大比例尺图表达清楚，达到组合关系清楚。定量描述含（隔）水层的矿物成分、胶结物及其垂向、横向变化规律等，达到物质组成清楚。借助显微镜等仪器和室内试验，定量描述含（隔）水层的“空隙”发育特征，包括孔隙、空隙、裂隙、溶隙等的大小、数量、空间展布、连通性等，达到内部结构构造清楚。对含水层的地下水来源、持水机理、运移规律、隔水层的隔水性等进行阐述，采用同位素分析、微生物群落DNA测序等方法，定量阐明含水层地下水补径排条件，对地下水形成和演化机制、径流路径和流速流量、排泄方式等要素的全面掌握，分析矿井水来源及构成比例，达到地下水形成和演化机理清楚。
只有做到上述“几何形态、组合关系、物质组成、结构构造、地下水形成演化”五个清楚，才基本上算“勘探清楚”了。因此，煤矿企业在井田勘探阶段，就应该加强对上述要素的勘察研究。在水文地质补充勘探阶段，要在勘探网度控制的基础上，重点就含（隔）水层的精细描述、定量划分和物质组成与结构构造、地下水演化与补径排条件进行专门勘查和研究，实现真正意义上的“勘探清楚”。
l 水文地质勘查中的误区
水文地质勘查中，首要是确定含水层、隔水层，明确哪些层位是含水层，哪些是隔水层。国家标准《水文地质术语》在，含水层的概念是“能够导水的饱水岩土层”。这有两层含义，一是能够导水，就是岩土层中有孔隙、裂隙，可以使水透过。二是饱水，就是饱含水资源。因此，对于不能导水的，不属于含水层。能够导水但不饱水的，也不是含水层。如榆神府矿区是第四系萨拉乌苏组，只有自由潜水面以下的才是“含水层”。潜水面以上不含水的部分，属于导水不含水岩土层，不是含水层。一个“组”，存在一部分是含水层，一部分不是含水层的情况。同样，对于基岩也有类似情况，由于岩性持水，中、粗粒砂岩颗粒间空隙、孔隙可导水，饱水后，就形成含水层。细粒砂岩及泥岩，由于颗粒间不能导水，就不属于含水层。因此，水文地质勘查中，首要的是查明含水层及其水文地质条件。
（1）勘探网度与勘探清楚的关系
地质勘查类规范对各种矿产资源的勘探，都要求一定的工程控制，针对含（隔）水层，在固体矿产资源勘探过程中，通过钻孔及抽水试验求取含水层水文地质参数，而且钻孔网度成为不同勘探阶段的要求。对于煤矿建设前的勘探阶段，探煤钻孔基本网度是750×750m，但这一网度并不是勘探清楚的充分条件。除了钻孔网度的要求外，更应该全面采集钻孔揭露的含水层、隔水层信息，准确获取这些信息、定量描述含水层与隔水层的空间形态、物质组成、内部结构构造、孔隙裂隙发育特征和地下水形成演化机理，才属于勘探清楚。
（2） “组”与含水层的关系
“组”是岩石地层的基本单位。根据中国地层指南的定义，根据岩石体岩性或岩相特征及其地层关系所进行的地层划分，目的是将其划分为能够反映岩性特征及其变化规律的单位。不同级别的岩石地层单位术语用群、组、段、层或野外简单的岩石术语来表示。一些特定情况下还可用岩群、岩组来表示。目前，通常用群、组、段表示。组是基本单位，段是组的细分。
从以上说明可以看出，“组”主要是依据岩性、岩相特征划分的，也就是岩性相同或基本相近、形成环境基本一致的岩石，划分到一个“组”。鄂尔多斯盆地中，延安组就是大型湖泊三角洲沉积形成的含煤层的碎屑岩，区域上虽有一定差异，但总体上是砂岩、泥岩和煤层的互层组成。而直罗组是以大型古河流沉积形成的砂岩为主、泥岩次之的沉积物，部分区域含可采煤层。
含水层，按照国家标准《水文地质术语》的定义，是能够导水的饱水岩土层。那么，这种岩土层，可以是一个“组”的全部，也可以是其一部分，也可以是跨“组”的岩土层，只要岩土层能够导水，而且在空间连续分布，具有一定的规模，就可以形成一个含水层。
