礦床水文地質(zhì)學(xué)野外工作培訓(xùn)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1礦床礦床(kungchung)水文地質(zhì)學(xué)野外工作水文地質(zhì)學(xué)野外工作培訓(xùn)培訓(xùn)第一頁，共211頁。第1頁/共211頁第二頁，共211頁。第2頁/共211頁第三頁，共211頁。第3頁/共211頁第四頁，共211頁。 圖1-1 礦區(qū)(kun q)、礦田、井田劃分示意圖圖1-2 階段及分區(qū)(fn q)布置示意圖階段垂高; 階段斜長第4頁/共211頁第五頁，共211頁。第5頁/共211頁第六頁，共211頁。 圖1-3 露天采礦場示意剖面圖 1臺階(tiji)；2臺階(tiji)坡面；3排水溝； 4礦體；5臺階(tiji)坡面角 圖1-4地下開采井巷示意圖1豎井（或稱井筒，立井(ljng)）；2斜井

2、；3平硐；4暗井（盲井）；5溜井；6石門；7礦門；8溜道；9上山（道）；10下山（道）；11小井；12露天采礦場；13光層平巷；14礦層平巷 第6頁/共211頁第七頁，共211頁。第7頁/共211頁第八頁，共211頁。第8頁/共211頁第九頁，共211頁。 (三三)礦床礦床(kungchung)開采的步驟開采的步驟 一般分為開拓、采準(zhǔn)和回采三個(gè)步一般分為開拓、采準(zhǔn)和回采三個(gè)步驟。驟。 1)開拓：系指從地面到礦體開掘一開拓：系指從地面到礦體開掘一系列的井系列的井(垂直的垂直的)、巷、巷(水平的水平的)，建立，建立運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和供水等系統(tǒng)，這運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和供水等系統(tǒng)，這些井巷統(tǒng)稱為開拓井巷

3、，開拓是采礦些井巷統(tǒng)稱為開拓井巷，開拓是采礦的第一個(gè)步驟。開拓巷道包括：豎的第一個(gè)步驟。開拓巷道包括：豎(斜斜)井筒、平硐、暗井筒、平硐、暗(盲盲)井、石門、階段平井、石門、階段平巷、主溜井、井底車場等巷、主溜井、井底車場等(圖圖1-5)，其，其中用作提升或運(yùn)輸?shù)V石的稱主井中用作提升或運(yùn)輸?shù)V石的稱主井(或主或主平硐平硐)。 圖1-5 開拓(kitu)系統(tǒng)示意圖 第9頁/共211頁第十頁，共211頁。 圖1-6 階段(jidun)與采區(qū)示意圖 第10頁/共211頁第十一頁，共211頁。第11頁/共211頁第十二頁，共211頁。礦等)、價(jià)值高的礦床。 4)崩落法：讓采空區(qū)頂部崩落充填采空區(qū)，故對頂

4、板巖層破壞較大，主要適用于圍巖圖1-7 自然(zrn)支撐采礦法采區(qū)示意圖1上階段水平；2本階段水平；3頂柱; 4底柱；5間柱；6上部崩落廢石；7礦房、礦柱界線 第12頁/共211頁第十三頁，共211頁。圖1-8 頂板破壞分帶示意圖 a不規(guī)則冒落；b規(guī)則冒落；c嚴(yán)重?cái)嗔?；d般開裂；e微小開裂;f冒落帶； g裂隙(li x)帶;h整體移動(dòng)帶；i破裂帶 第13頁/共211頁第十四頁，共211頁。第14頁/共211頁第十五頁，共211頁。第15頁/共211頁第十六頁，共211頁。圖1-9 礦坑(kungkng)充水分析示意圖第16頁/共211頁第十七頁，共211頁。第17頁/共211頁第十八頁，共2

