1、矿山水文地质工程地质勘探环境与土木工程学院环境与土木工程学院地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室地下水科学研究与开发中心地下水科学研究与开发中心吴 勇 博士、教授成都理工大学成都理工大学2015/11/141、矿区水文地质工程地质相关标准、规范技工作的、矿区水文地质工程地质相关标准、规范技工作的 重要性重要性2、矿区水文地质工程地质勘探类型划分，工作程度总体、矿区水文地质工程地质勘探类型划分，工作程度总体 要要求求3、矿区水文地质工程地质测绘及环境地质调查、评价内容、矿区水文地质工程地质测绘及环境地质调查、评价内容及及 要求要求4、区域和矿区水文地质
2、测绘的目的、任务、工作、区域和矿区水文地质测绘的目的、任务、工作 阶段阶段5、矿区水文地质工程地质、矿区水文地质工程地质 钻探钻探6、水文地质钻探观测、编录及技术要求；水文地质钻孔的、水文地质钻探观测、编录及技术要求；水文地质钻孔的布置布置 原则原则2015/11/147、矿坑涌水量预测和、矿坑涌水量预测和 防治防治8、水文地质工程地质取样及实验技术、水文地质工程地质取样及实验技术 要求要求9、矿区地表水和地下水动态观测、防治方案技术措施及水、矿区地表水和地下水动态观测、防治方案技术措施及水资源综合利资源综合利10、矿区水文地质工程地质资料整理及报告编写技术、矿区水文地质工程地质资料整理及报告
3、编写技术 要点要点11、矿区水文地质、工程地质、环境地质图编制要求及常见、矿区水文地质、工程地质、环境地质图编制要求及常见问题问题12、矿区水文地质工程地质勘查新技术、新方法和新、矿区水文地质工程地质勘查新技术、新方法和新 理论理论2015/11/141、 矿区矿区 水文地质工程地质相关标准、水文地质工程地质相关标准、 规范规范及及 工作的重要性工作的重要性近年来，随着我国 矿业快速发展 ，矿产开发对 矿山及其周围环境造成较为严重的污染，并诱发多种地质灾害，对生态环境造成了较严重的破坏，越来越突出的环境 问题、安全问题威胁 到矿区 人民 生命财产 安全。仅 2015年上半年，煤矿事故发生十多起
4、。2015/11/14日期 死亡人数 事故 简 况2015-6-07 7 山西晋中市平遥 县 一煤 矿 ， 发 生中毒与窒息事故，造成 7人死亡。2015-5-06 4 辽 宁阜新市清河 门 区一煤 矿发 生冒 顶 片帮事故，造成 4人死亡。2015-05-11 5 云南曲靖市沾益 县 一煤 矿发 生 顶 板事故，造成 5人死亡。2015-05-01 4 达州市达川区一煤 矿发 生瓦斯爆炸事故，造成 4人死亡。2015-04-29 3 湖南益阳市安化 县 一煤 矿发 生机械 伤 害事故，造成 3人死亡。2015-04-27 8 四川 乐 山市沙湾区一煤 矿发 生瓦斯爆炸事故，造成 8人死亡。2
5、015-04-25 3 黑 龙 江 鸡 西市城子河区一煤 矿发 生机械 伤 害事故，造成 3人死亡。2015-04-19 21 山西大同市南郊区大同煤 矿 集 团 大同地方煤炭有限 责 任公司姜家湾煤 矿发 生透水事故，造成 21人死亡。2015-04-05 6 黑 龙 江七台河市新 兴 区一煤 矿发 生透水事故，造成 6人死亡。2015-03-13 4 3月 13日 12时 15分 许 ，四川省广安市 邻 水 县 一煤 矿发 生 顶 板事故，造成 4人死亡。2015-02-28 4 2月 28日 11时 57分，江西省 乐 平 矿务 局涌山煤 矿发 生煤与瓦斯突出事故，造成 4人死亡。201
6、5-02-12 3 2月 12日 11时 54分，山西省阳泉煤 业 集 团 一煤 矿 突 发 煤与瓦斯突出，造成 3人死亡。2015-01-30 7 1月 30日 18时 55分，安徽省淮北 矿业 一煤 矿发 生突水，造成 7人死亡， 7人受 伤 。2015/11/14 矿区矿区 水文地质工程地质工作是地质找矿、地质勘水文地质工程地质工作是地质找矿、地质勘查、矿床开采时对矿床自然条件进行综合研究的组查、矿床开采时对矿床自然条件进行综合研究的组成部分。成部分。 在地质勘查的各个阶段，都要进行相应的水文地质在地质勘查的各个阶段，都要进行相应的水文地质工程地质工作，在审批矿产资源储量时，要求提供工程
