矿床水文地质学讲义引言
5-1 矿床水文地质学讲义(充水条件)
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4、采矿方法
支撑采矿法,崩落采矿法:
支撑采矿法分天然和人工两种: 天然支撑法又称矿柱法,采用保留安全矿柱(永久、暂时) 的方法保持围岩稳定性,适用于围岩稳固的采区; 人工支撑采矿法:是用人工支撑的方法控制地区,保护采 区安全生产。
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崩落采矿法:运用于采空区上方无城镇,地表水或无强含 水层的采区,是利用顶板崩落的岩块充填采空区,控制围岩的 位移,确保安全生产。崩落法是最常用的采矿方法,但它对矿 床充水的威胁也最大。
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3、矿井涌水强度及其变化,与含水层水量组成有关。 当涌入水以储存量为主时,揭露初期涌水量大、易突水, 后逐渐减少,容易疏干;当涌水以补给量为主时,则涌水 量由小变大,后趋于相对稳定,多不易疏干。
一、矿石、矿体、矿床及矿产 二、矿体的形状及产状 三、矿床成因类型及其与周围含水层间的关系 四、矿床开采
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一、矿石、矿体、矿床及矿产
矿石:凡含经济上有价值和技术上可提取有用元素、化合物或 矿物的岩石。 矿体:矿石的自然堆积体。 它是独立的地质体,有一定的形状、大小和产状,占有一定的 空间。 包围矿体的无实用价值的岩石称矿体的围岩。矿体和围岩石间 的界面有清晰的.也有逐渐过渡的。 矿床:由成矿地质作用在地壳中形成的质和量皆符合当前经济 技术条件,可被开采和利用的地质体总称。它由矿体和围岩组成。 一个矿床可由一个或多个矿体组成。
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矿坑涌水量随降水量变化曲线(京西王平村矿) 1-降水量;2-矿坑涌水量
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1979年8月16日矿井淹没事故
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煤矿水文地质勘探技术分析与研究
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煤矿水文地质勘探技术分析与研究1. 引言1.1 研究背景煤矿水文地质勘探技术一直是煤矿勘探领域的重要研究内容。
煤矿水文地质勘探技术是指利用水文地质原理和现代科技手段对煤矿区域进行勘探,以获取地下水文地质信息、确定矿床构造形式、预测煤矿地质条件和水文地质环境,为煤矿安全开采提供科学依据。
煤矿水文地质勘探技术的发展对煤炭资源的调查评价、矿井建设和矿山水文水文地质环境保护具有重要意义。
随着煤矿勘探的深入和煤炭资源的逐渐枯竭,煤矿水文地质勘探技术也不断进行创新和改进。
通过运用遥感技术、地球物理勘探技术、水文地质勘探技术等多种技术手段,可以提高煤矿勘探效率,降低勘探风险,保障煤炭资源的可持续利用。
本文旨在对煤矿水文地质勘探技术进行深入剖析,探讨其在煤矿勘探中的应用及发展趋势,为煤炭资源的开发利用提供技术支撑和科学依据。
1.2 研究意义煤矿水文地质勘探技术的研究意义非常重大。
水文地质勘探技术可以帮助煤矿勘探工作人员更准确地了解矿区地下水文地质情况,为矿区水资源的科学开发利用提供可靠的依据。
通过水文地质勘探技术的应用,可以降低煤矿勘探和开采过程中的地质灾害风险,提高工作安全性。
研究在煤矿水文地质勘探技术方面的发展,还可以为矿区的资源管理、环境保护以及可持续发展提供技术支撑和保障。
深入研究煤矿水文地质勘探技术具有重要的现实意义和广阔的应用前景,对于煤矿行业的健康发展和资源合理利用具有积极的促进作用。
1.3 研究方法研究方法是科学研究的基础,它的选择直接影响研究结果的可靠性和有效性。
本文采用了多种研究方法来进行煤矿水文地质勘探技术的分析与研究。
我们对目前煤矿水文地质勘探技术的相关文献进行了梳理和整理,系统地总结了已有的研究成果和实践经验。
这一步是为了建立煤矿水文地质勘探技术的基础知识框架,为后续的研究奠定基础。
我们结合理论分析和实地调研的方法,对煤矿水文地质勘探技术进行了深入的分析。
通过实地勘探和数据收集,我们了解了目前煤矿水文地质勘探技术的实际应用情况,并对其存在的问题和不足进行了深入剖析。
矿床水文地质学讲义
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4)降深:矿坑涌水量预测多为大降深下推。此时开采条件 对水文地质条件的改变难以预料和量化,这与供水小降深开采有 明显差异。 5)工程控制程度:矿床水文地质勘探从属于矿产地质勘探, 与专门性的供水水文地质勘探对比,前者一般投入小、工程控制 程度低,预测所需的信息量相对少而不完整。 以上特点,决定了矿坑涌水量预测中存在诸多产生误差的 客观条件。因此属于评价性计算,为矿山设计及采前进一步专门 性补充勘探提供依据。
