礦床水文地質學

1、礦床水文地質學二、填空(10)礦床水文地質三大類礦床：孔隙充水礦床、裂隙充水礦床、巖溶充水礦床研究對象：非易溶固體礦床分布地段的地下水 及周圍環(huán)境與條件活動之間相互關系開采步驟：開拓、采準、回采開采方式：露天、地下開采方法：1.空場法2.崩落法3.留礦柱法4.充填 法充水水源：1.地下水2.大氣降水3.地表水4.老窯及廢棄井巷的積水 充水巖層接受補給的條件：充水層及礦體出露程度越高，蓋層透水性 越強，與補給水體接觸面積越多，涌水量越大礦坑充水條件：充水水 源、充水途徑、充水強度礦井涌水強度與充水層厚度和分布面積有關礦井涌水強度及其變化與含水層水量組成有關地表水分四類：地表水不補給者、微弱補給者

2、、補給者、灌入式1 / 13補給者頂板破壞分帶：冒落帶、導水裂隙帶、整體移動帶常用預測方來源網絡整理，僅作為學習參考 I，法：水均衡法、解析法、水文地質類比法、q-s曲線法三、簡答（40） 礦床開采方式與方法方式.露天開采（礦體埋藏較淺且厚度大時）：施工簡便，采掘能力 大，效率高，成本低.地下開采（礦體埋深較深時）：包括直立巷道、水平巷道、傾 斜巷道方法.空場法：采空區(qū)不需人為處理，又稱自然支撐法，適用于圍巖 穩(wěn)定的薄礦層.崩落法：讓采空區(qū)頂板自然崩落，故對圍巖破壞較嚴重，適用 于圍巖較穩(wěn)定的礦床.留礦柱法：采空區(qū)之間保留適當?shù)V柱以支護頂板，故丟礦較多, 適用于圍巖不穩(wěn)定礦床2 / 13.充填

3、法：采空區(qū)用碎石、泥沙或水泥等進人為充填，故對圍巖來源網絡整理，僅作為學習參考 I，破壞小，但成本高，適用于條件復雜而價值高的礦床礦坑充水水源類型及特點1,地下水：a.不同類型地下水是控制礦坑充水條件的內在因素， 決定礦床水文地質類型b,地下水源的性質與水量大小決定礦坑涌水 量大小和充水巖層疏干的難易程度2.大氣降水：a,礦坑用水量的動態(tài)曲線往往與當?shù)卮髿饨邓^程 圖具有相似性，常表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化和多年周期變化b.多數(shù)礦床隨采深增加涌水量減少，涌水峰值出現(xiàn)滯后的時間加長c,涌水量與降 水性質、強度、連續(xù)時間及入滲條件有密切關系3,地表水：a,能否成為礦坑充水水源關鍵在于是否存在充水途徑 b

4、,礦坑涌水量大小往往與地表水體性質、規(guī)模、與礦坑的相對位置、 礦坑巖石透水性密切相關c,涌水動態(tài)隨地表水枯豐做季節(jié)性變化，且 涌水強度與地表水類型、性質和規(guī)模有關3 / 134,老窯及廢棄井巷的積水：a,來勢猛，時間短，破壞性大b,酸性 大，含有害氣體并攜帶石塊，破壞性大c,涌水還可成為其他水源涌入來源網絡整理，僅作為學習參考 I，礦坑的通道d.老窯水因年代久遠，分布范圍不清，調查困難礦坑充水通道類型及特點天然通道.斷裂構造：能否成為充水途徑關鍵在于它的透水性，斷裂帶的透水性主要取決于兩盤的巖性，且往往與兩盤巖石的透水性一致。（若 兩盤均為柔軟性巖石時，其透水性則與斷裂的力學性質有關， 壓性和

5、 壓扭性斷裂常不透水，張性斷裂可具弱透水性；若兩盤均為硬脆性或 脆性可溶巖時，斷裂帶多數(shù)具透水性；若兩盤為不同類的巖石組合，則透水性復雜）.巖溶陷落柱：只有處在現(xiàn)代巖溶水強徑流帶和集中排泄帶并隱 伏埋藏在地下水頭面之下，才能構成突水的潛在威脅人工通道.底板突破：底板突水，同時取決于底板含水層和隔水層，突破 關鍵是含水層水壓值和隔水層阻抗水壓的能力， 后者又取決于隔水層4 / 13的厚度和巖性來源網絡整理，僅作為學習參考 I，.頂板破壞：對埋藏在強含水層或地表水體之下的礦床，都要評價頂板的穩(wěn)定性，預測它可能破壞的最大高度。a.b.受礦層傾角和頂板巖性控制，頂板巖性對破壞特征也有明顯影響a.冒落帶

