地质勘查水工环讲稿课件.ppt

1、报告人：赵小平2008.3.10引 言矿产勘查工作重要内容之一矿产勘查工作重要内容之一开采技术研究开采技术研究研究内容 水文地质条件研究 工程地质条件研究 环境地质研究基本任务（1）水文地质：查明矿区水文地质条件及矿床充水因素，预测矿坑涌水量。对矿床水资源综合利用进行评价，指出供水水源方向。基本任务（2）工程地质：查明矿区的工程地质条件，评价露天采矿场岩体质量和边坡的稳定性，或井巷围岩的岩体质量和稳固性，预测可能发生的主要工程地质问题。基本任务（3）环境地质：评述矿区的地质环境质量，预测矿床开发可能引起的主要环境地质问题，并提出防治的建议。水工环工作重要性水工环工作重要性地质勘查找矿往深部不断

2、拓展，大多数矿层位于侵蚀基准面以下，地下水问题（突水、疏干）日趋突出；安全生产对对围岩工程地质勘查要求不断提高，涉及到露天边坡和洞室（井巷）稳定、采空区地面变形等问题；人与自然的和谐，对地质环境保护意识越来越强，要求越来越高。思考题是否矿层埋藏越深，地下水量越大？内 容一、地质勘查规范关于水工环工作的地质勘查规范关于水工环工作的 基本要求基本要求二、水工环勘查中的一些基本概念水工环勘查中的一些基本概念三、水工环勘查工作技术要求水工环勘查工作技术要求四、资料应用实例分析资料应用实例分析 一、地质勘查规范关于一、地质勘查规范关于水工环工作的基本要求水工环工作的基本要求（一）固体矿产地质勘查规范总则

3、（一）固体矿产地质勘查规范总则(GB/T13908-2002)固体矿产勘查工作分4个阶段:预查阶段 普查阶段 详查阶段 勘探阶段1 1、预查阶段、预查阶段寻找的矿产与地表(下)水关系密切时，应收集、分析区域水文地质、工程地质资料，为开展下部工作提供设计依据。就山西而言，1/20万水文地质普查工作已全面完成。局部地区(县市区、泉域)勘查精度达到1/5万。局部地段(水源地、矿区)勘查精度达到1/1万或更高。2 2、普查阶段、普查阶段 大致了解开采技术条件，包括区域和测区范围内的水文地质、工程地质、环境地质条件，为详查工作提供依据。对开采条件简单的矿床，可依据与同类型矿山开采条件的对比，对矿床开采技

4、术条件作出评价对水文地质条件复杂的矿床，应进行适当的水文地质工作，了解地下水埋藏深度、水质、水量以及近矿围岩强度。3 3、详查阶段、详查阶段对矿山开采可能影响的地区(矿山疏排水水位下降区、地面变形破坏区、矿山废弃物堆放场及其可能污染区)，开展详细水文地质调查，基本查明矿床的开采技术条件。选择代表性地段对矿床充水的主要含水层及矿体围岩的物理力学性质进行实验研究，初步确定矿床充水的主(次)要含水层及其水文地质参数、矿体围岩岩体质量及主要不良层位，估算矿坑涌水量，指出影响矿床开采的主要水文地质、工程地质、环境地质问题；对矿床开采技术条件的复杂性作出评价。4 4、勘探阶段、勘探阶段对影响矿床开采的水文

5、地质、工程地质、环境地质问题要详细查明。通过实验，获取计算参数，结合矿山工程计算首采区、第一开采水平的矿坑涌水量，预测下一开采水平涌水量；预测不良工程地段和问题；对矿山排水、开采区的地面变形破坏、矿山废水排放与矿渣堆放可能引起的环境地质问题作出评价；未开发过的新区，应对 原生地质环境作出评价；老矿区则应对已出现的环境地质问题作出评价(如放射性、有害气体、各种不良地质现象的展布及危害性)进行调研，找出产生和形成条件，预测其发展趋势，提出治理措施。勘查工作质量要求各种比例尺的水文地质、工程地质测量和环境地质调查，均应符合响应比例尺规范的要求和相应勘查阶段对矿区水文地质、工程地质、环境地质工作的要求