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2、 选择计算方法与相应的数学模型 详勘阶段均要求选择2个或2个以上的计算方法,以相互检 验和映证。选择时必须考虑三个基本要素: (1)矿床的充水因素及水文地质条件复杂程度。 如:位于当地侵蚀基准面之上,以降水入渗补给的矿床, 应采用水均衡法;水文地质条件简单或中等的矿床,可采用解 析法或比拟法;水文地质条件复杂的大水矿床,要求采用数值 方法; (2)勘探阶段对矿坑涌水量预测的精度要求; (3)勘探方法、勘探工程的控制程度与信息量。
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(三)、矿坑涌水量预测的步骤 矿坑涌水量预测是在查明矿床的充水因素及水文地质条件 的基础上进行的。它是一项贯穿矿区水文地质勘探全过程的工 作。一个正确预测方案的建立,是随着对矿床地质勘探程度的 深入和矿床水文地质条件认识的不断深化而逐渐完成的,一般 应遵循如下三个基本步骤: 1、 构造水文地质概念模型 2、 选择计算方法与相应的数学模型 3. 计算数学模型,评价预测结果
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对于复杂的大水矿床,建立一个可靠的概念模型,大致经 历以下三个阶段: 第一阶段:通过对以往资料的整理,提出水文地质模型的 “雏型”,作为下一步勘探设计的依据。尤其对大型抽(放) 水试验的设计具有特殊重要的意义; 第二阶段:根据进一步勘探提供的各种信息数据。特别是 大型抽(放)水资料,通过流场分析或数值模拟,完成对“雏型” 模型的调整,建立水文地质模型的“校正型”; 第三阶段:在“校正型”的基础上,按开采方案给出疏干 工程的内边界条件,根据勘探资料预测不同疏干条件下的外边 界条件,建立水文地质概化模型的“预测型”
第十一章5矿床水文地质学讲义
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第十一章5矿床水文地质学讲义
•一、矿床疏干的主要方法
• 为了采矿安全、提高工效和降低成本,采用经 济和技术上合理的各种工程措施,对涌人井巷或威胁 安全的各种水源进行排除或控制等科学管理的工作, 统称为矿床疏干。 •
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第十一章5矿床水文地质学讲义
发生破坏地下水资源、引起地面塌陷和增大排水费用等问题。
• 防渗法的实质是使用注浆工程,在地下筑成不透水体,切断
井巷进水通道,用以隔绝涌水水源或大量减少矿井涌水量。
• 此类工程虽投资多、工程量大和周期长,但只要水文地
•质条件适合,则会收到阻水显著、长期经济收益好的效果,国内
外均有成功实例可予借鉴。
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第十一章5矿床水文地质学讲义
•徐州青山泉煤矿截流
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• 青山泉矿二、三号井 田属同一单斜构造,分布 有11层太原组灰岩含水层 (与开采有关的主要为浅 部岩溶发台的9、10两层), 各层厚0.5—12m不等,构 成统一的含水组。地表被 3-10m厚的第四系所覆盖。 9层灰岩厚2.6m,距17 层煤顶板5—8m。10层灰 岩厚3.5m,为20层煤的直 接顶板。
第十一章5矿床水文地质学讲义
•徐州青山泉煤矿截流
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• 三号井田枯季涌水量仅为 0.65m3/min左右,雨季一般为56m3/min,最大达7.9—16m3/ min,主要为降水渗入补给。二 号井田涌水量较大,枯季为13m3 /min,雨季最高达95m3/min。 后因突水淹没,导致其水位不断 上升,地下水通过9、10层灰岩 岩溶通道流入三号矿井,使三号 矿井涌水量亦越来越大。1964年 雨季,三号井因受水威胁而被迫 停产。于是决定用注浆帷幕来切 断二号井水对三号井水的补给
矿床水文地质内容简介 已打印
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矿床水文地质地下水对采矿有比较大的威胁,是水害或水患。
因此,矿床水文地质是把地下水作为需防治和排除的对象而加以研究的。
矿坑涌水及突水是矿产资源开发过程中常遇见的一种水患,会给井巷开拓和回采工作带来困难,需耗巨资建立防排水工程、增加采矿成本;超过排水设备能力的大型突水(突水点峰值流量超过lm3/s),还会造成重大的人身伤亡和整个矿井的淹没。
矿床突水事例:1、2001年7月17日发生在广西南丹矿的特大矿山突水事故造成了83人死亡,直接经济损失达8000余万元。
2、1984年6月3日开滦煤田范各庄矿发生的突水,在世界采矿史上是空前的。
突水发生后仅21小时就将年产3×106t煤的范各庄矿全部淹没,根据淹没体积测算,突出高峰期(11小时)的平均涌水量为34.22m3/s,分别是国外最大突水量(南非西德律方天金矿:7m3/s)和我国历史上最大突水量(山东淄博北大井:7.4m3/s)的数倍。