因此，含水层可以是一个“组”的全部，如萨拉乌苏组含水层，就是萨拉乌苏组自由潜水面以下的全部，而“直罗组含水层”的表述，可能就存在误差。因为，直罗组不是全部层段都是能够导水的岩层，其内部结构非常复杂，在神府南区，也只有下段厚度不超过93m的部分，是含水层，其余部分是隔水层。因此，应称为“直罗组下段含水层”似乎更准确。
（3）岩性与含水层的关系
岩性是反映岩石特征的一些属性，如颜色、成分、颗粒粗细、结构、胶结物及胶结类型、特殊矿物等。含水层与岩性在颜色关系似乎不大，与其他几个指标如成分、颗粒、结构、胶结物、矿物成分等都或多或少的有着一定的关系。
如矿物成分，一般石英、长石类矿物成分组成的岩性，不容易溶解于水，是形成含水岩层的有利条件。胶结物为泥质的，容易形成“隔水”的黏土矿物，对形成含水岩层不利。结构松散的，容易含水。结构致密的，不容易含水或持水。颗粒大的，孔隙大，具有水赋存的空间。反之，不易于水的赋存。一些特殊矿物，也与含水层的形成有一定关系。如高岭土、膨润土等矿物含量高的，形成风化岩后，这类矿物成分遇水崩解，形成泥质物质，堵塞颗粒间孔隙裂隙，不易于形成含水层。神府矿区部分区段延安组顶部风化岩层，往往具有这类性质。
因此，从岩性角度，大颗粒、石英长石类矿物成分为主组成的岩性，往往是富水性较好的含水层。而已经成岩的沉积岩，砾岩、粗砂岩、中粗粒砂岩由于孔隙发育，往往形成富水性较好的岩层，但其富水性，一般为弱到中等。
还有一种情况，虽然岩性致密，颗粒小，孔隙不发育，但溶隙、裂隙发育，在特定层段溶隙、裂隙密集发育后，形成富水性较好的含水层。如岩溶水就是这一类。同时，黄土高原的黄土，部分区域的离石黄土土质坚硬、裂隙发育，在黄土层下段，含砂率较高，形成富水性中等的含水层。90年代，作者主持在榆神矿区麻黄梁雷达站施工的一口黄土水井，日可抽取水量达到300m3以上。2013年榆神矿区某大型煤矿在斜井井筒施工过程中发生涌水，涌水量最大超过100m3/h，经分析，水源来自于三趾马红土的沙化层，即含砂率较高的红土层。
工程实践中，往往把中、粗粒及以上的砂岩、可溶性石灰岩、松散沙层都划归为含水层。把泥岩和红土都划归为隔水层。但一些案例表明，这种简单以岩性识别含水层的做法不够严谨和科学。而应该通过宏观观察后，进行必要的抽水试验、室内渗透性测试等数据，按照岩土层能否导水作为识别含水层的判别标准，能够导水且赋存于第一个自由水面以下的岩层，均应识别为含水层。
（4）含水层抽水试段问题
抽水试验是水文地质勘查的重要手段，抽水试验过程中，往往以“组”或“段”为单位进行抽水试验。例如对萨拉乌苏组的抽水试验，以全组为一个试验段。对直罗组也是如此，有时还将直罗组与延安组风化段合并抽水，形成“混合水”。但这并不是不对，关键是是否属于一个含水层，如果中间没有隔水层，即使跨“组”，也很正常。如果中间有隔水层，“组”内也应该分段进行抽水试验。李海学等对洛河组的分段抽水，就是针对厚度特别大的“组”，按照岩性与含水性特征进行的分段，对同一“组”内不同含水层的抽水试验。
作者从1989年初就开始主持钻孔抽水试验，针对鄂尔多斯盆地北部的直罗组含水层，都是以全“组”为一个抽水试验段进行的。而神府南区的研究已经证实，直罗组上段为隔水层，下段为含水层，即使是下段的含水层，其中间也夹杂着1-14层的泥岩隔水层，只是这些隔水层空间上分布不连续，不能形成有效的隔水性。抽水试验只需对下段的含水层段进行即可。如何识别下段含水层的顶界，也有一定的难度，尤其是砂泥岩互层的层段，更难以准确界定。
对于延安组的抽水试验，多是以煤层为隔水层，以两个煤层之间的全段进行抽水试验，这也存在一定的误区。一是两个煤层之间的岩层，并非全部能够导水，也存在不能导水的泥岩、砂质泥岩等“隔水”部分，而且存在区域上的隔水性，显然是不合适的。只有将能够导水的岩层，具有一定规模后，才可将其作为含水层进行抽水试验。二是部分煤层本身就能够导水，且饱水，自身就是含水层。如榆横矿区小纪汗、巴拉素井田，煤层成为富水性较强的含水层。因此，在延安组煤系地层抽水试验时，还应该判断各含水层之顶底界隔水层及其隔水性，以煤层为隔水层的划分，显然不够科学和准确。