5、11頁。第18頁/共211頁第十九頁，共211頁。第19頁/共211頁第二十頁，共211頁。第20頁/共211頁第二十一頁，共211頁。第21頁/共211頁第二十二頁，共211頁。 圖1-10 排水礦坑與河流(hli)距離示意圖1含水層；2隔水層；3礦層；4排水礦坑；5排水水位線第22頁/共211頁第二十三頁，共211頁。 第23頁/共211頁第二十四頁，共211頁。第24頁/共211頁第二十五頁，共211頁。第25頁/共211頁第二十六頁，共211頁。第26頁/共211頁第二十七頁，共211頁。第27頁/共211頁第二十八頁，共211頁。第28頁/共211頁第二十九頁，共211頁。如，山東淄

6、博煤田北大井，在1935年3月13日發(fā)生特大型突水，巖溶水通過(tnggu)導(dǎo)水?dāng)嗔延咳氲V坑，突水峰值流量達(dá)7.4 m3/s，礦井瞬間被淹沒，535名工人慘死井下。該礦井在被淹沒39年之后，于1974年才得以恢復(fù)生產(chǎn)。據(jù)礦井恢復(fù)時(shí)查明，其突水點(diǎn)就是發(fā)生在一正斷層的上盤(圖1-11）。圖1-11 山東(shn dn)淄博煤田北大井突水點(diǎn)第29頁/共211頁第三十頁，共211頁。第30頁/共211頁第三十一頁，共211頁。第31頁/共211頁第三十二頁，共211頁。孤立的充水管道。巖溶通道主要包括：大中小型巖溶通道，導(dǎo)水巖溶陷落柱通道，巖溶塌陷及“天窗”通道等。第32頁/共211頁第三十三頁，共2

7、11頁。圖12-12 開灤范各莊礦2171工作面陷落(xinlu)柱剖面圖 第33頁/共211頁第三十四頁，共211頁。第34頁/共211頁第三十五頁，共211頁。第35頁/共211頁第三十六頁，共211頁。第36頁/共211頁第三十七頁，共211頁。第37頁/共211頁第三十八頁，共211頁。圖1-13 安全(nqun)水壓值和最小安全(nqun)厚 度與含水層實(shí)際水壓值關(guān)系示意圖 圖1-14 巷道(hng do)側(cè)方承受凈水壓力示意圖第38頁/共211頁第三十九頁，共211頁。第39頁/共211頁第四十頁，共211頁。第40頁/共211頁第四十一頁，共211頁。 式中：KL為臨界突水系數(shù)(

8、Pa/m)；P為底板承受(chngshu)靜水壓力(Pa)；M為隔水層厚度(m)。 由上式可知，突水系數(shù)的含義是每米隔水層厚度所承受的水壓值。因此根據(jù)礦區(qū)試驗(yàn)和突水資料，總結(jié)出具體的臨界突水系數(shù)，即可進(jìn)行礦坑底板穩(wěn)定性預(yù)測。為了計(jì)算更合理，還應(yīng)考慮巖石的強(qiáng)度，用等效厚度計(jì)算突水系數(shù)。第41頁/共211頁第四十二頁，共211頁。圖1-15 頂板破壞性影響(yngxing)區(qū)最大高度分布示意圖 h1 冒落帶高度；h2導(dǎo)水裂隙帶高度； 1,2分別表示冒 落帶范圍和裂隙帶范圍第42頁/共211頁第四十三頁，共211頁。式中：hl為頂板冒落帶高度(m)；M為礦層(kungcng)厚度或采厚(m)； 為礦

9、層傾角；h2為頂板裂隙帶高度(m)；KS為巖石碎脹系數(shù)(即巖石冒落碎脹后的體積與冒落前原巖體積之比)，其值見表22。第43頁/共211頁第四十四頁，共211頁。根據(jù)我國礦山實(shí)驗(yàn)(shyn)，上述兩式對急傾斜煤(礦)層不適用。第44頁/共211頁第四十五頁，共211頁。第45頁/共211頁第四十六頁，共211頁。第46頁/共211頁第四十七頁，共211頁。第47頁/共211頁第四十八頁，共211頁。第48頁/共211頁第四十九頁，共211頁。第49頁/共211頁第五十頁，共211頁。第50頁/共211頁第五十一頁，共211頁。 圖12-16 充水巖層補(bǔ)給條件(tiojin)示意圖1片麻巖；2砂巖