3天后又淹了吕家坨矿,之后陆续涉及唐家庄矿与赵各庄矿。
3、2005年吉林省蛟河煤矿突水死亡39人以及广东梅州淹矿等。
由于受到突水淹矿威胁使得我国大量的固体矿产资源得不到充分开发。
仅就煤炭资源而言,目前我国北方主要的矿务局,有130余个矿井受水威胁,随着向深部开采,水压不断增加,突水灾害威胁日趋严重。
北方岩溶地区的煤炭矿床约有150多亿吨储量,铁矿床约有8亿多吨储量,因受水的威胁而难于开采。
随着我国经济的持续高速增长,能源与矿产的相对紧缺日显突出,因此加强矿床水文地质工作,不仅能够保证能源与矿产开发的安全,相对能够极大地提高我国的能源与矿产资源的储量,意义十分重大。
本章以讲授矿床水文地质为主,侧重于自然状态下的矿床充水条件的探讨、矿井涌水量的预测,兼顾某些矿井水文地质的内容以及矿区环境地质等内容。
第一节矿床类型与矿床开采一、矿床类型矿床是指在当前经济技术条件下,具有开采价值(品位、储量)的含矿地质体。
按其成因可分为:岩浆矿床、沉积矿床、变质矿床、。
第十章矿床水文地质学讲义(充水条件)
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(二)、以地表水为主要充水水源的矿床
这类矿床赋存在山区河谷和平原区河流、湖泊及海洋等 地表水附近或其下面。充水特征主要取决于地表水的补给方 式。根据地表水进入井巷的方式和强弱,可分为四种情况:
1、是地表水不补给者:矿体顶部有较厚的可靠隔水层, 矿体与地表水之间无水力联系;
2、是地表水微弱补给者:矿体顶部有弱隔水层,少量地 表水可通过它补给井巷;
受季节流量变化大的河流补给的矿床.其涌水强度亦呈季节性周期 变化。有常年性大水体补给时,可造成定水头补给稳定的大量涌水,并 难于疏干。有汇水面积大的地表水补给时,涌水量大且衰减过程长。
2、矿井涌水强度还与井巷到地表水体间的距离、岩性 与构造条件有关。
一般情况下,其间距愈小,则涌水强度放大。其间岩层的渗透性愈 强,涌水强度愈大。当其间分布有厚度大而完整的隔水层时,则涌水极 微或无影响。其间地层受构造破坏愈严重,并巷涌水强度亦愈大。
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1、矿床的开采单位
沿倾向的长度,由于井田的范围过大,所以开采时尚需 按矿体(层)的倾角和技术条件,将矿体划分为更小的单元有 顺序的进行开采。
对倾斜的矿体(层),多沿倾斜按一定标高分成若干个平 行于走向的长条,称其为阶段。其上边界为阶段回风平巷, 所在水平面称回风水平;下边界则为阶段运输平巷,其水平 面称运输水平。
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单个矿井的突水(涌水),多系以某一种 水源为主,多种水源综合补给而成。实际工 作中,不仅要找出主要水源,还要分析
采前(天然)水源和采后(人工)水源,
以便于提出准确的防治水措施。
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三、充水通道
矿体及其周围虽有水存在,但只有通过某种通道。它们才 能进入井巷形成涌水或突水。涌水通道可分为两类:地层的孔 隙、断裂带等属于自然形成的通道;以及由于不合理勘探和开 采造成的人为涌水通道。 (一)、自然通道
地质专业知识讲座(第二部分 矿产勘查与水文地质)
![地质专业知识讲座(第二部分 矿产勘查与水文地质)](https://img.taocdn.com/s3/m/2ece5081af1ffc4fff47ace4.png)
一、影响矿床形成的主要因素 1. 元素在地壳及上地幔中的分布量; 2. 元素本身的地球化学性质; 3. 成矿体系的物理化学条件。
整理课件
二、成矿作用及矿床成因类型
矿床的成矿作用主要有内生成矿作用、外生成矿作用、变质成矿作用 成矿作用将矿床分为:
(1)内生矿床-岩浆矿床、伟晶岩矿床、热液矿床 (2)外生矿床-风化矿床、沉积矿床 (3)变质矿床
整理课件
第二部分
矿产勘查与水文地质
第一章 矿产与矿床 第二章 矿产勘查 第三章 矿床水文地质
整理课件
第二章 矿产勘查
第一节 矿产勘查的目的和任务 第二节 矿产勘查的内容 第三节 矿产勘查类型与网度 第四节 矿产资源/储量分类
第一节 矿产勘查的目的和任务
矿产勘查最终的目的是为矿山建设设计提供矿产资源储
量和开采技术条件等必需的地质资料,以减少开发风险和获
得最大的经济效益。
固体矿产勘查工作分为预查、普查、详查、勘探4个阶段 1. 预查——“初步”了解矿区的地质情况,提出普查靶区。 2. 普查——“大致”查明矿区的地质情况,提出详查靶区。 3. 详查——“基本”查明矿区的地质情况,提出勘探靶区,
并为制定矿山总体规划、项目建 议书提供资料 4. 勘探——“详细”查明矿区的地质情况,为矿山建设设计
第四节 矿产资源/储量分类
在99年颁发实施的《固体矿产资源/储量分类》 (GB/T17766-1999)中,根据矿产资源/储量的经济意义、 可行性评价和地质可靠程度,将矿产资源分为三大类,即储 量、基础储量、资源量,并进一步划分为16种类型。
