吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教案  第五章 矿床水文地质 学习内容： 1、掌握矿区水文地质及环境地质的特点和工作方法 2、能够分析、查明矿区水文地质基本特征 3、能够计算出矿坑涌水量 4、了解矿区环境地质问题及解决的方法 第一节 矿床水文地质学的概念和有关矿床的知识 一、矿床水文地质的特点 1、水文地质条件复杂 2、涌水量计算的难度大 3、开采前后水量变化大 4、派生出来的环境地质问题多 5、准确度要求高 二．我国矿床水文地质的现状 1、投入不足、 2、研究程度低 3、计算的精度误差较大 4、矿区环境地质问题研究跟不上 5、经济效益较差 三．有关采矿与矿床的一般知识介绍 1、有关矿床的一些知识 矿石，矿体，矿床，矿产 矿床：由成矿地质作用在地壳中形成，其质与量能符合当前经济技术条件，而高度开采利用的地质体 矿体的形状及产状 矿床成因类型划分为：岩浆矿床，伟晶岩矿床，气水—热液矿床，风化矿床，沉积矿床，变质矿床 2、有关采矿的一些知识 （1）开采单位：矿区—矿田—井田—开采水平 （2）开采方式： ① 露天开采：大型煤矿，建筑材料，金，金刚石，非金属，变质铁矿 优点：生产率高，成本低，劳动环境好 ② 地下开采： 垂直：竖井：由地面的大口径井筒，亦作为主要运输通道 盲井：与地表不直接连通的竖井，，次一级运输巷道 溜井：矿层与水平巷道直接连通，用于放矿 小井：与地面相通，作通风或临时提升用的小型竖井 水平：平硐：由地面掘进的 石门：垂直矿体走向，开掘在岩层中 矿门：垂直矿体走向，开掘在矿层中 岩层平巷：延走向，开掘在岩层中 矿层平巷：延走向，开掘在矿层中 倾斜巷道：斜井：由地面掘进 溜道：溜矿用 3、开采矿床的步骤 （1）开拓 （2）采准 （3）回采 4、采矿方法 （1）自然支撑法 （2）人工支撑法 （3）崩落法 第二节 矿床充水条件 一、矿床充水水源 1、以大气降水为充水水源的矿床 （1）本类矿床分布特征 矿层（体）埋藏较浅的矿床 充水岩层裸露的矿床 位于分水岭地段的矿床 某些处于包气带中的矿床 面积较大的露天矿区（有较大的汇水面积） （2）本类矿床的矿井涌水特征 矿井涌水动态与当地降水变化过程一致，同步变化，周期一致，变化幅度一致，峰值的波动形态一样，变化的幅度大 同一矿床，随开采深度增加，矿井涌水量减少，涌水高峰值出现后延时间加长 矿井涌水量的大小还与降水性质、强度、连续时间及入渗条件有密切关系 （3）确定大气降水为矿床充水水源的方法 研究矿井涌水量与降水量动态及其关系 研究矿区的地形，气象，地貌等特征 研究降水的强度，连续时间及入渗条件 水化学，同位素等 示踪试验 研究矿区地理条件 矿床分布特征 2、以地表水为充水水源的矿床 （1）矿床的分布特征 附近或上面有河流湖泊，海水体等。 （2）地表水与矿床的四种关系 不补给：没有通道 地表水微弱补给 地表水入渗补给 地表水罐入式补给 （3）地表水作为充水水源，其矿井有如下规律： 涌水强度与地表水体的性质，规模和动态有关 a. 常年性大水体，定水头强大补给水源，稳定涌水，难以疏干 b. 季节性中、小水体，则形成季节性补给，易疏干 c. 与流域面积有关 涌水强度与井巷到地表水体间的距离有关 涌水强度与通道上的渗透性有关 采矿方法的影响 （4）研究重点 水体性质、分布、动态、汇水面积 漏斗的形态 涌水量的变化规律及动态 水体的矿体间的岩性 采矿历史、现状、方式 3、以地下水为主的水源 （1）类型：直接、间接 （2）充水规律 含水层岩性、厚度、面积、补给条件 （3）研究的重点 岩溶，第四系 4、以老窑水为充水水源的矿床 （1）充水特征： 分布在矿床边缘及矿体浅埋处； 水量有限； 多酸性水； 开始大，后来小 （2）研究内容 二、矿床充水通道 断裂带，地震裂隙，导水陷落柱，人为采矿裂隙，岩溶塌陷，天窗，勘探钻孔等 1、断裂带通道 （1）类型 （2）调查重点 断层的性质，规模，力学性质，受力强度，充填胶结，后期的破坏，开采条件，两侧的岩性，水文地质特点，断层的多期活动性等。 2、地震裂隙通道 （1）新的裂隙 （2）断层的新活动 3、导水陷落柱通道 岩溶很发育的地区，有激发因素 4、采矿造成的裂隙通道 （1）崩落采矿法裂隙通道 直接顶板含水层的矿床 间接顶板含水层的矿床，中间有隔水层 上覆有地表水体的矿床 大气降水充水矿床 （2）底板突破通道 底板产生人为裂隙的深度和数量，充水难易及涌水量大小与下列因素有关： 底板承压力大小 底板隔水层的厚度 施工是否合理安全 5、岩溶塌陷及天窗造成的通道 6、钻孔 三、矿床充水强度分析 1、充水岩性出露和接受补给条件 出露面积大，入渗条件好，岩层透水性强，天窗面积大等 2、矿床边界条件 边界条件：边界形态，透水与隔水性质 研究目的：水文地质特征，水文地质模型，涌水量预测，防治措施，布置勘探工作 （1）侧向边界条件 边界性质，分布状态及封闭程度和开采后的变化特征 （2）矿床顶底板的各水或透水条件 顶底板的隔水能力 顶底板的厚度与稳定性 隔水层的定态性和抗张强度 3、地质构造条件 4、地震的影响 第三节 矿坑涌水量预测 一、涌水量预测的内容与要求 1、正常涌水量：某一标高，平水年，平水季节，正常的稳定的总涌水量。 2、矿坑最大涌水量：丰水期、雨季进入矿坑的最大涌水量 3、开拓井巷涌水量：开拓过程中的涌水量 4、疏干工程的排水量：在规定时间内，将水位降到某一规定标高时所需的疏干强度 二、原则 1、出现问题的原因： （1）水文地质条件未查清 （2）水文地质参数缺乏代表性 （3）数学模型选择不当 （4）对未来的水文地质等条件的变化没有把握住 2、原则：查清条件，计算参数要有代表性，正确选择数学模型 三、步骤和方法 1、建立预测矿坑涌水量的水文地质概念模型 （1）内部结构的概化 （2）内边界的概化 （3）外边界的概化 2、选择计算方法，建立相应的数学模型 3、解参数，评价结果 四、矿坑涌水量预测的特点 大小问题、条件、边界、大降深、未来条件变化大