10、;3砂頁巖；4灰?guī)r；5開采煤層；6粘土層；7黃土；8砂礫石層；9地表水位；10巷道；11隔、阻水?dāng)嗔褞?上述五種礦井，薄層灰?guī)r充水層在5個(gè)(a、b、c、d、e)部位上各自得到(d do)補(bǔ)給，礦床充水強(qiáng)度各異。 第51頁/共211頁第五十二頁，共211頁。第52頁/共211頁第五十三頁，共211頁。第53頁/共211頁第五十四頁，共211頁。第54頁/共211頁第五十五頁，共211頁。第55頁/共211頁第五十六頁，共211頁。第56頁/共211頁第五十七頁，共211頁。第57頁/共211頁第五十八頁，共211頁。第58頁/共211頁第五十九頁，共211頁。第59頁/共211頁第六十頁，共21

11、1頁。第60頁/共211頁第六十一頁，共211頁。第61頁/共211頁第六十二頁，共211頁。第62頁/共211頁第六十三頁，共211頁。第63頁/共211頁第六十四頁，共211頁。第64頁/共211頁第六十五頁，共211頁。第65頁/共211頁第六十六頁，共211頁。第66頁/共211頁第六十七頁，共211頁。第67頁/共211頁第六十八頁，共211頁。第68頁/共211頁第六十九頁，共211頁。第69頁/共211頁第七十頁，共211頁。第70頁/共211頁第七十一頁，共211頁。第71頁/共211頁第七十二頁，共211頁。再開發(fā)(kif)提供依據(jù)，以提高預(yù)測成果的使用價(jià)值。第72頁/共21

12、1頁第七十三頁，共211頁。第73頁/共211頁第七十四頁，共211頁。第74頁/共211頁第七十五頁，共211頁。第75頁/共211頁第七十六頁，共211頁。第76頁/共211頁第七十七頁，共211頁。 富水系數(shù)不僅取決于礦區(qū)的自然(zrn)條件，而且與開采條件有關(guān)，故采用此法時(shí)，要充分考慮生產(chǎn)條件。為了排除生產(chǎn)條件的影響，人們對該法作了修正，提出了采空面積(Fo)富水系數(shù)KF= 、采掘長度(LO)富水系數(shù)KL= 等新概念，預(yù)測時(shí)一般以上述各富水系數(shù)的綜合平均值為比擬依據(jù)。 ooPQ第77頁/共211頁第七十八頁，共211頁。式中：Fo、SO、QO分別為生產(chǎn)礦井的開采面積(min j)、水位

13、降和排水量。 第78頁/共211頁第七十九頁，共211頁。式中：F、S分別為新礦井的設(shè)計(jì)開采(kici)面積和水位降深。第79頁/共211頁第八十頁，共211頁。式中：m和n為待定系數(shù)，依礦井的不同條件而異，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通過計(jì)算(j sun)或曲線擬合確定，或用最小二乘法求得。 第80頁/共211頁第八十一頁，共211頁。第81頁/共211頁第八十二頁，共211頁。第82頁/共211頁第八十三頁，共211頁。第83頁/共211頁第八十四頁，共211頁。第84頁/共211頁第八十五頁，共211頁。 式中：S1、S2為第1次、第2次穩(wěn)定水位降深；Q1、Q2為對應(yīng)于S1、S2時(shí)的穩(wěn)定抽水量。當(dāng)n=1時(shí)