1.储量:储量是基础储量中的经济可采部分,又可分为 可采储量(111)、探明的预可采储量(121)及控制的预可 采储量(122)3个类型。
13 矿床水文地质
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稳定 边缘充水型:一般以滴淋水为主,涌水量不大 疏干型(或不充水型被揭露时只有少量滴水或无水,巷道甚至可穿 过柱体。 1984年6月2日,开滦范各庄矿2171工作面揭露的9号陷落柱,最大 突水量为2053m3/min,其水量之大为世界之最。
岩溶塌陷:岩溶充水矿区,特别是我国南方岩溶充水矿区突 出的环境问题和地质灾害。
13.1 矿床与矿床开采
矿床与矿产:
矿床:指在地壳中由地质作用形成的、其品位和储量在
当前经济技术条件下具有开采价值的含矿地质体。由矿 体和围岩组成。
矿产:指地壳中由地质作用形成和能被利用的矿物资源。
地下采矿方法简介
自然支撑法:一般用于矿石和围岩均较稳定的矿区里。
空场法、留矿柱法。
多为矿层埋藏较浅的矿床、充水岩层裸露的矿床、位于
分水岭地段的矿床、处于包气带中的矿床、露天矿等。 最主要的是露天矿和有集中入渗通道的矿井。
矿井涌水特征: 周期性变化:矿井涌水动态与当地降水的变化过程一
致或具有相似性,表现出明显的季节性和多年周期性 的变化规律。
降水的影响随深度减弱:同一矿井随开采深度增加矿
13.2.4 影响矿井充水的其他因素
一、充水岩层出露条件和接受补给条件
充水层和含水矿体的出露程度愈高,该层的透水性愈强,
与补给水源接触面积愈大,则矿床充水愈强,矿井涌水 量愈大。
对于间接充水层,与间接充水层与直接充水层的接触面
积有关。
与地形有关
二、矿床的边界条件
侧向边界和顶底板条件:形态及透水性和隔水性
13 矿床水文地质
13.1 矿床与矿床开采
13.2 矿井充水条件
水文地质学第一章ppt课件
![水文地质学第一章ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/b80faa331611cc7931b765ce0508763231127432.png)
地下水在重力作用下由高处向低处运 动,同时受地质构造、地貌、气候等 因素的影响。
地下水的补给、径流与排泄
地下水的补给
主要通过大气降水、地表 水渗入等方式进行补给。
地下水的径流
地下水在补给区接受补给 后,沿一定路径向排泄区 运动。
地下水的排泄
地下水通过泉水、蒸发、 人工开采等方式排泄到地 表或大气中。
本课程的学习目标与要求
学习目标
掌握水文地质学的基本概念、原理和方法,具备分析和解决水文地质问题的能 力。
学习要求
认真听讲,积极思考,按时完成作业和实验报告,注重理论与实践相结合。
02
地球的水圈与水循环
地球的水圈组成与特点
水圈的组成
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等。
水圈的特点
连续而不均匀,不断循环运动,与大气圈、生物圈、岩石圈等相互作用。
透水性
01
指岩石允许水透过的能力,用渗透系数表示。
给水性
02
指岩石在重力作用下能释放出一定水量的性质,用给水度表示。
透水性与给水性的关系
03
透水性好的岩石,其给水性一般也较好,但两者并非完全对应。
岩石的持水性与释水性
持水性
指岩石在饱水状态下保持水分的能力。
释水性
指岩石在失水状态下释放水分的性质。
持水性与释水性的关系
利用卫星或航空遥感影像,解译 区域水文地质条件。
水文地质试验的类型与实施
抽水试验
通过抽水设备在钻孔中进行抽水,观测地下水位变化,计算水文 地质参数。
注水试验
向钻孔中注入水,观测注水量和地下水位变化,判断含水层富水 性。
压水试验
通过一定压力将水压入钻孔中,观测压水量和地下水位变化,评 估含水层渗透性。
水文地质学矿床水文地质学讲义充水条件
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1、矿井涌水强度与充水层的空隙性及其富水程度有关。 一般,裂隙水的充水强度小、孔隙水中等,岩溶水最大;井 巷位于富水地段者涌水量大,处于弱含水地段者小;矿体和围 岩含饱水流砂时,可造成流砂冲溃。
沉积矿床所产矿种大多产量丰富,尤其是生物化学和胶 体化学沉积矿床,多与碳酸盐岩共生,多具有利蓄水的构造, 受岩溶水的威胁.致使矿床水文地质条件极为复杂.国内、 外大水矿床多属此类。
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(6)变质矿床:系伴随岩石变质过程,由有用元素富集而 成的矿床,除产金、铀、铜、铅、锌等金属矿产外,还产滑石、 石墨、石棉等非金属矿产,多数为水文地质条件简单的裂隙充 水矿床。
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一、基本概念
矿床充水:自然状态下矿床和围岩中赋存的水; 矿坑涌水:采矿时流人井巷的水; 矿井突水:超过矿井正常排水能力的瞬时大量涌水。 充水强度、涌水强度和突水强度:充水、涌水和突水的 水量大小。 矿山井巷之所以有水涌入,是各种水源通过各种通道进入 井巷造成的,其涌入水量的大小主要受矿床赋存与开采的具体 条件控制。