l 含水层及其识别问题
从目前大部分煤矿的勘查资料分析，要做到“勘探清楚”，还有一定的距离。尽管近年来煤矿企业做了大量的水文地质补充勘探、探放水等工程和研究，但真正意义上的“勘探清楚”，真还没有做到做好，首要是准确识别哪些是含水层，哪些是隔水层。
因此，作者认为，“勘探清楚”应从含水层精准识别开始。
（1）含水层定义及其识别
在2023年版的国家标准《水文地质术语》中，含水层定义是能导水的饱水岩层。
根据这一定义，针对含水层的精细识别问题，作者认为，第一，要识别哪些层位的岩层或岩土层是导水+饱水的，在空间上分布面积比较大，可能会对煤矿开采形成危害或成为矿井涌水来源。只有识别是“导水+饱水”且具有较大分布范围的岩层或岩土层，才找到了充水含水层，也找到了煤矿防治水的“关键层”。第二，要针对水资源保护和煤矿防治水的工程需要，定量描述含水层、隔水层、煤层三者的空间关系及水力联系，研究煤层开采条件下，含水层中水资源的流动特征。
（2）直罗组含水层的识别
含水层识别是煤矿水文地质条件评价的基础，识别方法较多，如彭苏萍院士采用绕射地震技术探查包括含水层在内的地质要素，大幅度提升了勘探精度。武强院士对煤矿防治水具有一整套成熟思路和方法。赵峰华等采用模糊综合评判的方法识别主要充水含水层。含水层识别应重视对钻孔资料，特别是钻孔数据的二次挖掘，科学划分岩性分段，从岩性、测井曲线等信息上寻找含水层。以巨厚直罗组为例，对含水层识别方法较多，包括岩性、微观结构、物性特征等，本文仅就岩性与微观结构进行剖析。
以往对直罗组含水层的认识：一是过去一直把直罗组划分为一个含水层。从1987年神木北部矿区详查地质报告到近年来各井田勘探报告，都把直罗组作为一个整体的含水层予以论述，抽水试验、矿井涌水量预测等，也全部是以直罗组全段进行考虑的。二是直罗组分布范围的研究，1987年陕西省一八五煤田地质勘探队首次在平面上圈定了直罗组“古河道”的分布范围，并绘制了等厚线，可以看出，直罗组呈北西南东方向展布，最大厚度超过70m，以红碱淖——瑶镇为“古河道”中心位置。同期，一八五队还编制了1-2、2-2煤层厚度等值线图，沿直罗组“古河道”方向，煤层受到了“冲刷”，表明这一区域名称已经与直罗组直接接触或被冲刷殆尽。
岩性识别：精细研究发现，直罗组上段以泥岩、砂质泥岩为主，不导水，不属于含水层的概念范畴。而直罗组下段，以砂岩为主，底部局部含砾岩，是导水的，也是饱水的，但其内部的非均质性很强，也存在局部的隔水层。针对具体的煤矿，就要具体分析，如果直罗组下段内部的隔水层连续分布在井田范围内，能够形成稳定的隔水层，就具有防水作用，在评价煤矿突水危险性时，应单独考虑。利用以往海量钻孔编录资料，逐一逐层判断，原则上将中、粗粒砂岩和砾岩划归含水层，将细粒砂岩及泥岩和薄层状的砂泥岩互层划归为隔水层。单层厚度小于5m的砂岩，如果顶、底板隔水层厚度较大，与隔水层一并划归为隔水层。
微观结构及渗透性识别：通过对不同深度和成因相的岩心样品进行的铸体薄片和岩石薄片的显微镜下分析发现，研究区直罗组古河道砂体孔隙类型以粒间孔隙、粒内孔隙为主，其次为裂缝。
粒间孔隙发育特征：粒间孔隙是指颗粒堆积时，由颗粒相互支撑构成的孔隙空间。粒间孔的发育程度与颗粒的含量、粒度、分选性、排列方式和充填物的含量等因素密切相关。研究区此类孔隙孔径大小不等，一般为60-200μm左右，常呈不规则多边形，粒间孔隙约占整个孔隙的78.4%。
粒内孔隙发育特征：粒内孔隙指碎屑颗粒内部所含可溶矿物被溶，或沿颗粒解理等易溶部位发生溶解而成的孔隙。其特点是孔隙不仅处在颗粒内部，而且数量比较多，往往呈蜂窝状或者串珠状。研究区的粒内孔隙以长石粒内溶孔和岩屑粒内溶孔常见。此类孔隙在研究区较为常见，约占整个孔隙的14.08%左右，大小不等，形态不规则，孔径一般为20～100μm。