14、為直線(zhxin)，1n2時(shí)為對數(shù)曲線。如果n1則抽水試驗(yàn)有誤。第85頁/共211頁第八十六頁，共211頁。第86頁/共211頁第八十七頁，共211頁。第87頁/共211頁第八十八頁，共211頁。第88頁/共211頁第八十九頁，共211頁。 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為，井徑(jn jn)對涌水量的影響，比對數(shù)關(guān)系大，比平方根關(guān)系小。第89頁/共211頁第九十頁，共211頁。第90頁/共211頁第九十一頁，共211頁。第91頁/共211頁第九十二頁，共211頁。第92頁/共211頁第九十三頁，共211頁。第93頁/共211頁第九十四頁，共211頁。第94頁/共211頁第九十五頁，共211頁。第95

15、頁/共211頁第九十六頁，共211頁。第96頁/共211頁第九十七頁，共211頁。第97頁/共211頁第九十八頁，共211頁。第98頁/共211頁第九十九頁，共211頁。圖2-1 某礦區(qū)(kun q)疏干漏斗示意圖第99頁/共211頁第一百頁，共211頁。第100頁/共211頁第一百零一頁，共211頁。圖2-2 某礦區(qū)輻射(fsh)流計(jì)算示意圖11、2號匯水點(diǎn)等水位線范圍2塊段分界流線；3觀測孔第101頁/共211頁第一百零二頁，共211頁。第102頁/共211頁第一百零三頁，共211頁。第103頁/共211頁第一百零四頁，共211頁。R 式中： 和Rr為穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流的邊界類型條件系數(shù)，系

16、數(shù)見表2-1；其他符號意義(yy)同前。表中所列各式均非解析解的原形，系經(jīng)過簡化的近似表達(dá)式。第104頁/共211頁第一百零五頁，共211頁。第105頁/共211頁第一百零六頁，共211頁。同理，當(dāng)垂向上有定水頭越流補(bǔ)給(b j)時(shí)，可用越流井流公式計(jì)算礦坑涌水量，請參閱地下水動(dòng)力學(xué)等書籍，這里不再贅述。 第106頁/共211頁第一百零七頁，共211頁。第107頁/共211頁第一百零八頁，共211頁。第108頁/共211頁第一百零九頁，共211頁。第109頁/共211頁第一百一十頁，共211頁。第110頁/共211頁第一百一十一頁，共211頁。第111頁/共211頁第一百一十二頁，共211頁。

17、第112頁/共211頁第一百一十三頁，共211頁。 式中：Q為礦坑涌水量；L1、L2為任意兩條閉合等值線的長度； r為兩條閉合等值線的平均距離； h為兩條閉合等值線的水位差；Mcp為含水層平均厚度(hud)(m)；其余符號意義同前。 第113頁/共211頁第一百一十四頁，共211頁。式中：符號(fho)意義同前。第114頁/共211頁第一百一十五頁，共211頁。式中：F為坑道系統(tǒng)分布范圍(fnwi)所圈定的面積(m2)。第115頁/共211頁第一百一十六頁，共211頁。 由于疏干漏斗的形狀往往是不規(guī)則的，故常用“引用影響半徑”(Rcp)來代表Ro較為合理。計(jì)算狹長水平(shupng)巷道涌水量

18、時(shí)，其疏干排水影響范圍用“影響帶寬度”(Lcp)表示。第116頁/共211頁第一百一十七頁，共211頁。第117頁/共211頁第一百一十八頁，共211頁。 式中：ro為坑道(kngdo)系統(tǒng)“大井”的引用半徑(m)，bcp為坑道(kngdo)輪廓線與各不同類型水文地質(zhì)邊界的平均距離(m)；L為各種類型水文地質(zhì)邊界線的寬度(m)(圖2-3)。第118頁/共211頁第一百一十九頁，共211頁。圖2-3 井巷系統(tǒng)(xtng)補(bǔ)給邊界示意圖 圖2-4 巷道(hng do)排水水位圖第119頁/共211頁第一百二十頁，共211頁。 式中： 為比例系數(shù)。 4)作圖法：根據(jù)多個(gè)落程的抽水(chu shu)試

