矿区水文地质工程地质

矿山水文地质工程地质勘探环境与土木工程学院地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室地下水科学研究与开发中心吴勇博士、教授成都理工大学2020/7/141、矿区水文地质工程地质相关标准、规范技工作的重要性2、矿区水文地质工程地质勘探类型划分，工作程度总体要求3、矿区水文地质工程地质测绘及环境地质调查、评价内容及要求4、区域和矿区水文地质测绘的目的、任务、工作阶段5、矿区水文地质工程地质钻探6、水文地质钻探观测、编录及技术要求；水文地质钻孔的布置原则2020/7/147、矿坑涌水量预测和防治8、水文地质工程地质取样及实验技术要求9、矿区地表水和地下水动态观测、防治方案技术措施及水资源综合利10、矿区水文地质工程地质资料整理及报告编写技术要点11、矿区水文地质、工程地质、环境地质图编制要求及常见问题12、矿区水文地质工程地质勘查新技术、新方法和新理论2020/7/141、矿区水文地质工程地质相关标准、规范及工作的重要性近年来，随着我国矿业快速发展，矿产开发对矿山及其周围环境造成较为严重的污染，并诱发多种地质灾害，对生态环境造成了较严重的破坏，越来越突出的环境问题、安全问题威胁到矿区人民生命财产安全。仅2015年上半年，煤矿事故发生十多起。2020/7/14日期死亡人数事故简况2015--6-077山西晋中市平遥县一煤矿，发生中毒与窒息事故，造成7人死亡。2015--5-064辽宁阜新市清河门区一煤矿发生冒顶片帮事故，造成4人死亡。2015-05-115云南曲靖市沾益县一煤矿发生顶板事故，造成5人死亡。2015-05-014达州市达川区一煤矿发生瓦斯爆炸事故，造成4人死亡。2015-04-293湖南益阳市安化县一煤矿发生机械伤害事故，造成3人死亡。2015-04-278四川乐山市沙湾区一煤矿发生瓦斯爆炸事故，造成8人死亡。2015-04-253黑龙江鸡西市城子河区一煤矿发生机械伤害事故，造成3人死亡。2015-04-1921山西大同市南郊区大同煤矿集团大同地方煤炭有限责任公司姜家湾煤矿发生透水事故，造成21人死亡。2015-04-056黑龙江七台河市新兴区一煤矿发生透水事故，造成6人死亡。2015-03-1343月13日12时15分许，四川省广安市邻水县一煤矿发生顶板事故，造成4人死亡。2015-02-2842月28日11时57分，江西省乐平矿务局涌山煤矿发生煤与瓦斯突出事故，造成4人死亡。2015-02-1232月12日11时54分，山西省阳泉煤业集团一煤矿突发煤与瓦斯突出，造成3人死亡。2015-01-3071月30日18时55分，安徽省淮北矿业一煤矿发生突水，造成7人死亡，7人受伤。2020/7/14•矿区水文地质工程地质工作是地质找矿、地质勘查、矿床开采时对矿床自然条件进行综合研究的组成部分。•在地质勘查的各个阶段，都要进行相应的水文地质工程地质工作，在审批矿产资源储量时，要求提供足够的水文地质工程地质资料，以满足编制开采设计的要求。2020/7/141、矿区水文地质工程地质工作的重要性地质工程地质资料，以满足编制开采设计的要求。如果水文地质工程地质资料不符合要求，则储量不能批准，或降级批准。当矿区水文地质条件及工程地质条件复杂，造成开采技术上的极大困难，或经济不合算，则储量被列为表外，不能作为投资依据。详查或勘探地质报告必须有“开采技术条件”一章，普查地质报告必须有“开采技术条件”一节，否则报告不能通过。2020/7/14根据矿床主要充水含水层的容水空间特征，将充水矿床分为三类：第一类以孔隙含水层充水为主的矿床，简称孔隙充水矿床；第二类裂隙充水矿床；第三类岩溶充水矿床。第三类可按岩溶形态划分为三个亚类：第一亚类以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床；第二亚类以溶洞为主的岩溶充水矿床；第三亚类以暗河为主的岩溶充水矿床。