矿床充水条件及矿床水文地质类型

2025-03-26 05:50:50

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回答1：

矿床开采前在矿体和围岩中赋存的水，称矿床充水；矿床采掘时流入井巷的水称为矿井（坑）涌水；瞬时突发性的大量涌水，称为矿井突水。上述充水、涌水和突水的水量大小分别称充水强度、涌水强度和突水强度。而矿床充水的水源、充水通道及影响涌水强度的各种因素，则合称矿床充水条件。正确的认识矿床充水条件是进行矿床水文地质工作的基础。

一、矿床充水水源

矿床充水水源主要有大气降水、地表水、地下水和老空水（老窿水）。按主要充水的水源可把矿床分为4类：

（1）以大气降水入渗为主要充水水源的矿床。

（2）以地表水为主要充水水源的矿床。

（3）以地下水为主要充水水源的矿床。

（4）以老空（窿）水为主要充水水源的矿床。

二、矿井涌水通道

矿井涌水通道，是指矿床及其周围水体进入矿井的各种通道。涌水通道有以下几种：

（1）岩层中的裂隙与断裂带。其中的断裂带，是对矿床的涌水和突水最具威胁性的进水通道。

（2）岩溶通道。包括可溶性岩层中的溶蚀裂隙、洞穴、地下管道等，导水的岩溶陷落柱和岩溶天窗等。一般导水性很好，矿山井巷揭露它们时，极易造成淹井事故。

（3）孔隙通道。指矿床直接位于孔隙含水层中（如砂金矿床）或矿床直接与孔隙含水层相接触时，孔隙地层构成的进水通道。

（4）人为涌水通道。主要是指矿床开采和勘探过程中，因地下水压力和矿山压力造成的底板裂隙而提供的矿床进水通道。

以上是常见的涌水通道类型。实际上，许多矿山井巷的涌、突水常常是以一种通道为主，几种通道同时存在。

三、矿床充水强度

矿床充水强度是指矿床和其围岩中充水的强弱程度。在矿床未开采前的调查阶段，一般可用矿区内井、泉涌水量的大小来概略推测矿床的充水强度，或用条件类似矿床的矿井涌水量比拟确定其充水强度。矿床开采后则可用矿井的实际涌水量来较准确地确定其充水强度。矿床充水强度除直接与充水水源类型和矿井通道特征有关外，还与矿床周边边界的隔、透水性质，矿井所处区域地质构造的部位以及主要充水岩层的补给条件有关。此外，地震活动也会对矿床充水强度产生短时间的影响（一般是震时矿井涌水量突然加大）。

四、矿床水文地质类型

矿床疏干的实际经验告诉我们，不同水文地质类型的矿床，具有大体上相似的充水条件、涌水规律和防治措施，甚至具有相似的调查研究方法。因此，研究矿床水文地质分类和各类型矿床的水文地质特征，便构成矿床水文地质学的基础。

自20世纪40年代以来的半个多世纪中，国内外许多学者都对矿床水文地质类型的划分问题进行了研究，提出了许多分类方案，其中前苏联学者最早、最系统地开展了这方面的研究工作。

我国的矿床水文地质工作在新中国成立之后也首先开展了矿床水文地质类型划分的研究。对于矿床水文地质类型的划分，国内外的水文地质学家已基本形成共识，即分类应以矿床充水岩层的岩石介质类型作为基础，同时还必须考虑矿床水文地质条件的复杂程度和矿床的开采条件。

目前，我国通用的矿床水文地质分类方案是1982年地质矿产部颁发的《矿区水文地质工程地质普查勘探规范》中提出的矿床水文地质分类方案。该方案以对矿床充水强度影响最大的因素——充水岩层的含水介质类型为基础，将矿床水文地质类型划分为孔隙水、裂隙水和岩溶水矿床3大类。同时按水文地质条件的复杂程度作了进一步的分类，并采用矿井的正常排水量作为划分水文地质复杂程度的定量指标。如水文地质条件简单的矿床其正常排水量小于5 000 m³/d，复杂程度中等的矿床，正常排水量为（0.5～2）×10⁴ m³/d，水文地质条件复杂的矿区，其正常排水量大于2×10⁴ m³/d。