19、驗(yàn)資料，繪制R=f(S)和R=f(Q)曲線，外推求出R。 第120頁/共211頁第一百二十一頁，共211頁。第121頁/共211頁第一百二十二頁，共211頁。第122頁/共211頁第一百二十三頁，共211頁。圖2-5 某煤礦剖面(pumin)示意圖第123頁/共211頁第一百二十四頁，共211頁。將有關(guān)的數(shù)值(shz)代入公式中求得 實(shí)際開采時(shí)，礦井涌水量為3600 m3/d，與預(yù)測(yc)結(jié)果接近。 第124頁/共211頁第一百二十五頁，共211頁。第125頁/共211頁第一百二十六頁，共211頁。第126頁/共211頁第一百二十七頁，共211頁。圖2-6 不同(b tn)疏干流量的S-t曲

20、線 圖2-7 水位(shuwi)降深為Sk的Q-t曲線 第127頁/共211頁第一百二十八頁，共211頁。第128頁/共211頁第一百二十九頁，共211頁。第129頁/共211頁第一百三十頁，共211頁。第130頁/共211頁第一百三十一頁，共211頁。 圖13-8 某礦露天開采(l tin ki ci)示意圖式中：V1、V2分別為采礦場和疏干降落漏斗的體積(m3)， 為含水層的給水度：t為設(shè)計(jì)的疏干時(shí)間；Fo為露天礦面積(m2)；hcp為含水層平均厚度或原始水位；R為疏干排水時(shí)， 第131頁/共211頁第一百三十二頁，共211頁。 式中： 為年降水量；F為扣除Fo后的集水面積(m2)； 為降

21、水入滲系數(shù)(xsh)；q入、q出分別為地表水流人礦區(qū)和流出礦區(qū)的流量。所以礦坑的總涌水量為：第132頁/共211頁第一百三十三頁，共211頁。 式中：F為補(bǔ)給區(qū)匯水面積(m2)；為暴 雨強(qiáng)度(md)；f為入滲系數(shù)()，即降雨(jin y) 量與入滲量之比；為峰期系數(shù)()，即進(jìn)入礦坑的滲入量與總滲入量之比。 圖13-9 某巖溶充水礦床示意圖 第133頁/共211頁第一百三十四頁，共211頁。 圖2-10 某井田(jn tin)示意剖面圖 第134頁/共211頁第一百三十五頁，共211頁。第135頁/共211頁第一百三十六頁，共211頁。圖2-11 地下水儲量(ch lin)相同、 水位不同示意圖

22、第136頁/共211頁第一百三十七頁，共211頁。第137頁/共211頁第一百三十八頁，共211頁。第138頁/共211頁第一百三十九頁，共211頁。第139頁/共211頁第一百四十頁，共211頁。第140頁/共211頁第一百四十一頁，共211頁。第141頁/共211頁第一百四十二頁，共211頁。第142頁/共211頁第一百四十三頁，共211頁。第143頁/共211頁第一百四十四頁，共211頁。第144頁/共211頁第一百四十五頁，共211頁。第145頁/共211頁第一百四十六頁，共211頁。第146頁/共211頁第一百四十七頁，共211頁。第147頁/共211頁第一百四十八頁，共211頁。第

23、148頁/共211頁第一百四十九頁，共211頁。第149頁/共211頁第一百五十頁，共211頁。第150頁/共211頁第一百五十一頁，共211頁。第151頁/共211頁第一百五十二頁，共211頁。第152頁/共211頁第一百五十三頁，共211頁。第153頁/共211頁第一百五十四頁，共211頁。圖3-1 曲塘礦鉆孔簡易水文地質(zhì)成果(chnggu)對比及巖溶含水層富水性分帶圖1裂隙；2溶蝕裂隙；3鉆孔位置及編號；4溶孔；5溶蝕 （包括孔狀、蜂窩狀、海綿狀）；6溶洞；7巖心裂碎地段；8回次進(jìn)尺水位變化曲線；9鉆進(jìn)時(shí)漏水地段；10富水性強(qiáng)（A）與富水性弱（B）之分界線；11巖層分界線第154頁/共2

