矿区水工环勘查皮建高.docx

1、矿区水工环勘查皮建高矿区水文地质工程地质勘查湖南省地质矿产勘查开发局 皮建高1、概述1.1 矿区水工环勘查工作的基本任务 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。 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。 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。1.2 勘查工作阶段划分及其工作程度要求 矿区水文地质工程地质勘查和环境地质调查评价的阶段划分与矿产地质勘查工作阶段相适应，分为普查，详查和勘探三个阶段。对于水文地质和

2、工程地质条件简单的矿区，勘查阶段可简化或合并。 普查阶段：结合矿产普查进行，对于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有针对性的补充调查，大致查明工作区的水文地质工程地质和环境地质条件。 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：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及矿山建设可行性研究和设计提供依据。1.3 勘区水工环勘查的工作程序 接受任务 收集资料，现场踏勘 根据任务书、勘查阶段及有关规范，编写勘查设计书（方案） 设计（方案）报（审）批 按审查批

3、准的勘查设计书逐步开展野外测绘、物探、钻探、试验等工作 勘查中需要变更设计，应按报批设计的有关程序进行 接受主管部门或委托单位的监督和野外验收。 进行室内资科综合整理，编制图件，编写勘查报告。 成果上报主管部门和委托单位，经审批后交付使用。 原始资料与成果报告建档、归档，并接受资料主管部门的验收。1.4 主要参考规范矿区水文地质工程地质勘探规范(GB127191991)矿山地质环境影响评估技术规范（DB43/T304-2006）区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范（GB/T 1415893）；水文地质手册（地质出版社，1983年8月）；工程地质手册（第四版）（中国建筑工业出版社，2007年

4、2月）；工程岩体分级标准（GB5021894）。 岩土工程勘察规范（GB500021-2001）2、矿区水文地质勘查2.1 勘查范围的确定勘查范围宜包括一个完整的水文地质单元，当水文地质单元面积过大时，应包括疏干排水可能影响的范围。2.2 矿区水文地质勘查工作的主要内容 研究区域水文地质条件，确定矿区所处水文地质单元的位置，详细查明矿区地下水的补给、径流、排泄条件，区域地下水对矿区的补给关系，主要进水通道及其渗透性。 详细查明矿区含(隔)水层的岩性、厚度、产状，分布范围、埋藏条件，含水层的富水性，矿床顶底板隔水层的稳定性。着重查明矿床主要充水含水层的富水性、渗透性、水位、水质、水温、动态变化以

5、及地下水迳流场的基本特征，确定矿区水文地质边界。 详细查明对矿坑充水有较大影响的构造破碎带的位置、规模、性质、产状、充填与胶结程度、风化及溶蚀特征、富水性和导水性及其变化、沟通各含水层以及地表水的程度，分析构造破碎带可能引起突水的地段，提出开采中防治水的建议。 详细查明对矿床开采有影响的地表水的汇水面积、分布范围、水位、流量、流速及其动态变化、历史上出现的最高洪水位、洪峰流量及淹没范围。详细查明地表水对井巷充水的方式、地段，并分析论证其对矿床开采的影响，提出地表水防治的建议。 调查老窿的分布范围、深度、积水和塌陷情况，大致圈定采空区，估算积水量，提出开采中对老窿水的防治建议。 对有热水、气(有

6、害气体，下同)的矿床，应基本查明热水，气的分布、压力、温度、梯度、流量，大致查明热水、气的来源及其控制因素，有害气体成分及其浓度，地热盖层的厚度，热异常区的范围、温度及热水、气对矿床开采的影响。 2.3 矿区水文地质复杂程度划分2.3.1划分依据根据主要矿体与当地侵蚀基准面的关系，地下水的补给条件，地表水与主要充水含水层水力联系密切程度，主要充水含水层和构造破碎带的富水性、导水性、第四系覆盖情况以及水文地质边界的复杂程度，进行复杂程度划分。2.3.2复杂程度划分 简单型（第一型，水文地质条件简单的矿床）主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水，矿床主要充水含水层和构造破碎带富水性弱至