6、。专门水文地质工作及岩矿石物理力学性质岩矿样的测试都应满足有关规定、规范要求，以保证工作成果的可靠性。铝土矿、冶镁菱镁泥炭地质铝土矿、冶镁菱镁泥炭地质勘查规范勘查规范(DZ/T0202-2002)水工环勘查要求基本同水工环勘查要求基本同固体矿产地质固体矿产地质勘查规范总则勘查规范总则(GB/T13908-2002)（二）矿区水文地质工程地质矿区水文地质工程地质勘探规范勘探规范(GB12719-91)勘查工作阶段划分 普查阶段 详查阶段 勘探阶段 说 明水文地质工程地质条件简单的矿区，勘查阶段可简化或合并。提供矿山建设设计作依据的地质勘查报告，均应达到勘探阶段的要求。普查阶段普查阶段结合矿产普查

7、进行，对已进行过区域水文地质工程地质普查的地区，其资料可直接利用或 只进行针对性的补充调查，大致查明工作区水文地质工程地质和环境地质条件。详查阶段详查阶段基本查明矿区的水文地质工程地质和环境地质条件，为矿床初步技术经济评价、矿山总体建设规划和矿区勘探设计提供依据。勘探阶段勘探阶段详细查明矿区水文地质工程地质条件，评价地质环境，为矿床的技术经济评价和矿山建设可行性研究和设计提供依据。煤、泥炭地质勘查规范煤、泥炭地质勘查规范(DZ/T0215-2002)水工环勘查要求基本同水工环勘查要求基本同矿区水文地质工程地矿区水文地质工程地质地质勘探规范质地质勘探规范(GB12719-91)（三）供水水文地质

8、勘察规范供水水文地质勘察规范(GB50027-2001)主编单位：原国家冶金工业局主编单位：原国家冶金工业局批准部门：中华人民共和国建设部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：施行日期：2001年年10月月 1日日勘察阶段划分普查阶段详查阶段勘探阶段开采阶段普查阶段概略评价区域或需水地区的水文地质条件，提出有无满足设计所需地下水水量可能性的资料。推断的可能富水地段的地下水允许开采量应满足D级的精度要求，为设计前期的城镇规划，建设项目的总体设计或厂址选择提供依据。详查阶段应在几个可能的富水地段基本查明水文地质条件，初步评价地下水资源，进行水源地方案比较。控制的地下水允许开采量应满足C级精度的要

9、求，为水源地初步设计提供依据。勘探阶段查明拟建水源地范围的水文地质条件，进一步评价地下水资源，提出合理开采方案。探明的地下水允许开采量应满足B级精度的要求，为水源地施工图设计提供依据。开采阶段查明水源地扩大开采的可能性，或研究水量减少，水质恶化或不良环境工程地质现象等发生的原因。在开采动态或专门试验研究的基础上，验证的地下水允许开采量应满足A级精度的要求，为合理开采和保护地下水资源，为水源地的改、扩建设计提供地质依据。城镇及工矿供水水文地质勘察规范（DZ44-86）规范内容及要求基本同供水水文地质勘察规范（GB50027-2001）思考题：水源思考题：水源地勘察与固体矿产勘查地勘察与固体矿产勘

10、查主要区别？主要区别？水源地（包括地热田、矿泉水）勘察，它也要求探明储量，分A、B、C、D级别。主要不同之处，它是再生资源，它有补给源，要求能长期稳定的开发。所以，勘查工作特点一般按地下水系统，水文地质单元进行评价。按不同含水岩类含水层等进行布置勘查试验工作。水工环勘查工作水工环勘查工作中的一些基本概念中的一些基本概念（一）关于地下水类型按埋藏条件分：潜水 承压水 上层滞水潜水 地表以下，第一个稳定隔水层（渗透性能极弱的岩土层）之上具有自由水面的地下水。承压水充满于两个隔水层之间具有承压性质的地下水。上层滞水当包气带存在局部隔水层时，在局部隔水层上将聚集具有自由水面的重力水，称为上层滞水。（注

11、意与区域地下水统一水位有差异）思考题潜水、承压水、上层滞水的水位（压）与含水层的位置关系？根据地下水的赋存条件、水理性质及根据地下水的赋存条件、水理性质及水力特征划分水力特征划分松散岩类孔隙水碎屑岩类裂隙孔隙水碳酸盐岩类裂隙溶洞水（或称岩溶水）基岩裂隙水（包括断层脉状水）冰结层水（根据原国家地质总局，1979年，1/20万编图）山西地下水类型划分山西地下水类型划分松散岩类孔隙水碎屑岩类裂隙水碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙岩溶水碳酸盐岩类（裂隙）岩溶水变质岩、岩浆岩裂隙水基岩裂隙水l风化裂隙水l层间裂隙水l断裂带（接触带）脉状裂隙水矿区水文地质勘探类型划分根据矿床主要充水含水层的容水空间特征，将充水矿床