因此,充水水源与通道是形成矿坑涌水的必备条件,加 上影响涌水强度诸因素,三者综合作用称矿床充水条件。
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矿床充水分析示意图
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二、充水水源
(一)、大气降水为主要充水水源的矿床
其充(涌)水特征与降水、地形、岩性和构造密切相关。 1、矿井涌水动态与当地降水动态相一致,具明显的 季节性和多年周期性的变化规律。
绪论部分
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绪论一、矿山水文地质与水文地质学矿山水文地质是建立在水文地质学基础上,水文地质学是以研究地下水的科学,包括研究岩石圈、水圈、大气圈以及人类活动相互作用下的地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律去兴利除害,为人类服务。
而矿山水文地质则是研究地下水与矿产资源开发有关的理论、方法及其应用的科学。
它是在研究地下水埋藏分布特征和运动规律的基础上,研究在矿产资源的开发过程中,如何有效地防治地下水对矿产资源开发的危害,如何合理地利用地下水资源。
二、矿山水文地质的基本任务矿山水文地质的基本任务是研究和解决地下水对矿山生产的危害及预防治理方法、矿区地下水资源的综合开发利用与水资源保护等。
1.矿山水害的防治我国矿产资源丰富,自然地理条件和水文地质条件复杂,以开发煤炭资源为例,当煤炭资源受到地下水威胁,在一定程度上影响了煤炭资源的开发。
当地下水进入矿井中,轻则恶化生产劳动环境,增加吨煤成本,重则危害矿井安全,甚至淹没井巷、造成人身和财产的重大损失。
对于位于岩溶水位以下煤层,在煤炭资源的开发过程中,地下水的威胁更为严重。
对于以地下开采矿产资源为主的矿区,一个重要的矿山问题就是矿井突水危害。
凡是在矿井建设和生产地过程中,当井巷、工作面与含水层、地表水体或含水的裂隙洞、溶洞、陷落柱、构造破碎带等接近或沟通时会发生矿井突水危害,水源包括有地表水与地下水,因为在矿井生产时,地表水与地下水都可能通过各种途径进入到矿井中,当涌水量小于矿井排水能力时,地下水形成稳定的降落漏斗,而当涌水量超过矿井最大排水能力时,就造成矿井水灾,矿井突水决定于矿井水文地质与采掘现场条件,一般在突水发生前都有征兆出现,如果熟悉掌握这些征兆,对于可能即将发生地突水事故以及及时采取对策措施,保证矿业开采人员的安全意义重大。
当发生矿井突水事故时,则需要制定方案,采取一系列的防治水措施。
包括地面防水与井下防水两大类,可以通过大量疏排水,即疏干降压、矿井排水、注浆堵水,设立截水沟、整铺河床,河流改道,井下探放水等措施联合使用。
矿床水文地质
![矿床水文地质](https://img.taocdn.com/s3/m/b1c0288a6529647d272852c9.png)
二、达尔西定律—层流运动定律 达尔西定律—
法国水力工程师 亨利·达西 达西(Henry 亨利 达西 Darcy)在装有均质砂 在装有均质砂 土滤料的圆柱形筒中 做了大量的渗流实验, 做了大量的渗流实验, 年发现: 于l856年发现: 年发现 渗透流速与水力 坡度成正比, 坡度成正比,即线性 渗流定律, 渗流定律,这是渗流 基本定律, 基本定律,后人称之 为达西定律。 为达西定律
完整井
非完整井
水位降深: (6)水位降深:初始水头减去抽水 时间后的水头, t 时间后的水头 , 也简称降 表示。 深。用S表示。 降落漏斗:抽水时, (7)降落漏斗:抽水时,水位降深 S在不同的位置上是不同的 在不同的位置上是不同的 井中心降深最大, , 井中心降深最大 , 离井 越远, 降深越小, 越远 , 降深越小 , 抽水井 周围总体上形成的漏斗状 水头下降区; 水头下降区 ; 亦即由抽水 排水) ( 排水 ) 而形成的漏斗状 的水头(水位)下降区。 的水头(水位)下降区。
s
H
z
H h
r
(8)影响半径:是从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向 影响半径: 影响半径 距离。 距离。
2. 稳定流假设
(1) 含水层均质、各向同性,产状水平,厚度不变,分布面积很大,可 含水层均质、各向同性,产状水平,厚度不变,分布面积很大, 视为无限延伸; 视为无限延伸; (2) 抽水前的地下水面是水平的,并视为稳定的; 抽水前的地下水面是水平的,并视为稳定的; (3) 含水层中的水流服从Darcy定律,并在水头下降的瞬间水就释放出 含水层中的水流服从Darcy定律 定律, 如有弱透水层,则忽略其弹性释水量。 来。如有弱透水层,则忽略其弹性释水量。 (4) 在有侧向补给的有限含水层中,当降落漏斗扩展到补给边界后,侧 在有侧向补给的有限含水层中,当降落漏斗扩展到补给边界后, 向补给量和抽水量平衡时,地下水向井运动便可达到稳定状态。 向补给量和抽水量平衡时,地下水向井运动便可达到稳定状态。 (5) 在有垂向补给的无限含水层中,随着降落漏斗的扩大,垂向补给量 在有垂向补给的无限含水层中,随着降落漏斗的扩大, 不断增大。当它增大到与抽水量相等时, 不断增大。当它增大到与抽水量相等时,将形成稳定的降落漏斗 地下水向井的运动也进入稳定状态。 ,地下水向井的运动也进入稳定状态。 在没有补给的无限含水层中,随着抽水时间的延长, (6) 在没有补给的无限含水层中,随着抽水时间的延长,水位降深的 速率会越来越小,降落漏斗的扩展越来越慢, 速率会越来越小,降落漏斗的扩展越来越慢,在短时间内观测不 到明显的水位下降,这种情况称为似稳定状态,也称似稳定。 到明显的水位下降,这种情况称为似稳定状态,也称似稳定。