7、中等，或主要矿体虽位于当地侵蚀基准面以下，但附近无地表水体，矿床主要充水含水层和构造破碎带富水性弱，地下水补给条件差，很少或无第四系覆盖，水文地质边界简单。 中等型（第二型，水文地质条件中等的矿床）主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，地形有自然排水条件，主要充水含水层和构造破碎带富水性中等至强，地下水补给条件好；或主要矿体位于当地侵蚀基准面以下，但附近地表水不构成矿床的主要充水因素，主要充水含水层、构造破碎带富水性中等，地下水补给条件差，第四系覆盖面积小且薄，疏干排水可能产生少量塌陷，水文地质边界较复杂。 复杂型（第三型，水文地质条件复杂的矿床）主要矿体位于当地侵蚀基准面以下，主要充水含水层富水性

8、强，补给条件好，并具较高水压；构造破碎带发育，导水性强且沟通区域强含水层或地表水体；第四系厚度大、分布广，疏干排水有产生大面积塌陷、沉降的可能，水文地质边界复杂。含水层富水性分级标准的确定有三种：按钻孔单位涌水量（q）富水性分为以下四级：a. 弱富水性：q0.1L/s.m；b. 中等富水性：0.1L/s.mq1.0L/s.m；c. 强富水性：1.0L/s.mq5.0L/s.m； d. 极强富水性：q5.0L/s.m。应特别注意：评价含水层的富水性时，钻孔单位涌水量应以口径91mm，抽水水位降深10m为准，若口径、降深与上述不符时，应进行换算再比较富水性。(2)按天然泉水流量含水层富水性划分以下

9、四级：a. 弱富水性：Q1.0L/s；b. 中等富水性：1.0L/sQ10.0L/s；c. 强富水性：10.0L/sQ50.0L/s；d. 极强富水性：Q50.0L/s。 按实际矿坑涌水量大小分（参考矿山地质环境影响评估技术规范（DB43/T304-2006）复杂：矿坑涌水量800m3/h中等：矿坑涌水量800m3/h简单：矿坑涌水量2 mm。观测路线在图上的间距一般为23cm，观测点的间距一般13 cm，或图面0.251个点/cm2，其密度不要均匀分布，应按复杂程度适应加密或减稀。2.4.2 钻孔简易水文地质观测与编录 钻孔简易水文工程地质观测所有的施工钻孔均要求进行。由钻孔施工单位对施工的

10、所有钻孔均进行观测和详细记录钻进过程中的涌水、漏水、掉块、塌孔、缩径、扩径、卡钻、埋钻、掉钻、涌沙、逸气等现象发生的位置深度，测量涌（漏）水量和涌水水头高度。观测记录钻进过程中每一回次的起、下钻动水位和冲洗液消耗量，并记录起、下钻动水位观测的间隔时间。遇休假、交接班或处理事故等停钻时间较长时，开钻前必须测量孔内水位。要求使用钻孔岩心鉴定记录表、岩心统计表、钻孔简易水文地质观测记录表、钻孔止水记录表、钻孔止水检查记录表等专门表格进行观测记录。 钻孔岩心水文工程地质编录要求详细观察和描述岩芯的岩性名称、颜色、结构、构造、硬度、岩石风化程度、裂隙性质、密度、充填情况、发育深度、统计裂隙率；地下水活动

11、情况。 坑道水文工程地质编录要求与地质编录同时进行，自坑道口开始分别按层位、岩性详细观察和描述岩性名称、颜色、结构、构造、硬度、岩石风化程度、节理裂隙性质、密度、充填情况、统计裂隙率、岩体完整破碎程度、岩石块度形状、大小、顶壁稳定程度、变形破坏情况及地下水活动情况。绘制老硐水文工程地质素描图。 钻孔水文地质编录工作量要求钻孔水文地质编录工作量取决于勘查阶段、矿床主要充水含水层类型、水文地质条件复杂程度。具体如下：孔隙水、裂隙充水为主的矿床钻孔水文地质编录工作量要求 表1项目孔隙充水为主的矿床裂隙充水为主的矿床简单中等复杂简单中等复杂比例（%）普查、详查全部钻孔勘探102030405060304