12、分为三类：第一类：孔隙充水矿床（以孔隙含水层充水为主的矿床）第二类：裂隙充水矿床（以裂隙含水层充水为主的矿床）第三类：岩溶充水矿床（以岩溶含水层充水为主的矿床）岩溶充水矿床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（北方岩溶）第二亚类：以溶洞为主的充水矿床第三亚类：以暗河为主的充水矿床（二）关于含水层、含水岩组及隔水层含水层定义：导水的饱水岩土层。主要充水含水层：指在矿床开采条件下，对井巷产生充水量最大的含水层。隔水层指那些不能给出并透过水的岩层，或者这些岩层给出或透过的水数量是微不足道的。松散岩含水层：砂层、砾石层、卵石层孔隙水 胶结（半）粘土、砾石层风化裂隙水 隔水层：

13、粘土、粉质（亚）粘土、粉（亚砂）土 透水不含水层：黄土碎屑岩含水层：砂岩、泥质砂岩 灰岩夹层隔水层：泥（页）岩、砂质泥岩、铝土岩等碳酸盐岩含水层：石灰岩、白云质灰岩、鲕状灰岩、生物碎屑灰岩、白云岩等。隔水层：泥灰岩、泥质灰岩、竹叶状灰岩、燧石灰岩。透水层：补给区上游裸露的厚层碳酸盐岩一般构成透水层。含水岩组岩组定义：岩石的工程地质组合，每一岩组都有一定的岩石组合特征及相似的工程地质特征。主要含水岩组第四系孔隙水含水岩组碎屑岩裂隙水含水岩组 三叠系铜川组、二马营组、刘家沟组；二叠系上、下石盒子组，山西组；（侏罗系、白垩系）碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶水含水岩组 石炭系太原组主要含水岩组碳酸盐岩岩溶水

14、含水岩组 奥陶系中统上、下马家沟组 寒武系中统张夏组 奥陶系下统亮甲山组（局部）寒武系上统风山组（局部）主要隔水层第四系中（下）更新统粉质粘土、粘土第三系粘土三叠系下统和尚沟组二叠系上统石千峰组（孙家沟泥岩）石炭系中统本溪组奥陶系中统峰峰组奥陶系下统冶里组寒武系中统徐庄组（三）关于水文地质参数定义：表征地层水文地质特征的数量指标，包括渗透系数、导水系数、释水系数、给水度、越流参数等。渗透系数渗透系数是个很重要的水文地质参数，是评价含水层富水性及导水性的一个重要指标。渗透系数通过达西定律求取。线性渗透定律达西定律达西定律表达式：V=KI式中：V-渗透流速；I-水力坡度；K-渗透系数。渗透系数即水

15、力坡度等于1时的渗透流速。适用条件层流运动 不仅适用于松散岩层，也适用于裂隙岩石和岩溶化岩石。松散岩石渗透系数参考值亚粘土0.001-0.1 亚砂土0.1-0.5粉砂0.5-1.0 细砂1.0-5.0中砂5.0-20.0 粗砂20.0-50.0砾石50.0-150.0 卵石100.0-500.0（单位：m/d）说明：摘自水文地质学基础，数据明显偏大松散岩石渗透系数参考值粘土1.210-6粉质粘土1.210-6 6.0 10-5粉土6.010-5 6.0 10-4黄土3.010-4 6.0 10-4粉砂6.010-4 1.2 10-3细砂1.210-3 6.0 10-3中砂6.010-3 2.4

16、 10-2 粗砂2.410-2 6.0 10-2 砾砂 6.010-2 1.8 10-1 （单位：m/d）说明：摘自工程地质手册(第四版)，数据明显偏小岩体的渗透系数值(供参考)花岗岩 新鲜完整 5610-6砂 岩 新鲜 4.4 10-5310-4 新鲜、中等裂隙 8.6 10-3 具大裂隙 0.51.310-2砂质页岩 新鲜微裂隙 310-4 风化中等裂隙 4510-4石灰岩 小裂隙的 1.4 10-72.410-4 中裂隙的 3.610-3 大裂隙的 5.310-2 大管道内 4.08.5导水系数表示含水层导水能力的大小计算公式：T=KM式中：k-渗透系数；M-含水层厚度。（四）关于水文地