7、地质工作，在审批矿产资源储量时，要求提供足够的水文地质工程地质资料，以满足编制开采设足够的水文地质工程地质资料，以满足编制开采设计的要求。计的要求。2015/11/141、矿区 水文地质工程地质工作的重要性 地质工程地质资料， 以满足编制开采设计的要求 。 如果水文地质工程地质资料不符合要求，则储量不能批准，或降级批准。 当矿区水文地质条件及工程地质条件复杂，造成开采技术上的极大困难，或经济不合算，则储量被列为表外，不能作为投资依据。 详查或勘探地质报告 必须有 “ 开采技术条件 ” 一章，普查地质报告必须有 “ 开采技术条件 ” 一节，否则报告不能通过。2015/11/14p根据矿床主要充水
8、含水层的容水空间特征，将充水矿床分为三类 ：u第 一类以孔隙含水层充水为主的矿床，简称孔隙充水矿床；u第二 类裂隙充水矿床；第三类岩溶充水矿床 。u第三 类可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；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。2、 矿区水文地质工程地质勘探类型划分 ，工作 程度总体要求矿区水文地质 勘探类型划分2015/11/141）直接 充水的矿床：矿床主要充水 含水层（含 冒落带和底板破坏 厚度）与 矿体直接接触，地下水直接进入矿坑。2）顶板 间接充水的矿床：矿床主要充水含水层位于矿层冒落带之上，矿层与主要充水含水层之间有隔水
9、层 (注 )或弱透水层，地下水通过构造破碎带、导水裂隙带或弱透水层进入矿坑。3）底板 间接充水的矿床：矿床主要充水含水层位于矿层之下，矿层与主要充水含水层之间有隔水层或弱透水层。承压水通过底板薄弱地段、构造破碎带、弱透水层或导水的岩溶陷落柱进入矿 坊 。2015/11/14各类充水矿床按矿体（或层，下同）与主要充水含水层的空间关系，充水方式分为：第一第一 型型 水文地质条件简单的矿床：主要矿体位于当地侵蚀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中等，或主要矿体虽位于
10、当地侵蚀基准面造破碎带富水性弱至中等，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。质边界简单。2015/11/14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，将各类充水矿床勘探的复杂程度划分为三型：第二型第二型 水文地质条件中等的矿床，主要矿
11、体位于当地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
12、。生少量塌陷，水文地质边界较复杂。2015/11/14第三型第三型 水文地质条件复杂的矿床：主要矿体位于当地侵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强，补给条件好，并蚀基准面以下，主要充水含水层富水性强，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。面积塌陷、沉降的可能，水文地质边界复杂。一般 要求1、 研究 区域水文地质条件，确定矿区所处水文
13、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 。2、 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、动态变化以及地下水迳流场的基本特征，确定矿区水文地质边界。矿区水文地质 勘探程度要求2015/11/143、 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
14、治水的建议 。4、 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。2015/11/14矿区水文地质 勘探程度 要求 （续）5、 矿层 与含 (隔 )水层多层相间的矿床，应详细查明开采矿层顶、底板主要充水含水层的水文地质特征和隔水层的岩性、厚度、稳定性和隔水性，断裂发育程度、导水性以及沟通各含水层的情况，分析采矿对隔水层的可能破坏情况。当深部有强含水层时，应查明主要充水含水层从底部获得补给的途径和部位 。6、 调查 老窿的分布
15、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 。2015/11/14矿区水文地质 勘探程度 要求 （续）7、 对有热水、气 (有害气体，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。8、 冻土地区矿床，应详细查明冻土的类型、分布、厚度、层上水、层间水、层下水的空间分布、富水性及其对矿床开采的影响。9、 水溶法开采的盐类矿床，应详细查明岩、矿层的空间分布，矿层顶底板岩石的物理力学性质和水理性质 (指可塑性、膨胀性、收