12、050607080岩溶充水为主的矿床钻孔水文地质编录工作量要求 表2项 目溶蚀裂隙充水为主的岩溶充水矿床溶洞充水为主的岩溶充水矿床暗河充水为主的矿床简单中等复杂简单中等复杂复杂比例（%）普查、详查全部钻孔勘探50606070809060707080809080902.4.3 水文地质钻探与抽水试验水文地质钻探及抽水试验工作量取决于勘探阶段、矿床主要充水含水层类型、水文地质条件复杂程度。水文地质勘探钻孔，应尽量构成剖面，既控制地下水天然流场的补给、径流、排泄各个地段；又要控制开采后流场变化，特别是进水通道地段。 群孔抽水试验，主孔宜布在主要充水含水层的富水段或强迳流带上。必须有足够的观测孔(点)

13、，观测孔布置必须建立在系统整理、研究各勘探资料的基础上，根据试验目的，水文地质分区情况，矿坑涌水量计算方案等要求确定，应尽可能利用地质勘探钻孔、地下水天然或人工露头作为观测孔（点）。（1）水文地质剖面数以孔隙裂隙充水为主的矿床水文地质勘探剖面要求项 目孔隙充水为主的矿床裂隙充水为主的矿床简单中等复杂简单中等复杂水文地质剖面数（条）详查011224011223勘查122346122335以岩溶水充水为主的矿床水文地质勘探剖面要求项 目溶蚀裂隙充水为主的岩溶充水矿床溶洞充水为主的岩溶充水矿床暗河充水为主的岩溶充水矿床简单中等复杂简单中等复杂复杂水文地质剖面数（条）详查01122401122435勘

14、探12233512233557（2）对加深揭露底板充水含水层钻孔要求孔隙裂隙充水为主的矿床项目孔隙充水为主的矿床裂隙充水为主的矿床简单中等复杂简单中等复杂加深揭露底板充水含水层钻孔（个）详查、勘探各水文地质剖面不少于3个岩溶充水为主的矿床溶蚀裂隙充水为主的岩溶充水矿床溶洞充水为主的岩溶充水矿床暗河充水为主的岩溶充水矿床简单中等复杂简单中等复杂复杂加深揭露底板充水含水层钻孔（个）详查、勘探各水文地质剖面不少于3个各水文地质剖面不少于3个（3）分层静止水位观测孔数（个）孔隙裂隙充水为主的矿床孔隙充水为主的矿床裂隙充水为主的矿床简单中等复杂简单中等复杂分层静止水位观测孔数（个）详查、勘探全部水文地质

15、孔全部水文地质孔 岩溶充水为主的矿床溶蚀裂隙充水为主的岩溶充水矿床溶洞充水为主的岩溶充水矿床暗河充水为主的岩溶充水矿床简单中等复杂简单中等复杂复杂分层静止水位观测孔数（个）详查、勘探全部水文地质孔全部水文地质孔（4）抽水试验孔隙裂隙充水为主的矿床孔隙充水为主的矿床裂隙充水为主的矿床简单中等复杂简单中等复杂抽水试验单孔（个）详查23351223勘查02021223多孔（组）详查2312勘查121群孔（组）详查勘查121岩溶充水为主的矿床溶蚀裂隙充水为主的岩溶充水矿床溶洞充水为主的岩溶充水矿床暗河充水为主的岩溶充水矿床简单中等复杂简单中等复杂复杂抽水试验单孔（个）详查23353557根据实际条件和

