孔隙充水矿床研究的专门问题-《水文地质勘察（第2版）》

2023-09-18 理论教育版权反馈

【摘要】：突水系数法在岩溶充水矿床专门问题中已有详述,在此不再重复。

11.4.3.1 流砂冲溃

在勘探阶段,要详细查明矿区的地质条件,分析产生流砂冲溃的因素,预测矿床开采时流砂冲溃的可能性、规模、发展趋势及其危害,提出流砂冲溃防治的措施。

1.流砂冲溃的水文地质勘察

流砂冲溃勘察应注意下列问题:

(1)水文地质测绘范围应包括完整的水文地质单元,沿河谷地带应适当地扩大测绘范围,调查河谷第四系地层岩性、厚度、富水性及其切割流砂层的情况,收集矿区已采矿井流砂冲溃资料。

(2)在钻进中应详细记录漏水、涌水、涌砂、埋钻等现象,观测钻孔中水位变化及砂层的静止水位。

(3)抽水试验主要是查明流砂层的富水性、渗透性;流砂层和其他含水层、地表水体的水力联系;断裂的水文地质特征;取得计算参数,为流砂冲溃的预测提供依据。抽水试验孔应布置在对矿床开采影响较大的流砂层、断裂带及地表水体附近。

(4)对流砂层,矿层顶底板及断裂破碎带岩石应采样进行测试,对砂层样品应进行粒度分析;对矿层顶底板及断裂带岩石应进行抗压与抗剪试验。

2.流砂冲溃的预测方法

在勘探阶段一般采用下列方法:

(1)综合分析方法。在详细查明矿区水文地质工程地质条件的基础上,采用各种分析方法,研究流砂冲溃形成因素,结合以往勘探与开采中流砂冲溃的经验,预测矿床开采时流砂冲溃可能发生的地段、规模及产生地面塌陷的地区。在预测流砂冲溃时通常进行下列三项分析[1]:

1)地层分析。主要对矿区地层岩性、结构、胶结程度、厚度和地层组合关系等进行分析,研究可能发生流砂冲溃的层位,矿层和流砂层间的接触关系。

2)地质构造分析。界定因断裂引起的矿层、流砂层和含水层等接触关系的变化,研究断裂充填物、两侧岩石破碎风化程度;分析断裂带对流砂冲溃的影响。

3)水文地质分析。依据流砂层的产状、渗透性、富水性、地下水补给条件,流砂层与第四系含水层、地表水体间的水力联系,隔水层的阻水作用,断裂的水文地质作用,综合评判这些因素对流砂冲溃的影响。

(2)水文地质比拟法。在充分调查和收集已有矿区(或开采地段)资料的基础上,对比分析勘探矿区和拟采地段的水文地质工程地质条件,预测矿床开采时可能产生流砂冲溃的地段及其规模。

(3)突水系数法。突水系数法在岩溶充水矿床专门问题中已有详述,在此不再重复。突水系数可从本矿或类似条件的邻近矿床统计或取经验数值,运用相关公式计算比水压值,如超过突水系数即可能发生突水,从而引发流砂冲溃。

11.4.3.2 残余水头的分析

主要目的是分析残余水头的形成因素,预测矿床开采时残余水头产生的层位、大小及其对开采场边坡的影响,为矿床开采和疏干设计提供依据。

1.残余水头的研究应侧重的方面

(1)查明第四系地层岩性和结构,特别是要区分粗粒含水层、细粒含水层和隔水层。

(2)第四系和基岩含水层的渗透性、富水性,补、径、蓄、排特征及各含水层间的水力联系。

(3)土层的物理力学性质。

(4)大气降水、地表水对地下水的补给。

(5)含水层的水文地质参数及疏干效应。

研究工作应紧密结合矿床水文地质勘探工作进行。研究范围应包括矿区在内的第四系地下水系统,如系统太大(如冲积平原、洪积扇)则要包括矿山未来开采影响到的地方。

在详查和勘探阶段,应尽量利用地质钻孔,配合物探测井来查明第四系地层的岩性、厚度及分布情况。勘探阶段应在地质勘探网以外的研究范围内,布置第四系钻孔,以了解其水文地质结构。在钻探工作中,应提高岩芯的采取率,做好钻孔简易的水文观测,记录钻孔中水位、埋钻、缩孔等现象,分层采样并进行物理力学试验。

2.抽水试验

通过抽水试验,获取含水层水文地质参数及疏干效应,确定含水层间的水力联系及水文地质边界等,为矿床开采和疏干设计提供依据。

特别要注意的是,以往的矿区水文地质工作较侧重强含水层(粗颗粒含水层),而忽略了对弱含水层(细颗粒含水层)的调查分析,未注重提取其参数,未计算其对矿坑的涌水量,也未研究其疏干效应。露天矿坑涌水量固然重要,而地下水能否被疏干,能否因残留水头引起严重后果,也应给予足够的重视。因此在布置对强含水层抽水时,对弱含水层也要布置有一定数量的观测孔进行分层观测;对弱含水层也要有一定数量的抽水孔,便于了解其水文地质参数及疏干效果。有些大型、重要的露采孔隙充水矿床,涌水量过大,一般抽水水位降不大,可以把抽水与疏干试验结合起来进行。

11.4.3.3 地面沉降

分析地面沉降机制,以预测地面沉降发展的趋势,提出防治措施。地面沉降勘察应包括以下内容:

(1)第四系地层岩性、结构、厚度、分布及地层组合关系。

(2)第四系地层富水性、渗透性,各含水层间的水力联系,地表水体对含水层的补排关系。

(3)采取第四系土层土样,测定土层的物理力学性质。

(4)分析地面沉降形成机制。

(5)对地面沉降进行预测。

孔隙充水矿床研究的专门问题-《水文地质勘察（第2版）》

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