16、缩性、崩解性、透水性等 )，地质构造发育程度及分布规律，各含水层与矿层的空间关系及其水力联系情况。2015/11/1410、 扩大延深勘探矿区，应充分研究已有勘探和矿山生产的资料，评价矿区的水文地质条件，扩大勘探的矿区，应详细查明主要充水含水层，断裂破碎带及矿区水文地质边界在扩大范围内的变化，当水文地质条件变化不大时，可用比拟法预测矿坑涌水量，否则应按新矿区的要求进行勘探。延 深 勘探矿区 ，应详细查明主要充水含水层的富水性，断裂破碎带向深部的变化，若水文地质条件变化不大，可用比拟法预测矿坑涌水量：当深部发现新的充水含水层和导水构造破碎带时，应 按 第 2条 和 第 3条执行，并可根据实际条件
17、结合已有的矿山巷道进行放水试验，查明深部含水层富水性变化及地下水径流场特征，预测矿坑涌水量。 水量 ，否则应按新矿区的要求进行勘探。2015/11/14各 类充水矿床应着重查明的问题1、 孔隙充水矿床 ：应着重查明含水层的成因类型，分布、岩性、厚度、结构、粒度、磨圆度、分选性胶结程度、富水性、渗透性及其变化；查明流砂层的空间分布和特征，含 (隔 )水层的组合关系，各含水层之间，含水层与弱透水层以及与地表水之间的水力联系，评价流砂层的疏干条件及降水和地表水对矿床开采的影响 。2、 裂隙充水矿床： 应着重查明裂隙含水层的裂隙性质、规模、发育程度、分布规律、充填情况及其富水性；岩石风化带的深度和风化
18、程度；构造破碎带的性质、形态、规模、及其与各含水层和地表水的水力联系；裂隙含水层与其相对隔水层的组合特征。矿区水文地质 勘探程度 要求 （续）2015/11/143、 岩溶充水矿床 ：应着重查明岩溶发育与岩性、构造等因素的关系，岩溶在空间的分布规律、充填深度和程度、富水性及其变化，地下水主要径流带的分布 。以 溶隙、溶洞 为主的岩溶充水矿床，应查明上覆松散层的岩性、结构、厚度，或上覆岩石风化层厚度、风化程度及其物理力学性质，分析在疏干排水条件下产生突水、突泥、地面塌陷的可能性，塌陷的程度与分布范围以及对矿坑充水的影响。对层状发育的岩溶充水矿床，还应查明相对隔水层和弱含水层的分布 。以 暗河 为
19、主的岩溶充水矿床：应着重查明岩溶洼地、漏斗、落水洞等的位置及其与暗河之间的联系；暗河发育与岩性、构造等因素的关系；暗河的补给来源、补给范围、补给量、补给方式及其与地表水的转化关系；暗河入口处的高程、流量及其变化；暗河水系与矿体之间的相互关系及其对矿床开采的影响。2015/11/14不同充水方式的矿床应着重查明的 问题1、 直接充水的矿床 ：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、补给边界、补给途径和地段：直接充水含水层与其他含水层、地表水、导水断裂的关系。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 。2、 顶板间接充水的矿床 ：应着重查明直接顶板
20、隔水层或弱透水层的分布、岩性、厚度及其稳定性、岩石的物理力学性质和水理性质、裂隙发育情况、受断裂构造破坏程度，研究和估算导水裂隙带 高度， 分析主要充水含水层地下水进入矿坑的 地段 。3、 底板间接进水的矿床 ：应着重查明承压含水层径流场特征，直接底板的岩性、厚度及其变化，岩石的物理力学性质和水理性质，以及断裂构造对底板完整性的破坏程度，分析论证可能产生的底鼓，突水的 地段。矿区水文地质 勘探程度要求2015/11/14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
21、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度。矿区工程地质勘探 类型划分2015/11/14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
22、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。2015/11/14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 ，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