16、需要确定勘探021223022323多孔（组）详查1212勘探1212群孔（组）勘探1212（7）连通试验岩溶充水为主的矿床水文地质工作基本工程量表溶蚀裂隙充水为主的岩溶充水矿床溶洞充水为主的岩溶充水矿床暗河充水为主的岩溶充水矿床简单中等复杂简单中等复杂复杂连通试验勘探钻孔和暗河水系2.4.4水动态长期观测孔隙裂隙充水为主的矿床孔隙充水为主的矿床裂隙充水为主的矿床简单中等复杂简单中等复杂水动态长期观测地表水（处）详查根据查明水文地质条件，矿坑涌水量计算、水源地选择的需要，选代表性地段设站勘查根据实际需要对详查阶段各站取舍和补充钻孔（个）详查355735710勘查根据需要对详查阶段钻孔取舍和补充

17、根据需要对详查阶段钻孔取舍和补充井 泉（个）详查、勘查根据实际需要选择代表性点勘探坑槽道或生产矿井详查、勘查勘察坑道和主要生产矿井设排水量观测站，简单矿区可省略水化学样、细菌样检验详查、勘查可作水源地的井、泉，地表水按丰、枯季取样岩溶充水为主的矿床溶蚀裂隙充水为主的岩溶充水矿床溶洞充水为主的岩溶充水矿床暗河充水为主的岩溶充水矿床简单中等复杂简单中等复杂复杂水动态长期观测地表水（处）详查根据查明水文地质条件，矿坑涌水量计算和水源地选择的需要，选代表性地段设站勘探根据需要对详查阶段的站取舍和补充钻孔（个）详查013557023759根据需要确定勘探根据需要对详查阶段钻孔取舍和补充暗河详查、勘探出（

18、入）口处设站井泉详查、勘探根据需要选择代表性点生产矿井或勘探坑道详查、勘探勘探坑道及主要生产矿井设排水量观测站，简单矿区可省略水化学样、细菌检验样详查、勘探可作为水源地的井、泉、地表水点按丰、枯季取样2.4.5其他工作其他工作包括：水化学分析样、地面物探、钻孔水文物探测井、气象观测 矿床水文地质工作基本工程量表孔隙充水为主的矿床裂隙充水为主的矿床简单中等复杂简单中等复杂水化学分析样普查、详查、勘查代表性水点，以控制地表水、地下水、水化学类型为原则地面物探普查、详查、勘查根据需要布置钻孔水文物探测井详查、勘查水文地质孔应进行气象观测详查、勘查远离气象台站的矿区，气象变化大，应建立临时性的降水、气

19、温观测站 2.5 矿区水文地质勘探实例 道县后江桥铁锰矿矿区水文地质勘探工作简介大型多孔抽水试验初步工作方案3、矿区工程地质勘探3.1 矿区工程地质勘探的基本任务 在研究矿区地层岩性、厚度及分布规律的基础上，划分岩(土)体的工程地质岩组，查明对矿床开采不利的软弱岩组的性质、产状与分布。 详细查明矿区所处构造部位，主要构造线方向，各级结构面的分布、产状、规模及充填、充水情况，确定结构面的级别及主要不良优势结构面，指出其对矿床开采的影响。详细查明矿体及围岩的岩体结构、岩体质量，并对岩体质量及其稳定性作出评价。可溶岩类矿床，应详细查明岩溶发育主要层位、深度、发育程度和主要特征、充水、充填情况及表部覆

20、盖层的厚度、岩性、结构特征。详细查明岩体的风化程度、强弱风化带界面及标高、强风化带的物理力学性质。对强蚀变矿区，应确定主要蚀变作用，圈定蚀变范围。系统、完整地测定露采和井采影响范围内各种岩石(土)的物理力学参数。矿层及其围岩含粘土的矿区，应查明粘土的成分、分布、厚度及其变化。船采砂矿区，还应查明松散层砂砾卵石的粒级、含量及分布、底板纵向和横向坡度、岩石硬度、岸坡的岩石组成及坡度，测量砂层水上、水下安息角。其中砂砾卵石的粒级、含量应通过必要的样品测试。扩大延深勘探矿区，应详细调查矿床开采中己发生的各种工程地质问题，查明并分析其产生的条件和原因，并针对扩大延深可能产生的工程地质问题进行相应的工作。