6、：堆積的碎塊透水性好，可形成上部地下水或地表水向下灌入的通道b.導水裂隙帶：能透水，是上部強含水層或地表水體的滲入或突水通道，能使礦坑涌水量急劇增加c.整體移動帶：透水性與破壞前原巖相比變化不大，不會構成充水通道.地表塌陷：a.開采塌陷：地表開采塌陷與采空區(qū)之間的水力聯(lián)系是決定其充水意義的關鍵b.巖溶塌陷：波及面積廣，危害性極大三大類充水礦床特征（必考，選）孔隙充水礦床：5 / 13主要受孔隙巖層的巖性結構、埋藏條件、規(guī)模及與地表水聯(lián)系程來源網絡整理，僅作為學習參考 I，度的控制1.礦坑涌水量動態(tài)受大氣降水影響明顯， 季節(jié)變化系數(shù)大2.往往有地表水的影響3.巖層強度低，穩(wěn)定性差，工程地質條件復

7、雜 4.多 米用露天開米裂隙充水礦床：淺部為風化裂隙、斷裂帶充水為主，深部構造裂隙充水為主。向 深部涌水量變小，降水和地表補給為主，富水程度由中到弱。1.礦坑涌水量一般比較小2.具有不均一性和方向性3.疏干排水的影響范圍小巖溶充水礦床：取決于充水巖層的巖溶發(fā)育特征，巖溶水分布的不均一性、方向性和集中程度，較之裂隙水更甚，導致礦井涌水量大小不等。礦床所 處的構造類型、部位、規(guī)模及其破壞程度，影響著巖溶發(fā)育的強弱和 礦床富水強度。6 / 13向斜礦床匯水條件好，富水性強。向斜淺部巖溶發(fā)育，深部富水來源網絡整理，僅作為學習參考 I，性相對較弱。淺部軸部比翼部富水強，深部軸部比翼部富水弱.礦坑涌水量大

8、2.以集中突水為主要充水方式（涌水量往往取決 于幾個大的突水點、總涌水量變化極不穩(wěn)定，隨大突水點出現(xiàn)的短時 間劇增、突水點往往集中出現(xiàn)在某一方向或某一地段上）3.礦井排水的影響范圍可以擴展很遠礦坑涌水量預測方法（必考）1.比擬法：利用地質和水文地質條件相似、開采方法基本相同的生產礦井的排水資 料，來預測新建礦井的涌水量.q-s曲線法：利用抽（放）水試驗的資料，建立涌水量（q）與 降深（s）關系的曲線方程，然后根據(jù)試驗階段與開采階段水文地質 條件的相似性，把q-s曲線外推來預測礦坑涌水量礦坑涌水量預測的特點目標：以確保安全開采疏干豐水期的最大涌水量為目標7 / 13水文地質條件：礦床大多分布于基

9、巖山區(qū)，含水質的非均質性突 出，參數(shù)代表性不易控制降深：多為大降深下推。此時開采條件對水 文地質條件的改變難以預料和控制來源網絡整理，僅作為學習參考 I，保證礦坑涌水量預測精度的步驟1.查明充水條件，建立符合客觀實際的水文地質概念模型（a.概化已知狀態(tài)下的水文地質條件 b.給出未來開采狀態(tài)下的內邊界條件 c.預測未來開采狀態(tài)下的外邊界條件）2.正確選擇計算方法，建立于 水文地質概念模型相符合的數(shù)學模型 （a.礦床的充水因素及水文地質 條件復雜程度b.勘探階段對礦坑涌水量預測的精度要求 c.勘探方法、 勘探工程的控制程度與信息量）3.計算數(shù)學模型，評價預測結果水量預測失誤原因.對礦床水文地質條件

10、的復雜性認識不足， 對礦床水文地質條件 未查清2.水文地質概念模型不當，水文地質參數(shù)取值不妥 3.數(shù)學模 型處理欠妥礦床開采環(huán)境地質問題，尤其是礦區(qū)排水有關問題.巖溶充水礦床疏干排水時的地面塌陷：巖溶地面塌陷系指碳酸8 / 13鹽巖分布區(qū)，由于地下存在大量巖溶形態(tài)洞穴和管道，特別是淺埋藏，來源網絡整理，僅作為學習參考 I，直接為第四系松散沉積物覆蓋的開放型巖溶形態(tài)發(fā)育時，則使其上覆 蓋層不穩(wěn)定，從而產生向下陷落的現(xiàn)象，具有突發(fā)性質，發(fā)展迅速，有時規(guī)模巨大，危害嚴重.孔隙充水礦床疏干排水時的次生固結作用和地面沉降：在疏干無壓松散孔隙含水層以及降低承壓含水層的壓力水頭時， 可引起極強 的次生固結和