矿床水文地质徐九华幻灯片PPT
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于固体,密度约为1.2~2.4g/cm3, 。它仍然不能传递静
冰点为-78℃,具有极大的粘滞度 水压力,但水膜较厚
、弹性和抗剪强度,没有溶解盐类 的弱结合水能向临近
的能力,不能传递静水压力;
的较薄的水膜缓慢移
动。
2. 水在岩土中的存在形式
毛细水由毛细力作用而充满在岩土毛细空隙(一般指直径小于 1mm的孔隙和宽度小于0.25mm的裂隙)中的水。
坚硬岩石由于岩浆的冷凝作用、地壳运动中构造应力 作用或风化剥蚀作用,在岩石中产生的裂缝,称为裂隙。
裂隙在岩石中的分布不均匀。
裂隙度(裂隙率 Kt )
衡量裂隙发育程度的指标度,也 称为裂隙率。
Kt=Vt/V×100%
在岩层露头处或坑道中
Ka=ΣL·B/F×100% (面裂隙度)
岩层露头面积(F),该面积上裂 隙的长度(L)及平均宽度(B)
水在岩土中存在形式
3. 岩土的水理性质
地下水存在和运动于岩土空隙中时,岩土所表现出来的各种性质,称 为岩土的水理性质。主要包括容水性、持水性、给水性和透水性。
容水性 岩土空隙所能容纳水的性能
容水度(Water Capacity)
体积容水度 VH2O/V=Vn/V+Vt/V+Vk/V 重量容水度 WH2O/W岩(干)=Wn/W+Wt/W+Wk/W
持水性 在自然条件下,岩土能够保持一定水量的性能
持水度(Water-holding property)
W薄膜水/W岩(干)
或 V薄膜水/V岩(干)
给水性 岩土在重力作用下,自由排出重力水的性能
给水度(Specific yield)= 容水度-持水度
µ= VH2O/V- V薄膜水/V岩(干)
矿井水文地质(PPT)
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水质的研究
通过水样(水质)分析化验,分析含水层的补给和迳流及排泄条件,含水层间 及地表水之间的水力联系,以及评价水资源等提供数据; 水温变化也反应了地下水变化的一个侧面,对分析矿井水的来源具有一定参考 价值;
水质研究——聚类分析与模糊综合评判
三、表示矿井充水程度的方法
矿井充水程度反映矿井水文地质条件的复杂情况。通常,生产矿井用含水系 数来表示;基建矿井用涌水量大小来表示。
B)以侧向补给位主,因此补给区与分布区不一致; C)承压水迳流严格受隔水层控制,其埋藏分布主要取决于地质构造; D)承压水的动态受降水、蒸发、水文等因素影响,但不如潜水显著,水 位变化幅度小,一般有滞后性; F)由于有连续的隔水层的覆盖,承压水不易污染;
在承压水区,当断裂或人工 打井穿过其上面的隔水层时,承 压水即可上涌,如出水口低于水 源区,就会出现自流井(泉)。
老窑积水长期处于停滞,一般酸性大,腐蚀性强,别是高速 运转中的水泵叶轮,由于水的冲击和摩擦,腐蚀损坏得更快。
断层水:断层破碎带,常是地下水良好聚集场所和通道
断层水对矿井的影响,主要是由于巷道揭露或由采掘活动破坏了围岩 的隔水性能造成断层带的水涌入井下; 断层水主要特点:其静储量不大,但往往与地表水、高压强含水层沟 通,对矿井生产造成巨大威胁; 断层有时使煤层与富水性很强的岩溶水对口相接;或者由于间层的存 在碰坏了岩层的完整性,因而降低了岩层的强度,这些常是矿井水文地质 条件复杂化; 也有的断层破碎带内充填了许多破碎的柔性岩石(如粘土岩)、煤粉、 断层泥等,也可能起隔水作用。因此对断层的透水性质应作具体分析。如 果在矿井中有许多条断层,断层的交叉处是最容易发生透水事故的位置, 应特别注意。
按地下水的埋藏条件分类
煤矿设计资料矿井水文地质PPT学习教案
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(二)按含水层空隙性质分类 可分成三类: 1、孔隙水: 储存于疏松岩层孔隙中的水称为孔隙水。 特点:岩石颗粒大而均匀,则孔隙大、透水性好、 水量大; 岩石颗粒细小而不均匀,则孔隙小,透性性 差,水量小。
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②1毫克当量每升(meq/L):1 meq/L等于 20.4 mg/L的Ca2+或12.6mg/L的Mg2+ 。
换算:1meq/L=2.8 H °
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(3)硬度分类:根据水的总硬度将地下水分为五类。
类型
极软水 软水 微软水 硬水 极硬水
地下水硬度分类
硬度
每升毫克 当量( 1meq/L)