2、矿区水文地质工程地质勘探类型划分，工作程度总体要求矿区水文地质勘探类型划分2020/7/141）直接充水的矿床：矿床主要充水含水层（含冒落带和底板破坏厚度）与矿体直接接触，地下水直接进入矿坑。2）顶板间接充水的矿床：矿床主要充水含水层位于矿层冒落带之上，矿层与主要充水含水层之间有隔水层(注)或弱透水层，地下水通过构造破碎带、导水裂隙带或弱透水层进入矿坑。3）底板间接充水的矿床：矿床主要充水含水层位于矿层之下，矿层与主要充水含水层之间有隔水层或弱透水层。承压水通过底板薄弱地段、构造破碎带、弱透水层或导水的岩溶陷落柱进入矿坊。2020/7/14各类充水矿床按矿体（或层，下同）与主要充水含水层的空间关系，充水方式分为：第一型水文地质条件简单的矿床：主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水，矿床主要充水含水层和构造破碎带富水性弱至中等，或主要矿体虽位于当地侵蚀基准面以下，但附近无地表水体，矿床主要充水含水层和构造破碎带富水性弱，地下水补给条件差，很少或无第四系覆盖，水文地质边界简单。2020/7/14根据主要矿体与当地侵蚀基准面的关系，地下水的补给条件，地表水与主要充水含水层水力联系密切程度，主要充水含水层和构造破碎带的富水性、导水性、第四系覆盖情况以及水文地质边界的复杂程度，将各类充水矿床勘探的复杂程度划分为三型：第二型水文地质条件中等的矿床，主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，地形有自然排水条件，主要充水含水层和构造破碎带富水性中等至强，地下水补给条件好；或主要矿体位于当地侵蚀基准面以下，但附近地表水不构成矿床的主要充水因素，主要充水含水层、构造破碎带富水性中等，地下水补给条件差，第四系覆盖面积小且薄，疏干排水可能产生少量塌陷，水文地质边界较复杂。2020/7/14第三型水文地质条件复杂的矿床：主要矿体位于当地侵蚀基准面以下，主要充水含水层富水性强，补给条件好，并具较高水压；构造破碎带发育，导水性强且沟通区域强含水层或地表水体；第四系厚度大、分布广，疏干排水有产生大面积塌陷、沉降的可能，水文地质边界复杂。一般要求1、研究区域水文地质条件，确定矿区所处水文地质单元的位置，详细查明矿区地下水的补给、径流、排泄条件，区域地下水对矿区的补给关系，主要进水通道及其渗透性。2、详细查明矿区含(隔)水层的岩性、厚度、产状，分布范围、埋藏条件，含水层的富水性，矿床顶底板隔水层的稳定性。着重查明矿床主要充水含水层的富水性、渗透性、水位、水质、水温、动态变化以及地下水迳流场的基本特征，确定矿区水文地质边界。矿区水文地质勘探程度要求2020/7/143、详细查明对矿坑充水有较大影响的构造破碎带的位置、规模、性质、产状、充填与胶结程度、风化及溶蚀特征、富水性和导水性及其变化、沟通各含水层以及地表水的程度，分析构造破碎带可能引起突水的地段，提出开采中防治水的建议。4、详细查明对矿床开采有影响的地表水的汇水面积、分布范围、水位、流量、流速及其动态变化、历史上出现的最高洪水位、洪峰流量及淹没范围。详细查明地表水对井巷充水的方式、地段，并分析论证其对矿床开采的影响，提出地表水防治的建议。2020/7/14矿区水文地质勘探程度要求（续）5、矿层与含(隔)水层多层相间的矿床，应详细查明开采矿层顶、底板主要充水含水层的水文地质特征和隔水层的岩性、厚度、稳定性和隔水性，断裂发育程度、导水性以及沟通各含水层的情况，分析采矿对隔水层的可能破坏情况。当深部有强含水层时，应查明主要充水含水层从底部获得补给的途径和部位。6、调查老窿的分布范围、深度、积水和塌陷情况，大致圈定采空区，估算积水量，提出开采中对老窿水的防治建议。2020/7/14矿区水文地质勘探程度要求（续）7、对有热水、气(有害气体，下同)的矿床，应基本查明热水，气的分布、压力、温度、梯度、流量，大致查明热水、气的来源及其控制因素，有害气体成分及其浓度，地热盖层的厚度，热异常区的范围、温度及热水、气对矿床开采的影响。8、冻土地区矿床，应详细查明冻土的类型、分布、厚度、层上水、层间水、层下水的空间分布、富水性及其对矿床开采的影响。