11、上覆粘性土層的人為陷落壓密作用，在形成這些作用的活躍地帶一一疏干降落（或減壓）漏斗區(qū)，則出現(xiàn)地面沉降.水源枯竭：礦床開采，井巷系統(tǒng)揭露含水層疏排地下水，必然引起其天然均衡結構的變化，導致礦區(qū)附近的井、泉干涸，河水斷流， 破壞供水水源，使工農業(yè)生產及生活用水發(fā)生困難.環(huán)境污染：a.礦坑污水的污染b.礦坑酸性水污染c.金屬組分及 微量元素污染礦區(qū)水文地質調查任務9 / 13應查明1.主要充水水源2.主要隔水層防突水性能3.特殊隱伏導 水構造并預測礦井涌水量礦區(qū)水文地質調查特點來源網絡整理，僅作為學習參考 I，1.綜合性（與地質勘探密切結合）2.長期性（評價與采礦條件相 結合）礦床水文地質與供水文地

12、質的工作目標是既相互對立又相互統(tǒng)一的礦區(qū)水文地質調查基本原則罕見地下水具有系統(tǒng)性和動態(tài)性的特點，實行動態(tài)勘探、動態(tài)監(jiān) 測和動態(tài)分析的礦井水文地質勘探理念1.針對礦井主要水文地質問題及其對水資源破壞類型，做到有的放矢，從區(qū)域著眼，立足礦區(qū)，系統(tǒng)勘探研究 2.堅持重點突出，綜合配套的原則3.構成有效控制面礦區(qū)水文地質調查常見技術方法水文地質調查與測繪水文地質勘查：1.物探2.鉆探水文地質實驗長期監(jiān)測：對條件復雜度中等至復雜的礦床在勘探階段進行大量降深，大流量、較長時間的群控抽水試驗10 / 13礦區(qū)地下水防治和水文工作注意問題來源網絡整理，僅作為學習參考 I，.加強區(qū)域水文地質測繪：區(qū)域水文地質測

13、繪是礦床水文地質調 查的基礎和先行工作，其目的是通過較大面積的地表綜合研究， 對礦 山所在區(qū)域地下水的形成條件與分布規(guī)律獲得全面的認識，從而建立 水文地質概念模型的雛形.充分利用地質勘探工程所取得的水文地質資料是礦區(qū)水文地質調查的一條重要原則.礦床水文地質調查應以查明主要充水巖層地下水形成條件及采礦人為作用為中心.礦區(qū)水文地質勘探試驗工作必須從實際條件出發(fā)，結合采礦工 程配置和可能出現(xiàn)的環(huán)境問題進行礦區(qū)地下水防治方法（疏、截、堵、留、探、放）.疏干排水：.地表疏干深井疏干：經濟、安全、環(huán)保、施工方便（在疏干地段從地表施11 / 13工一系列疏干鉆孔至充水巖層，用深井泵或潛水泵將地下水排出地表）

14、來源網絡整理，僅作為學習參考 I，漏水孔：最簡便、最經濟（在地表施工一系列漏水鉆孔將上部含 水層中的地下水，通過漏水鉆孔自流疏池至下不含水層中）水平孔疏干：疏于露天邊坡地下水最有效方法（在露天采區(qū)邊坡底部施工一個近水平的鉆孔，地下水則在自然梯度驅使下流出， 泄入 排水溝）鉆孔方向應盡可能垂直構造面方向，以期獲得最好疏干效果，鉆進深度應穿透土質邊坡或松散巖層，對一些不穩(wěn)定的邊坡應穿透潛在滑坡面的后部（2）地下疏干：將地下水或放入坑道集中排出地表，或泄入于水頭較多低的底部含水層中的一種排水措施疏干巷道：用以直接或間接疏泄和攔截進入礦坑的地下水疏干平響坑內放水鉆孔：鉆孔孔口應安裝孔口管或放水閥， 并用水泥加固直通式放水鉆孔.注漿堵水：建造地下防滲帷幕墻，堵塞進水途徑，切斷礦坑