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五、含水层与隔水层
地下水能穿过岩石内部连通的孔裂隙而运动。 透水层:能被水透过的岩层叫透水层。 含水层:透水性能好且含有地下水的岩层都是含水层。 隔水层:透水性能差的岩层叫隔水层或叫不透水层。
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六、地下水的分类
(一)按埋藏条件分类
可分成三类:
1、上层滞水:
埋藏在离地表不深的包气带中潜水位之上的季 节性水。分布局限,水量少,性明显,对煤矿生产无 影响。
时硬度和永久硬度。 ②暂时硬度:水沸腾后,由HCO3- 与Ca2+、Mg2+
结合生成碳盐沉淀出来 的Ca2+、Mg2+的含量。 ③ 永 久 硬 度 : 水 沸 腾 后 , 残 留 于 水 中 的 Ca2+ 、
mg2+的含量
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(2)硬度表示法有二种:
①德国度(H °):1H°相当于1升水中含有 10mg的CaO或7.2mg的 MgO,即1升水中含有7.2mg Ca2+ 或4.3mg的Mg2+ 。
第三节煤矿水文地质学—基本理论
![第三节煤矿水文地质学—基本理论](https://img.taocdn.com/s3/m/33aace3e011ca300a6c390ea.png)
1957年,普罗特尼科夫主要依据金属矿床分布区地下水 的形战条件,按五种因素把金属矿床作了五个层次的划分。
(2)顶、底部边界:矿床及其顶、底部的隔、透水条件, 对矿井涌水强度亦起控制作用。如能保持它们的隔水性能或减 弱其渗透强度,即可达到保持或减弱矿井涌水量的目的。
顶底板边界有四种情况: (1)直接顶底板均是可靠隔水层,基本无外部水补给; (2)底板隔水,矿体与直接充水层只能获得较强或弱的大气 降水或地表水补给; (3)顶板隔水,仅通过弱透水底板产生越流或直接获得强补 给; (4)顶板及底板皆由强或弱透水层构成。如隔水层的岩性致 密,则隔水能力强,如其厚度大而稳定且完整性好,矿井的涌 水量及其变幅皆较小;在其变薄、缺失或破碎等抗张强度降低 的地段上,涌水量则会增加。
(二)人为涌水通道
(1)顶板冒落裂隙通道
采用崩落法采矿造成的透水裂隙,如抵达上覆水源 时.则可导致该水源涌入井巷,造成突水。如接近矿床顶板 含水,则要进行顶板管理,不允许崩落后裂隙抵达强含水层, 且应先开采弱含水地段;间接顶板含水的矿床,应充分利用 隔水顶板的抗水性能,减少可井涌水量。上覆地表水或老空 水和接受降水补给的矿床,要控制其裂隙不抵达地表水或老 空水和风化带。
煤矿水文地质学 基本理论
2012年3月
第一章 矿床充水条件与矿床 水文地质类型
第一节 矿床充水条件分析
一、矿床充水条件的含义
矿床充水、充水强度:自然状态下矿床和围岩中赋存 的水称为矿床充水,其水量水量大小称充水强度。
矿床水文地质
![矿床水文地质](https://img.taocdn.com/s3/m/2c1291ff08a1284ac85043f8.png)
包气带水、潜水和承压水。
不论哪种类型的地下水,均可按其含水层的空隙性 质分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。
1. 概述
1.1 按埋藏条件和含水层空隙性质的地下水分类表
按含水层空隙性质
孔隙水
裂隙水
岩溶水
按埋藏条件 (疏松沉积层孔隙中的 (坚硬基岩裂隙中的 (岩溶化岩石中的
岩性变化
水量、水质 采 矿危害
(3)承压水
4)承压水等水压线图
1) 确定承压水流向 2) 确定初见水位 H0 3) 确定测压水位 H 4) 确定水力坡度I 5) 确定承压水埋藏深度
h1=Z-H0 6) 确定承压水头
hp =H-H0
试求右图中: ①A、B、C三点的初见
水位 H0; ②测压水位 H; ③承压水埋藏深度h1; ④承压水头hp; ⑤水力坡度I;
2.按埋藏条件分类的各类地下水特征
(3)承压水(pressure water)
1)概念 承压水是充满于两个隔水层间的重力水,又称为自流水。
补给区
承压区
含水层
(3)承压水
美国黄石公园的间歇泉 (由承压水排泄形成的上升泉)
(3)承压水
西藏羊八井热喷泉(由承压水排泄形成的上升泉)
(3)承压水
2)特征 补给区 排泄区 承压区
2.按埋藏条件分类的各类地下水特征
含水层和隔水层 所谓含水层是指储存有地下水并在自然条件或人为条件 下,能流出水来的岩石,由于这种含水的岩石大多呈层状, 所以叫做含水层,如砂层、砂卵石层等等。
有些岩层虽然含水但几乎不透水或透水很弱,称为隔水 层,如粘土、页岩等。
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3、采矿安全、水资源紧张、环境问题使矿床水文地质研究 越来越趋近综合性。
4、经济的发展、技术的进步矿区与矿业的生产、生活条 件得到了极大的改善,为矿床水文地质工作提供了有力的支持 和保障。
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二、我国矿床水文地质工作概述
矿业是人类从事生产劳动最古老的领 域之一.