17、质单元定义：具有统一边界和补给、径流和排泄条件的地下水系统地下水的补给定义：含水层自外界获得水量的作用过程称作补给。补给来源：大气降水、地表水、凝结水、灌溉回归水及其它含水层的水。补给范围 潜水：一般与含水层分布范围一致。承压水：一般与含水层的分布范围不完 全一致。地下水的径流定义：地下水由补给区向排泄区的作用过程称作径流。径流方向：总体上从上游到下游，局部复杂地段可能有变化。潜水：一般随地势由高到低承压水：一般随水压由高到低地下水的排泄定义：含水层失去水量的作用过程称为排泄。排泄方式 天然：泉（点状），河流（线状），蒸 发（面状），含水层之间转化 人工：井采，采矿疏排水文地质单元边界边界类型

18、 地表分水岭，地下分水岭 补给边界，隔水边界水文地质单元 完整、非完整水文地质单元 岩溶泉域、岩溶含水系统（五）关于地下水富水性富水性划分，按GB12719-91规范附录C（补充件）进行划分确定指标：泉流量、钻孔涌水量规范中规定：钻孔单位涌水量以口径91mm，抽水水位降深10m为准，应都按此口径、降深进行换算，并有文字说明按钻孔单位涌水量划分弱富水性：q0.1L/sm中等富水性：0.1L/smq1.0L/sm强富水性:1.0L/smq5.0L/sm极强富水性:q5.0L/sm按天然泉水流量划分弱富水性：Q1L/s中等富水性：1.0L/sQ10.0L/s强富水性:10.0L/sQ50.0L/s极

19、强富水性:Q50.0L/s水文地质专业划分不同类型地下水划分标准有所区别主要确定指标 钻孔涌水量Q（吨/天，m3/d）泉流量（升/秒，l/s）注：钻孔涌水量换算口径、降深松散层孔隙水水量极丰富 Q5000 m3/d （3000）水量丰富 Q 1000-5000 m3/d （1000-3000）水量中等 Q 100-1000 m3/d水量贫乏 Q 10-100 m3/d水量极贫乏 Q 10 m3/d注：浅层井一般口径0.6m，降深5m；中深层井一般口径0.25m，降深5m。松散层孔隙水主要分布及特征 盆地区：含水层厚度大，分布较稳定，富水性一般中等-丰富 山间河谷区：含水层厚度小，分布呈带 状，

20、富水性一般贫乏-中等 山区、丘陵区：一般黄土透水不含水，局部含上层滞水，富水性极贫乏-贫乏碎屑岩裂隙水 分 级 单井涌水量 泉流量 （m3/d）（l/s）水量丰富的：1000 10 水量中等的：100-1000 1-10水量贫乏的：10-100 0.1-1水量极贫乏的 10 0.1 注：碎屑岩夹碳酸盐岩岩溶水、变质岩和 岩浆岩裂隙水可参照碳酸盐岩岩溶水分 级 单井涌水量 泉流量 （m3/d）（l/s）水量极丰富的：10000 1000水量丰富的：5000-10000 50-100水量中等的：1000-5000 10-50水量贫乏的 1000 10（六）关于岩石质量指标RQD按岩组分段统计计算公

21、式 RQD(%)=Lp/Li100式中：Lp-某岩组大于10cm的完整岩芯长 度之和（m）；Li-某岩组钻探总进尺（m）。注：小于10cm的岩芯若为钻进过程中机械破碎，则应上下对接，若长度大于10cm时应参与计算；钻头内径小于54.1mm，RQD值应适当降低，根据经验降低20-50%。质量等级评价等级 RQD(%)岩石质量 岩体质量 90-100 极好的 完整 75-90 好的 较完整 50-75 中等的 中等完整 25-50 劣的 完整性差 25 极劣的 破碎井巷围岩岩体质量评价岩体质量系数Z法 岩体质量指标M法三、水工环勘查工作技术要求水工环勘查工作技术要求（一）水文地质勘查资料收集水文地

22、质测绘简易水文地质观测水文地质钻探水文地质试验矿坑涌水量计算矿区水资源综合利用评价资料收集气象水文资料地质基础资料水工环基础资料矿山规划建设资料气象水文资料气象主要内容：降水量、蒸发量等水文主要内容：流量、水位（最高洪水位）、淹没范围等时间序列：尽可能长并连续，一般要求至少10年以上近年来的最新系列资料。地质基础资料广泛收集整理分析研究去伪存真水文地质测绘矿区地质、水文地质详细调查矿山老窑调查生产矿井水文地质资料编录与收集整理分析研究研究地（物）名。水文中，大到黄河、海河流域（水系），小到具体矿区如漳河有清漳河、浊漳河组成，前者分清漳北源、清漳西源，后者分浊漳北源、浊漳西源、浊漳南源如火山村，

