矿床(井)水文地质特征和类型

1、矿床(井)水文地质特征和类型 第一节 煤田及矿井水文地质分类第二节 各类煤矿床水文地质特征及应查明的水文地质问题第一节 煤田及矿井水文地质分类矿床(井)水文地质类型：按水文地质条件划分的矿床(井)类型。目的：生产上可依据同类型矿床具有相似性的原理，预估新勘探或新开采矿床的水文地质特征；从理论上探讨各类型矿床的水文地质规律，为采矿中利用和改造矿床水文地质条件提供科学依据。分类原则：必须突出控制矿坑充水条件的主导因素；概念明确，形式简单。谢戈列夫在1940年，按矿床所处地质断面的岩石特征，把矿床划分为三个组：I组：地质断面中赋存在坚硬裂隙岩层的矿床；II组：地质断面中赋存在松散砂质和粘土质岩层的矿

2、床；III组：地质断面中赋存在喀斯特和易溶岩层的矿床。 1951年，CII普罗霍洛夫， 非胶结、坚硬半坚硬、喀斯特矿床。 1957年，HH晋罗特尼科夫 金属矿床分布区地下水的形成条件。1960年，MB塞罗瓦特科 按水文地质工程地质条件作了类型划分。 我国 解放后 开展矿床水文地质调查和科研工作。1959年水文工程地质研究所和水文工程地质局，分类原则依次为气候侵蚀基准面地质岩性。分成“组、亚组和类”。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， “矿床充水的主要含水层类型”将固体矿床分为三类：第一类 孔隙充水矿床。第二类 裂隙充水矿床。第三类 岩溶充水矿床。 本类按岩溶形态划分为

3、： 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。其次， 按矿体(或煤层)与主要含水层的接触关系及其进水方式，分为：1)直接充水的矿床 2)顶板间接充水的矿床 3)底板间接充水的矿床最后，按主要矿体与当地侵蚀基准面及地下水位的关系，地表水体的影响程度，主要充水含水层和构造破碎带的富水性、补给条件，矿层直接顶底板隔水层的稳定性等影响因素，划分为三个型：第一型 水文地质条件简单的矿床 （正常排水量20000m3/d）1983年，地矿部岩溶充水矿床水文地质类型研究组提出的“中国岩溶充水矿床水文地质勘探类型”方案。按充水岩溶形态分为

4、三类：溶隙溶洞暗河管道充水每类按矿层与顶底板含水层接触关系分为四个型，每个类型依影响水文地质条件复杂程度，划分为三级简单中等复杂如邻近有相似条件矿区，可据其正常矿井涌水量，将新矿床划分为水文地质条件简单 4104m3/d 第二节 各类煤矿床水文地质特征及应查明的水文地质问题一、孔隙充水矿床一定厚度的松散含水层分布区。埋藏浅，或直接出露于地表；取决于充水层的透水性。充水层本身主要是粉、细砂层时具流动性，可造成巷道不稳定、流砂冲溃等不良的工程地质问题；矿床一般位于当地侵蚀基准面以下，补给较易，水文地质条件较复杂。 元宝山煤田，煤层分布于冲积平原下部的侏罗系上统被断层切割的向斜构造中，上覆厚层第四系

5、。老哈河于矿区南3km流过，流域面积33067km2，其支流英金河流经矿区中部，全长，流域面积10570km2，历年最大洪峰流量2510m3/s，最小3/s，但农灌季节常断流。煤系由粉、细砂岩、泥岩夹砾岩及煤层组成，平均厚340m。12个煤组，其中36煤组埋藏较浅，适于露天开采。煤系地层单位涌水量200m3者11 次，500 m3者4次，最大1200 m3。疏干漏斗降至375m时，矿井涌水量达3940 m3/h，稳定在3000 m3/h。 梅山矿铁矿产于闪长玢岩与上侏罗统安山岩接触带内，呈0290m厚的透镜体，处于弱承压水中。顶板为安山岩，200400m。地表见30余条小断层。井下揭露主要断层

6、17条，宽度为3m，局部为68m，断面近直立，似悬崖，200m以下继续深延。裂隙充填差，多为富水的巨大断裂。矿区内的碳酸盐化围岩，经溶蚀形成空洞，大者达100m3，与裂隙相通并充满水。在勘探中，常发生掉钻。发生过多次淹井事故， 300400m3/h。 三、岩溶充水矿床 多数大水矿床属此类型。我国北方、南方及西南地区的众多金属及非金属矿床，都受到岩溶水的威胁，开采这类矿床常造成淹井事故。北方开采的石炭二叠系煤矿区，30多年来发生10m3/min以上的突水达200余次。 南方岩溶水充水矿区，恩口煤矿到1986年己产生塌陷6600多个，山口冲地冲地段在2内有塌陷坑500多个。 基本特征各矿区由最发育