矿产资源的开发利用、矿业的发展 与扩大,对人类社会文明的发展与进步 产生了巨大的促进作用。
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旧石器时代
新石器时代
人类历史时代的划分,都是以当 时人们开发利用的主要矿产种类 为特征。
青铜器时代
铁器时代
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新中国成立50年来,开展了大规模矿产地 质勘察工作,取得了巨大成就,现已发现的矿 产有168种,探明有一定数量的矿产有153种, 其中能源矿产8种,金属矿产54种,非金属矿 产88种。
77-78年,由22个省、自治区地质局、30个勘探队、6 个地质院校及水文地质工程地质研究所等单位,开展了全 国55个重点岩溶充水矿山水文地质工程地质回访调查工作。
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改革开放以来
十一届三中全会及改革开放以后,我国矿床水文地质工 作突飞猛进,进行了大型重点矿区的专门水文地质工程地质 勘探和非稳定流抽水试验。
系统总结建国以来矿区水文地质工程地质经验的基础上, 1982年地质矿产部颁发《矿区水文地质工程地质普查勘探规 范》。
目前,矿坑涌水量预测在采用数值模拟和物理模拟的方 法上有所提高,随即模型、系统理论、信息论等已应用于建 立数学模型,计算机得到广泛应用。
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矿床水文地质工作发展:
1、研究范围的扩大。单矿井、单水平矿坑涌水量预
测到矿区水资源评价与预测以及到区域水资源的评价与预 测。含水层—地下水系统---流域---社会与自然。勘探— 开采—闭坑—恢复。
2、研究目的的变化。从以安全生产—安全环境--可 持续发展(和谐社会)。
3、研究内容的拓宽。涌水量—岩体稳定—区域水资 源—环境与生态。
2005年国土资源部数据显示:截至到2004年,我国 煤炭可开采储量3373.4亿吨。
据1997年国家公布数据:石油资源剩余探明可采储 量22.41亿吨,居世界第11位。
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经国家统计局修正,2004年我国GDP为16万亿元, 其中第二产业(主要包括采矿业、工业和建筑业等) 占我国国民生产总值52.9%,作为第二产业重要组 成部分的采矿业占国民生产总值的很大比例。
在矿产普查勘探和矿山开发过程中,几乎不进行 矿区水文地质工程地质条件的研究,因而矿井突水淹 井事故和矿山工程地质事故常有发生。
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建国以来我国矿床水文地质事业
建国初期 60年代~文革后
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改革开放以来
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建国初期
主要学习苏联经验,进行全国范围的矿区水文地质工程 地质勘探工作。
京津冀规划区 含北京、天津、河北3 省市
华东规划区 含上海、江苏、浙江、安徽、 山东、福建、江西7省
中南规划区 含河南、湖北、湖南、 广西、广东、海南6省
东部煤炭调入区带
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矿业的发展给矿床水文地质事业带来了空前 的机遇与挑战
1、矿产的短缺,决定了矿业高速发展,促进矿床水文地质 的发展。
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我国古代劳动人民 创造了各种提水和排水 方法,如孔明车、木制 绞车、辘轳带动提升水 桶和排水车,以及利用 水槽将矿坑水排出地表, 是我们祖先的伟大贡献。
提升水桶用的辘轳复原模型
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当年采矿用的工具--木撮瓢第17页
我国近代“矿床水文地质事业”
解放前,我国尚未建立矿区水文地质工程地质这 门科学,更没有专门从事矿区水文地质工程地质的技 术人员。
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60年代~文革后
60年代,总结经验、自力更生,解决广东凡口铅锌矿、 吉林舒兰煤矿等水文地质条件复杂的岩溶充水矿区的突水 问题。
10年浩劫,矿区水文地质工程地质工作造成巨大损失。 75年,地质部 “矿坑涌水量预测方法培训班”普及推广了 地下水稳定流理论、解析法和电子计算机在矿坑涌水量计 算中的应用。
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我国是世界上矿产资源最为丰富的国家,多种矿 产资源储量均为世界首位。同时,我国矿产开发史也 最为悠久,在处理矿井地下水的经验中,我国也是起 步较早的国家之一。
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我国古代“矿床水文地质事业”
距今3100多年西周 至东汉时期的铜绿山古 铜矿冶遗址(湖北大 冶),是连续采掘13个 世纪的重要古矿冶遗址。
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我国煤炭规划区划分:
中部煤炭供给区带
东北规划区 含辽宁、吉林、黑龙 江3省及内蒙古自治
区的东部
新甘宁青规划区 含新疆、甘肃、宁 夏、青海4省区
西
部
煤
炭
后
备 区 带
西南规划区 含四川、贵州、云南 和西藏自治区
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晋陕蒙规划区 包括山西、陕西及 内蒙古自治区的西 部
吉林大学
专门水文地质学
第十一章 矿床水文地质
主讲教师:苏小四
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引言
矿床水文地质研究意义 与主要研究内容
201地质工作 我国矿床水文地质工作概述 矿床水文地质的研究内容
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一、矿业发展与水文地质工作
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内蒙古白云鄂博铁矿进行矿区水文地质勘探,1958年提 交《内蒙古白云鄂博铁矿勘探报告》,是全国矿产储备委员 会审批的第一个矿产勘探报告。
1959年,地质部“水文地质工程地质局”和“水文地质 工程地质研究所”出版《中国固体矿床水文地质分类》,煤 炭部编制出版1:1200万《全国煤田水文地质类型图》。
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探明矿产储量潜在价值仅次于美国和原苏 联,居世界第三位,是世界上矿产资源最丰富、 矿种齐全配套的少数几个国家之一。
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主要能源矿产中,煤炭资源相当丰富,地壳表层以 下2000米范围内,预测煤炭资源远景总量达5万亿吨; 1996年底,探明储量的5345处矿区保有储量总量1万亿吨, 距世界第3位。