考虑到在各种矿床水文地质类型中，岩溶充水矿床的水文地质条件最为复杂，开采时的难度也最大，同时岩溶矿床又在我国广泛分布，为此，1983年地质矿产部组成了专门的岩溶充水矿床水文地质类型研究组，在广泛收集、分析我国岩溶充水矿床勘探和矿井排水资料的基础上，提出了一个极具特色的“中国岩溶充水矿床水文地质勘探类型”划分方案。

现行各种矿床水文地质分类的不足之处是，对矿床开采后的水文地质、工程地质、特别是环境地质条件的变化与预测缺乏应有的考虑。

五、主要矿床水文地质类型的基本特征

（一）以岩溶水充水为主的矿床

该类矿床矿种多、储量大、分布广泛且多为大水矿床（即充水强度大的矿床）。我国很多的金属及非金属矿床都受到岩溶水的威胁，开采这类矿床时，常发生淹井事故。据概略统计北方石炭二叠系煤矿区20世纪50～80年代的30多年间，发生10 m³/min以上的突水达200余次。1984年6月2日开滦范各庄矿一次因开挖到岩溶陷落柱而发生的严重突水事故，突水量达916 m³/min，瞬时最大突水量高达2 053 m³/min。南方岩溶水充水的金属和煤矿区，则常因矿山排水发生地面塌陷，如湖南恩口煤矿，截止到1986年已产生地面塌陷6 600多次。很多事实表明，岩溶水充水矿床的水文地质条件非常复杂，是各国矿床水文地质学家们一直关注的重点。岩溶水充水矿床具有以下共同特征：

（1）岩溶充水岩层和岩溶充水通道类型常有地域性的分布规律。如我国北方主要充水层位以中奥陶统的裂隙岩溶含水层为主；南方岩溶矿区以二叠系溶洞水为主；西南地区则以泥盆系到三叠系的岩溶管道水为主。

（2）该类矿床的充水强度与矿床所处地质构造形迹的类型、规模、具体构造部位有密切的关系。其中最具危害性的是断裂带和岩溶陷落柱，它们不仅是富水带，而且还能沟通矿床上下的岩溶充水层，极易造成重大的突水和淹井事故。

（3）岩溶发育的不均匀性，决定了岩溶水空间分布的非均一性，导致岩溶矿井的涌水量随着掘进部位的不同（包括深度）而有很大变化；同时也是岩溶矿井易发生突水事故的主要原因。

（4）我国北方岩溶多具有明显的层控规律，因此其裂隙岩溶水多具有统一的地下水流场，矿床开采疏干时地下水位多呈平盘式的统一下降。而南方的溶洞水和西南地区的岩溶管道水则多各自独立而无统一的流场，当井巷揭露它们时，极易发生突水事故。

（二）以裂隙水充水为主的矿床

该类矿床是指坚硬、非可溶性岩石中以裂隙为充水通道的矿床。该类矿产种类亦较多。由于一般裂隙充水岩层的充水强度较弱，故多数属于水文地质条件简单（少数为中等到复杂）的矿床水文地质类型。

该类型矿床的水文地质特征是：浅部以风化裂隙充水为主，深部以构造裂隙和断裂带充水为主；裂隙发育较均匀的层位可形成似层状含水层，多数为片状含水体或脉状含水带。充水水源多数以降水为主，少见地表水体补给。富水程度由中到弱，矿井涌水量一般由浅部到深部变小，多数矿井的涌水量小于1 000m³/d，勘探时的钻孔涌水量一般小于1 L/s，个别沟通强水源者，可发生突水。

（三）以孔隙充水为主的矿床

该类矿床包括产于松散沉积物和半胶结半坚硬岩层中的矿床和以上覆孔隙含水层作为主要充水层的下伏基岩中的矿床。水文地质条件复杂程度由中等到复杂，许多砂矿和露天煤矿即属此种类型。

该类型矿床的基本水文地质特征是：矿床的主要充水岩层为上部的孔隙含水层。常常和地表水体有直接或间接的水力联系，涌水量随季节变化明显，矿床开采后诱发的涌砂、地面塌陷、区域地下水位下降等环境地质问题较多。

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