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中国矿井物探网 - 矿井地质 - 矿床水文地质分类及基本特点(三)
 
 
矿床水文地质分类及基本特点(三)
信息来源:网站编辑部   添加日期:2015-7-29   浏览次数:3501
2.开采的主要水文地质问题
    地面岩溶坍陷对溶洞充水矿床的开采危害最大,且具普遍性。对20个矿山统计:总岩溶坍陷坑为20588个,平均每个矿山达1027.9个。其中如湘中恩口煤矿,1972~1986年共产生坍陷坑6100个,面积25k㎡,毁坏农田9500亩,小型水库8座,1.83万㎡房屋搬迁,1977年下暴雨时,两条河流因岩溶坍陷测流,矿坑涌水量增至17×104m³/d,后耗资980万元进行回填治理,但1990年6月12日暴雨又造成150个回填坍陷坑的复坍,壶天河再次断流侧渗,河床中的复坍洞面积15810m³,侧渗量48×104m³/d。
    此外,溶洞充水矿床由于溶洞的充填率很高,开采时也普遍存在泥沙突出问题,其最大突出量有时可以占总溃水量的50%。
(三)暗河管道充水矿床
    暗河管道充水矿床是指具有管道充水特征,并是开采中的主要充水水源,分布最广,、储量最大的是煤和硫铁矿。最大特点是矿坑涌水量极不均匀。主要充水含水层是二叠、三叠灰岩,岩溶多裸露型。
1.主要特点
(1)管道流的特点
    ①管道中地下水运动与地表水有若干类似,人称加盖的地表水,不符合地下水渗流理论的基本特点。
    ②暗河中管道泥与分散泥并存,分散的裂隙水泥量虽小,但它是暗河稳定的补给源,使大多数暗河终年不枯。
    ③管道泥在流场面上呈低水槽,雨季瞬间流场则呈反漏斗,抽水时因含水不均难成统一的降落漏斗。
    ④其水动力场的流速大、水力坡度大(如四川红岩煤矿,最大流速20225m³/d,主要管道平均水力坡度2%)衰减系数和不稳定系数、流量与水位动态沿暗河管道时空不同步,疏干漏斗范围据13个矿区统计一般仅数百米。
(2)矿床充水特征
    矿坑涌水量时空分配悬殊,常见水量在枯季水量小,雨季涌水量为平均涌水量的数十倍,由于流速快,雨后最多数天后涌水量猛增,因此多溃水突泥,但雨停即退。涌水量大小取决于地面汇水面积、降水强度以及所处构造部位。一般汇水面积大,矿坑涌水量大而较稳定,反之则差;位于向斜部位的矿坑涌水量较大、单斜次之、背斜部位最小;降雨强度直接影响矿坑涌水量大小,也是溃水突泥的直接控制因素。
2.开采的主要水文地质问题
    溃水突泥是该类矿床的最大危害。由于管道系统规模有限,流速快,故调蓄动能差,暴雨期间多发灾害性突泥。我国几乎所有矿上都无一能免,轻则淹井淤泥,重则人员伤亡甚至报废矿井。如湖南翻花岑金属矿1990年11月的一次溃水中突泥1万吨;四川红岩煤矿10次溃水突泥淹井事故中,最大矿坑涌水量67×104m³/d。
    由于矿坑涌水量变化悬殊,给治水设计带来很大困难。若据常见水量设计矿坑排水沟断面、水泵排水能力、水仓容积,到暴雨时会淹井,若据最大预测值设计,则耗子巨大,利用率低,不经济,因为最大涌水量仅仅出现在一瞬间,多则一年1~2次,少则几十年才遇。
(四)岩溶充水矿床水文地质工作重点
    由于岩溶发育及其富水规律受可溶岩的岩性厚度、地质构造、水动力条件等区域性因素的影响和控制。因此矿床水文地质工作工作应从上述区域性背景条件入手,才能掌握岩溶的发育特征与充水含水层的富水规律;在此基础上,结合矿床补给条件分布位置的特点与矿体和充水含水层之间关系对矿床的充水条件、充水强度进行预测评价。对于不同充水类型的矿床,水文地质工作应结合采后主要水文地质问题作为工作的深入点。如溶隙充水矿床,应以底板突水条件与构造控水作用为重点;溶洞充水矿床要以溶洞的分布发育规律及地面岩溶坍陷的形成条件为重点;暗河管道充水矿床主要是查明暗河管道的空间构造、规模、分布规律及形成条件。时间证明,对于水文地质条件复杂的岩溶充水矿床,应采用大口径、大流量的群孔抽水实验,对矿区的水文地质条件进行整体暴露,并用数值法模拟抽水成果,是查明矿区水文地质条件,提高预测评价精度的有效方法。