23、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。2015/11/14一般 要求1、 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 。2、 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、
24、产状、规模及充填、充水情况，确定结构面的级别 (附录 D)及主要不良优势结构面，指出其对矿床开采的影响 。3、 详细 查明矿体及围岩的岩体结构、岩体质量 ，对 岩体质量及其稳定性作出评价。矿区工程地质 勘探程度要求2015/11/144、 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、充填情况及表部覆盖层的厚度、岩性、结构特征 。5、 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 。6、 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 。7、 矿层及其围岩含粘土的矿区，应查
25、明粘土的成分、分布、厚度及其变化 。2015/11/148、 多年冻土区还需查明冻土类型、分布范围、温度 (地温 )、含冰率，测定多年冻土最大融化深度，季融层及覆盖层剥离后多年冻土融化速度，冻土层的上、下限。9、 船采砂矿区，还应查明松散层砾卵石的粒级、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 。10、 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 。11 、 在构造活动强烈的高地应力地区，有条件时，应专门进行地应力测量，确定最大主应力方向及大小。201
26、5/11/14边坡 勘探应重点查明的问题1、 松散 岩 (土 )类边坡：查明岩 (土 )层的岩性、结构；粘土岩的矿物成分、含量、分布范围、物理力学性质 (特别是抗剪切 )和水理性质，含水层的水压、透水性和岩石力学强度差异明显的岩层界面位置及特征 。2、 层状岩类边坡：查明软弱夹层的层位、岩性、厚度、产状、分布；粘土矿物成分、含量、物理力学和水理性质：各类结构面的发育程度和组合关系，含水层的水压等 。3、 块状岩类边坡：查明边坡与各类结构面的产状、组合关系、结构面的发育程度、充填物成分、分布及物理力学性质。矿区 工程 地质 勘探程度 要求2015/11/14剥离物 强度勘探1、 对适宜建设特大型
27、露天开采的矿床，应着重查明岩 (矿 )石强度的空间分布规律，为能否采用轮斗开采提供岩 (矿 )石的力学强度基础资料 。2、 运用地质方法、物探测井配合岩石物理力学试验进行岩 (矿 )层对比，着重查明剖面上岩 (矿 )层层序、岩性、厚度、结构；强度变化；裂隙发育程度、规模、密度、产状、充填胶结情况，建立完整的地质柱状及其对比剖面。尤其应查明硬岩 “ 的层位、岩性、厚度、分布及其在剥离物中的比例 。2015/11/144、 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、充填情况及表部覆盖层的厚度、岩性、结构特征 。5、 详细查明岩体的风化程度、强弱风化带界面及标高、强风
28、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 。6、 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 。7、 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 。2015/11/143.1 水文地质测绘内容及要求 水文地质测绘一般在地质测绘的基础上进行，应全面搜集和充分利用航 (卫 )片解释、区域水文地质普查和相邻矿区的资料。 水文地质测绘应全面收集矿区及相邻地区历年的水文、气象资料；详细调查矿区地形地貌、地下水的天然和人工露头及其水化学特征、岩溶发育情况、第四系松散层的形成与分布、地下水的补给、径流、排泄条件，圈定矿区水文地质边界；调查矿山老窿的分布：对现有生产矿井或勘探坑道进行水文地质编录，系统收集生产矿井 (或露天采矿场 )的水文地质资料。3、矿区水文地质工程地质测绘及环境地质调查、评价内容及 要求2015/11/14