裂缝发育特征：岩石中的裂缝由变形作用或物理成岩作用形成的，在岩石中天然存在的宏观面状不连续。研究区裂缝约占整个孔隙的5%左右，颗粒因机械压实破裂形成的裂缝在区内较为常见，而因拉张或挤压造成的构造裂缝并不多见。
微观孔隙及渗透性特征：通过对11个钻孔的系统采样测试，统计了直罗组不同岩性的密度、有效孔隙度、面空隙率等参数，发现中、粗粒砂岩密度较低，有效孔隙度、面孔隙率、连通半径较大，渗透性和渗透系数明显大于细粒砂岩和泥岩。对4个钻孔直罗组下段不同岩性的样品沉积物粒度与面孔率的相关分析，发现面孔率随沉积物粒度变粗而增加。对直罗组下段样品进行统计分析，统计结果显示，第四旋回和第一旋回中砂岩的面孔率最大，粗砂岩次之，第四旋回细砂岩和第一旋回细砾岩较小，第二旋回和第三旋回中细砂岩的面孔率较高，中砂岩次之，粗砂岩最低。部分砂岩的面孔率受钙质胶结作用的影响较明显。
（3）弱富水含水层的持续“供水”问题
榆神矿区出现了一个很有意义的空间水文地质特征，就是主要充水含水层富水性弱到中等，甚至大部分地段为富水性弱，但却形成了“大水矿井”，矿井涌水量超过了1000m3/h，且涌水量具有持续稳定的特征。如锦界煤矿2006年投产，2011年矿井涌水量达到5499m3/h，之后长期保持在5000m3/h左右，2023年以来超过了6000m3/h，成为全国涌水量最大的井工煤矿之一。榆神矿区金鸡滩、杭来湾、榆树湾、曹家滩等煤矿以及榆横矿区小纪汗煤矿等，矿井涌水量也都接近或超过了1500m3/h。分析原因，除了萨拉乌苏组地下水外，直罗组弱富水性含水层是空间充水的直接水源，而直罗组在平面上分布面积极大，从包头以南的黄河南岸出露，到锦界煤矿东侧直罗组灭失，大面积的含水层在这一区域灭失，其下采煤，必然给直罗组含水层地下水形成了“出口”，持续供给矿井水，最终导致十几年来的持续大水矿井，如果不采取有效措施，这种大水矿井将伴随锦界煤矿等全生产周期。
因此，研究这类富水性弱到中等的含水层，应从大区域上研究直罗组的沉积演化、内部结构和构造、孔隙裂隙发育特征及空间分布，研究弱富水含水层持续给矿井“供水”能力的原因所在。研究煤层采动条件下非均质岩石渗透性演化及持续增强规律，尤其是西部矿区，缺水是普遍特征，如何利用好这部分弱富水性含水层的大涌水量的矿井水，为绿色矿山建设和生态修复提供基础依据，也是要勘探清楚的。
l 结论
（1）《煤矿防治水细则》提出了“勘探清楚”要求，但勘探清楚不是达到了钻孔或地震控制的网度就算勘探清楚了。必须详细研究含水层、隔水层的岩性、厚度、空间分布、物质组成、内部结构与构造、孔隙裂隙及溶隙发育特征、地下水形成及流场等因素，并进行定量描述。
（2）作者认为，大多数煤矿尚未达到《煤矿防治水细则》要求的“勘探清楚”。根据作者掌握的素材，勘探网度均达到了“勘探清楚”程度。但实际上，含水层、隔水层严格意义上是没有查明，含水层的物质组成、空间展布形态和规模多以定性描述为主。含水层结构构造，如孔隙、裂隙、溶隙发育特征很少定量测定。地下水补径排条件基本清楚，但缺乏定量描述。因此，多数煤矿水文地质条件没有达到《煤矿防治水细则》上“勘探清楚”的要求。
（3）煤矿防治水事关生命安全，勘探清楚问题不可忽视。因此，煤矿企业，尤其是水文地质类型复杂的矿井，要认真对待《煤矿防治水细则》等标准规程，严格履行职责，对以往勘探、采掘资料进行二次挖掘，补充必要的勘探、研究工作，切实做到“勘探清楚”，切实做到水害有效防控。
原文引用：华照来，范立民，李增林等.论《煤矿防治水细则》中的“勘探清楚”问题[J].中国煤炭地质，2024，36（10）：39-44.