9、水溶法开采的盐类矿床，应详细查明岩、矿层的空间分布，矿层顶底板岩石的物理力学性质和水理性质(指可塑性、膨胀性、收缩性、崩解性、透水性等)，地质构造发育程度及分布规律，各含水层与矿层的空间关系及其水力联系情况。2020/7/1410、扩大延深勘探矿区，应充分研究已有勘探和矿山生产的资料，评价矿区的水文地质条件，扩大勘探的矿区，应详细查明主要充水含水层，断裂破碎带及矿区水文地质边界在扩大范围内的变化，当水文地质条件变化不大时，可用比拟法预测矿坑涌水量，否则应按新矿区的要求进行勘探。延深勘探矿区，应详细查明主要充水含水层的富水性，断裂破碎带向深部的变化，若水文地质条件变化不大，可用比拟法预测矿坑涌水量：当深部发现新的充水含水层和导水构造破碎带时，应按第2条和第3条执行，并可根据实际条件结合已有的矿山巷道进行放水试验，查明深部含水层富水性变化及地下水径流场特征，预测矿坑涌水量。水量，否则应按新矿区的要求进行勘探。2020/7/14各类充水矿床应着重查明的问题1、孔隙充水矿床：应着重查明含水层的成因类型，分布、岩性、厚度、结构、粒度、磨圆度、分选性胶结程度、富水性、渗透性及其变化；查明流砂层的空间分布和特征，含(隔)水层的组合关系，各含水层之间，含水层与弱透水层以及与地表水之间的水力联系，评价流砂层的疏干条件及降水和地表水对矿床开采的影响。2、裂隙充水矿床：应着重查明裂隙含水层的裂隙性质、规模、发育程度、分布规律、充填情况及其富水性；岩石风化带的深度和风化程度；构造破碎带的性质、形态、规模、及其与各含水层和地表水的水力联系；裂隙含水层与其相对隔水层的组合特征。矿区水文地质勘探程度要求（续）2020/7/143、岩溶充水矿床：应着重查明岩溶发育与岩性、构造等因素的关系，岩溶在空间的分布规律、充填深度和程度、富水性及其变化，地下水主要径流带的分布。以溶隙、溶洞为主的岩溶充水矿床，应查明上覆松散层的岩性、结构、厚度，或上覆岩石风化层厚度、风化程度及其物理力学性质，分析在疏干排水条件下产生突水、突泥、地面塌陷的可能性，塌陷的程度与分布范围以及对矿坑充水的影响。对层状发育的岩溶充水矿床，还应查明相对隔水层和弱含水层的分布。以暗河为主的岩溶充水矿床：应着重查明岩溶洼地、漏斗、落水洞等的位置及其与暗河之间的联系；暗河发育与岩性、构造等因素的关系；暗河的补给来源、补给范围、补给量、补给方式及其与地表水的转化关系；暗河入口处的高程、流量及其变化；暗河水系与矿体之间的相互关系及其对矿床开采的影响。2020/7/14不同充水方式的矿床应着重查明的问题1、直接充水的矿床：应着重查明直接充水含水层的富水性、，渗透性，地下水的补给来源、补给边界、补给途径和地段：直接充水含水层与其他含水层、地表水、导水断裂的关系。当直接充水含水层裸露时，还应查明地表汇水面积及大气降水的入渗补给强度。2、顶板间接充水的矿床：应着重查明直接顶板隔水层或弱透水层的分布、岩性、厚度及其稳定性、岩石的物理力学性质和水理性质、裂隙发育情况、受断裂构造破坏程度，研究和估算导水裂隙带高度，分析主要充水含水层地下水进入矿坑的地段。3、底板间接进水的矿床：应着重查明承压含水层径流场特征，直接底板的岩性、厚度及其变化，岩石的物理力学性质和水理性质，以及断裂构造对底板完整性的破坏程度，分析论证可能产生的底鼓，突水的地段。矿区水文地质勘探程度要求2020/7/14依据矿体及围岩工程地质特征，主要工程地质问题出现层位，将矿区工程地质勘探分为四类：第一类松散、软弱岩类：以第四系砂、砂砾石及粘性土，或第三系弱胶结的砂质、粘土质岩石为主的岩类。岩体稳定性取决于岩性、岩层结构和饱水情况，稳定性差。勘探中应着重查明岩(土)的岩性、结构及其物理力学特征。第二类块状岩类：以火成岩、结晶变质岩为主的岩类。块状结构，岩体稳定性取决于构造破碎带、蚀变带及风化带的发育程度，一般岩体稳定性好。勘探中应着重查明Ⅱ、Ⅲ级结构面的分布、产状、延伸情况、充填物、粗糙度及其组合关系；蚀变带的宽度、破碎程度；风化带深度及风华程度。矿区工程地质勘探类型划分202