7、的岩溶形态控制着岩溶水的赋存特征。矿床所处构造类型、部位、规模及其破坏程度，影响着岩落发育的强弱和矿床的富水程度。岩溶发育不均匀，含水层厚度变化大，不同地段上矿床的水文地质条件复杂程度差别大，涌水量大小不等。多数矿床分布的水文地质单元内地下水赋存量大，因而矿井涌水量也大，突水事故多，突水预测比较困难，开采疏干措施复杂。 北方矿床充水溶隙水为主，富水性强，多具有统一的地下水位，矿床疏干时地下水位多呈平盘式下降。南方矿床充水以溶洞水为主，浅部仍多具统一的地下水面，深部有的矿区有管道流。但水力联系比北方型小。西南矿床则以暗河管道流充水为主，常沿向斜或背斜轴部发育，形成孤立的暗河管道流，多不具统一的地

8、下水位。 河北王窑矿为溶隙充水矿床，预测矿井涌水量为246500 m3/d；江西花亭矿为溶洞充水矿床，曾突水量为266400 m3/d，湖南香花岭矿为暗河管道充水矿床，1968年5月一次暴雨后1h，484巷道涌水量达3104m3/h，将全部矿车冲出，坑道被淹 水文地质问题：对矿床分布范围内的地层，要分层研究其岩性、结构及各层间的组合关系。研究矿床所处的构造类型、具体部位及其特征，寻找破碎部位及构造控水条件；研究岩溶发育规律；矿区内岩溶水的赋存条件。对大泉的形成条件、涌水量进行观测，探讨矿床开采后泉水的变化；对矿床充水系统内现有的供水、排水状况与地下水动态进行分析。划分矿床充水层，确定其富水程度

9、；查明矿床充水条件；研究岩溶水系统的边界条件。进行水质变化特征的研究；测定各充水层的各种参数第一类：以溶隙充水为主的矿床 主要指北方的裂隙岩溶充水矿床。表现：对煤、粘土、铁等沉积矿床存在底板突水的威胁。易引起地下水排水与供水之间的矛盾。开采接近地下水体或强岩溶水充水矿床的防治水问题。重点分析：充水层及其边界条件。莱芜铁矿业庄矿，50年代勘探，只有一个来水方向，预计50m涌水量609m3/d。但在采掘中，仅两个出水点就达6600m3/d。1975年通过放水试验，确定为具有3个方向补给的边界。 充水水源。涌水通道；破坏顶底板断裂带的特征；正确的矿井涌水量预测方法。对矿区环境地质问题进行分析。由于地

10、下水增加了对溶洞中泥水的压力，当其动能加势能大于巷道壁的抗压强度时，就可破壁，将充填物“吐”在巷道中，也有人称为“吐固”。恩口矿区l号井50m水平，自1975年11月至1977年6月排水以来，已涌出泥沙约50万t。煤炭坝矿竹山塘矿井90m东大巷，在1980年9月23日8时30分发出一声轰响，突出岩溶充填物约500m3，块大者达吨余重。第二类：以溶洞充水为主的矿床调查：岩溶发育规律，数量、规模、空间分布、彼此连通及充填胶结情况矿井涌水量，提出防治水措施；重视矿区环境地质研究。泥、沙、砾石的分布及其溃入井巷可能性的研究。第三类：以暗河管道充水为主的矿床 西南强烈上升区的矿床岩溶发育程度极不均匀，影

11、响到区内地表水缺乏和地下水分布的不均匀。各管道接受降水，多成为复杂孤立的地下河。其中水的运动具管渠水力特征，多呈紊流状态，动态受降水控制，水位与流量暴涨暴落。红岩矿位于四川盆地南缘，间接顶板有富水的长兴岩溶水，直接底板有茅口岩溶水。矿区内分布有数条断层。七条暗河，影响最大者为海空暗河。长2550m，从海空洼地135号溶洞流至148号泉，排入丛林河，流量为672L/s，为南茅口矿井运输大巷突水点（最大涌水量为3/min）的水源。在南总回风巷发现一个干溶洞，面积为44m2，1974年9月5日暴雨，6日该处涌水突然达300m3/min，矿井总涌水量达67.2104m3/d，淹井。如石屏天堂矿暗河，最小与最大流量比为1：3549。四川江北煤矿平硐，1966年8月24日掘进中遇断层，从炮眼喷水；27日放炮后水迅猛冲出硐口，流量达l500m3/min。 各类充水矿床，当其充水方式为直接充水时，应着重查明直接充水含水层的富水性、渗透性，地下水的补给来源和地段。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。充水方式为顶板间接充水时，应着重查明直接顶板隔水层或弱透水层的岩