24、11頁第一百五十五頁，共211頁。圖3-2 巖溶發(fā)育與深度關(guān)系(gun x)曲線圖（據(jù)廣東省地質(zhì)局七O四地質(zhì)隊(duì)，1987）1鉆孔及溶洞位置；2巖溶率；3鉆孔中榮動(dòng)能踐率；4巖溶溶蝕下限第155頁/共211頁第一百五十六頁，共211頁。第156頁/共211頁第一百五十七頁，共211頁。第157頁/共211頁第一百五十八頁，共211頁。第158頁/共211頁第一百五十九頁，共211頁。第159頁/共211頁第一百六十頁，共211頁。第160頁/共211頁第一百六十一頁，共211頁。第161頁/共211頁第一百六十二頁，共211頁。第162頁/共211頁第一百六十三頁，共211頁。圖3-3 排洪(p

25、i hn)溝布置示意圖a平面圖；b剖面圖 2)防水堵漏：為防止或減少降水及地表水進(jìn)入礦坑，對礦區(qū)附近地表各種裂隙通道、巖溶塌陷以及可能積水的洼地等，均用粘土或水泥等進(jìn)行回填、堵漏。在巖溶塌陷十分強(qiáng)烈的地段，甚至用不透水的圍堤將塌陷區(qū)隔離起來(如水口山礦)。對能造成礦坑充水的地表水，應(yīng)在滲漏處加防滲鋪蓋或修人工不透水河槽。第163頁/共211頁第一百六十四頁，共211頁。第164頁/共211頁第一百六十五頁，共211頁。第165頁/共211頁第一百六十六頁，共211頁。第166頁/共211頁第一百六十七頁，共211頁。第167頁/共211頁第一百六十八頁，共211頁。圖3-4 不同條件(tioj

26、in)下留設(shè)防水礦柱示意圖第168頁/共211頁第一百六十九頁，共211頁。 式中：a為礦柱寬度(m)；L為礦層采高(m)；Kp為礦層抗張強(qiáng)度(MPa)；P為作用于礦柱的靜水壓力(MPa)。上式是在理想的條件下推導(dǎo)出來的，實(shí)際情況往往復(fù)雜(fz)得多，故常采用25倍的安全系數(shù)。第169頁/共211頁第一百七十頁，共211頁。第170頁/共211頁第一百七十一頁，共211頁。第171頁/共211頁第一百七十二頁，共211頁。第172頁/共211頁第一百七十三頁，共211頁。第173頁/共211頁第一百七十四頁，共211頁。第174頁/共211頁第一百七十五頁，共211頁。 圖3-5 漏水(lu

27、shu)孔（吸水孔）疏干上部含水層 第175頁/共211頁第一百七十六頁，共211頁。圖3-6 水平(shupng)孔疏干露天邊坡第176頁/共211頁第一百七十七頁，共211頁。第177頁/共211頁第一百七十八頁，共211頁。第178頁/共211頁第一百七十九頁，共211頁。第179頁/共211頁第一百八十頁，共211頁。圖3-7 山東金嶺鐵礦疏干工程(gngchng)布置剖面圖 圖3-8 山東金嶺鐵礦疏干工程(gngchng)布置圖第180頁/共211頁第一百八十一頁，共211頁。圖3-9 直通式放水(fn shu)孔鉆孔結(jié)構(gòu) 第181頁/共211頁第一百八十二頁，共211頁。第182頁/共211頁第一百八十三頁，共211頁。第183頁/共211頁第一百八十四頁，共211頁。第184頁/共21