21、3.2 勘探类型及复杂程度划分3.2.1 勘探类型划分依据矿体及围岩工程地质特征，主要工程地质问题出现层位，将矿区工程地质勘探分为四类：第一类 松散、软弱岩类：以第四系砂、砂砾石及粘性土，或第三系弱胶结的砂质、粘土质岩石为主的岩类。岩体稳定性取决于岩性、岩层结构和饱水情况，稳定性差。勘探中应着重查明岩(土)的岩性、结构及其物理力学特征。第二类 块状岩类：以火成岩、结晶变质岩为主的岩类。块状结构，岩体稳定性取决于构造破碎带、蚀变带及风化带的发育程度，一般岩体稳定性好。勘探中应着重查明、级结构面(附录D)的分布、产状、延伸情况、充填物、粗糙度及其组合关系；蚀变带的宽度、破碎程度；风化带深度及风华程

22、度。 第三类 层状岩类：以碎屑岩、沉积变质岩、火山沉积岩为主的岩类。层状结构，岩体各向异性，强度变化大。岩体稳定性主要取决于层间软弱面、软弱夹层、构造破碎及岩体风化程度。勘探中应着重查明岩层组合特征；软弱夹层分布位置、数量、粘土矿物成分、厚度及其水理、物理力学性质。第四类 可溶盐岩类：以碳酸盐岩为主，次为硫酸盐岩、盐岩等岩类。工程地质条件一般较复杂。勘探中应着重查明岩溶和蚀变带在空间的分布和发育程度，可溶岩的溶解性，第四系松散层和软弱层的分布、厚度、岩性、结构和物理力学性质。3.2.2复杂程度划分 根据地形、地貌、地层岩性、地质构造、岩体风化及岩溶发育程度、第四系覆盖厚度、地下水静水压力等因素

23、，将工程地质勘探的复杂程度划分为三型： 简单型：地形地貌条件简单，地形有利于自然排水：地层岩性单一，地质构造简单，岩溶不发育，岩体结构以整块或厚层状结构为主，岩石强度高，稳定性好，不易发生矿山工程地质问题。 中等型：地层岩性较复杂，地质构造发育，风化及岩溶作用中等或有软弱夹层及局部破碎带和饱水砂层影响岩体稳定，局部地段易发生矿山工程地质问题。复杂型：地层岩性复杂，岩石风化、岩溶作用强，构造破碎带发育，岩石破碎，新构造活动强烈或松散软弱层厚、含水砂层多、分布广，地下水具有较大的静水压力，矿山工程地质问题发生的比较普遍和经常。3.3 矿区工程地质工作内容与要求3.4.1 矿区工程地质调查地形地貌调

24、查：调查基本地貌形态特征（海拔高程、水系平面分布特征、分水岭的高度及破坏情况、地形高差、切割深度、地形坡度）、成因类型和展布情况，划分地貌单元。河谷地貌应调查谷底和纵向坡度的变化情况、断面形态、河床宽度、植被发育程度等；河流阶地应调查阶地的级数及高程、形态特征、长宽、高及坡度、地质结构、纵横方向上的变化、阶地的性质及组合形式；冲沟应调查其地貌位置、岸坡地层岩性、地质构造、风化程度、植被发育情况、沟底和沟口堆积物的特征等。土体调查：松散碎屑土应详细观察颜色、结构、颗粒大小、形状、均一性、磨圆度、分选性、孔隙度、干湿度、透水性、颗粒成分、颗粒含量、固结物成分、含量和固结状态、密实度；粘性土应详细观察颜色、结构、干湿度、压缩性、透水性、可塑性、矿物成分等。岩体调查：应详细观察颜色、结构、构造、风化程度、全至强风化带厚度、岩石坚硬程度、节理裂隙发育组数、每组条数（条/米）、单条节理裂隙的产状、长、宽、深度、充填情况、充填物成分、统计线节理裂隙发育率（岩体长度内裂隙宽度之和/岩体长度）、节理裂隙切割岩体情况、切