23、汤头村，温泉村，河口-河底左权黑虎口、恶水沟（？）泥石流 左权、和顺一带岩溶水系统归属（辛安泉、娘子关泉）等矿区地质、水文地质详细调查重点是井、泉调查（含干枯井、泉）水井类型，井深，水位埋深，水量，水质，吸水设备，变化趋势泉水出露位置，标高，流量，水质，周边环境，变化趋势地质调查重点控（储）水构造 断层：正断层、逆断层、张性断层，压扭性断层等 褶皱：背斜、向斜、挠曲等 陷落柱：异常地段（杂草丛生、土石交夹）尤其是煤项目勘查简易水文地质观测钻进过程中回次水位、冲洗液消耗量的变化；钻进过程中涌（漏）水、掉块、塌孔、缩径、涌砂、掉钻、逸气层位和深度；岩溶发育程度；岩石风化深度的判别；可能存在地温异常

24、时，泥浆温度测量等。水文地质钻探小口径钻探，有效洗井；揭露多个含水层时，严格止水，保证分层水位测定、抽水试验精度；岩芯采取率、孔斜满足规范要求；有效物探测井；封孔（长观孔除外）。水文地质试验抽水试验 稳定流 非稳定流提水试验（水量小）注水试验（透水层）压水试验抽水试验稳定时间必须满足规范要求 一般求参：一次最大降深；涌水量预测：三次降深 降深次序：基岩地下水由大到小 松散层孔隙水由小到达矿坑涌水量计算主矿体在侵蚀基准面以上，水文地质条件简单矿区，计算全矿区正常和最大涌水量。一般情况下，计算矿区一期开拓水平的正常和最大涌水量；需预先疏干的矿床，应计算水平漏斗范围内的地下水储存量，必要时估算最低开

25、拓水平的正常和最大涌水量。矿坑涌水量计算方法比拟法数理统计法水均衡法解析法数值法物理模拟法（二）工程地质、环境地质勘查重点要具体、突出地质灾害点分布及特征：滑坡、崩塌、地面塌陷、地裂缝等环境地质问题：土壤类型及分布，污染物的分布及影响范围，重要的交通、电力、能源、通讯设施等。四、资料应用实例分析介休赵家庄-化家窑矿区ZK24-8钻孔、ZK24-16钻孔提（注）水试验两个试段 太原组 峰峰组钻孔位置分析ZK24-8钻孔距断裂带较远ZK24-16钻孔位于断裂带附近水文地质条件太原组属透水不含水层 注水试验 峰峰组有水位：提水试验 位于洪山泉域 ZK24-8钻孔：水位埋深146.58m 水位标高12

26、09.36m ZK24-16钻孔：水位埋深62.87m 水位标高1206.18m 太原组注水试验钻孔 试段 含水层厚度 降深 涌水量 渗透系数 (m-m)(m)（m）(l/s)(m/d)ZK24-8/43.66-65.31 5.77 21.65 0.1616 0.095 40.47-65.31 8.67 24.82 4.0033 1.469ZK24-16/78.03-102.05 5.51 24.02 0.1752 0.0998 67.00-102.02 7.87 35.05 0.2398 0.0698峰峰组提水试验钻孔 试段 含水层厚度 降深 涌水量 渗透系数 (m-m)(m)（m）(l/s

27、)(m/d)24-8/146.58-184.37 12.46 12.12 0.0205 0.0203 (m3/d)24-16/63.91-152.84 30.13 32.84 3.09 0.0030 15.13 1.87 0.0034参数结果分析太原组 ZK24-8钻孔两个试段参数发生较大变化，说明在钻孔40.47-43.66m段存在强透水层。钻探编录资料表明，在37.19-43.66m为一厚层石灰岩，岩层RQD值51.47,岩体质量中等（接近“劣的”）。参数结果分析峰峰组：两个钻孔渗透系数相差近7倍，且ZK24-8钻孔渗透系数大，ZK24-16钻孔渗透系数小，与钻孔所处水文地质单元中的位置不相符。从钻孔编录资料分析，ZK24-16钻孔峰峰组段岩层RQD值69.86-75.46，ZK24-8钻孔岩层RQD值0-5.01，后者裂隙明显发育，说明求参结果具有一定合理性。从两个钻孔含水层厚度看，ZK24-8 钻孔与ZK24-16钻孔相差1倍以上，且后者厚度大，统计结果与岩层的RQD值不尽相符。建议进一步核实。