二、裂隙充水矿床
    指碎屑岩、岩浆岩、变质岩等坚硬岩层中的煤和各种金属非金属矿。最大特点是矿坑涌水量小。大多分布在山区,以降雨补给为主,地形有利于自然排泄,地表入渗条件差;除沉积矿床外,多数分布面积小,以数十平方千米为最多见;充水含水层是各种脆性岩层的裂隙含水层(带),富水性较弱。其中对矿床充水影响较大的有:层状矿床的脆性岩层中由区域性构造裂隙组成的层状裂隙含水层;玄武岩内的裂隙—孔隙含水层,以河北张北煤矿最典型,矿坑涌水量达2×104㎡/d;脉状矿床的构造破碎和岩脉裂隙组成的裂隙含水带。
1.主要特点
    裂隙充水矿床矿坑水具明显的不均匀性,一般沿一定方向的构造线成点集中渗入或涌入,而其他方向或地段常常是干的;涌水量与裂隙宽度直接相关,其中90%较大涌水量均与断裂破碎带有关,若与地表水无联系,均与消耗存储量为主,来势猛、消失快;矿坑涌水量均与断裂破碎带有关,若与地表水无联系,均与消耗存储量为主,来势猛、消失快;矿坑涌水量很小,超过5000m³/d的不多,且随埋深减弱和随季节而变化,绝大多数矿床为水文地质条件的弱充水矿床。只有当矿区充水断裂破碎带沟通地表水时,才会发生大量涌水。
2.矿床水文地质工作的重点
    ①研究层状裂隙含水层的区域性构造裂隙密集带与宽大裂隙带的分布发育规律及其与岩性、厚度、构造部位的关系。
    ②研究成矿岩脉下矿体与围岩的裂隙特征、分布规律。
    ③查明构造破碎带的规模、分布、力学性质、裂隙与充填状况及补给条件。

三、孔隙充水矿体
    指产于松散沉积物中的砂矿,古近系和新近系半胶结碎屑沉积构造中的煤和油页岩,以及矿床充水条件受上覆第四系松散层控制的弱含水层严重的30多矿种的矿床。矿床孔隙充水为主。最大特点是:大多数矿床为中等充水强度,矿坑充水均匀,也有尚未开采超级大水露天矿和流沙冲溃等复杂水文地质工程地质问题。
矿床位于有一定厚度的松散或半胶结孔隙含水层分布区,矿区地形低平,充水含水层埋藏浅或直接出露地表,降水和地表水的补给条件好。孔隙含水层的富水性变化复杂,但在宏观上含水层空隙介质的粒度大、分选好、含泥量少,其含水性好,反之则差。主要充水含水层分别是第四系松散含水层和古近系、新近系(包括部分白垩系)成岩差的半胶结碎屑岩含水层。
1.矿床充水特征
    ①受降水影响明显,浅埋矿床的矿坑涌水量与降水量呈同步变化特征,尤其是露天开采,如广东茂名油页岩露天矿床,旱季水量小,最大暴雨时日排水量大82.45×104m³/d和大于100万m³/d。②地表水对矿坑涌水有直接影响,一般为渗入式补给,渗入量大小与矿体距地表水的远近、水体下方岩石的透水性、入渗面积与地表水头有关,当井下产生冒落裂隙时,地表水水体以溃入形式涌入矿坑。③山区河谷平原与洪冲积扇顶部的孔隙充水矿床,矿坑涌水量最大。如分布在这两个蓄水构造下的辽西元宝山煤矿与河北司家营铁矿,矿坑涌水量分别预测为33m³/d和大于100万m³/d。④古近系和新近系半胶结碎屑岩中的矿床,因含水层铁含量高,易风化,裂隙不发育,且一般上覆弱透水层,补给径流条件差,矿坑涌水量以排泄存储量为主,初期涌水量有事较大,单随后逐渐减少稳定到一个较小值。


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