矿区水文地质、工程地质与环境地质工作.ppt

矿区水文地质、工程地质与环境地质工作,福建省地勘局黄金生0595-22687827二○○九年三月,欢迎参加项目负责培训班的技术骨干,目次,1工作目的、任务、要求2勘探类型划分3勘查工作量4工作方法与技术要求,1工作目的、任务、要求,广西德天瀑布,1.1工作目的,矿区水文地质工程地质工作的重要性1.1.1矿区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成部分。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。,1.1工作目的,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。,,矿区水文地质工程地质工作的重要性1.1.2福建省国土资源厅文件关于开发利用“零星分散”矿产资源储量的矿山和扩大矿区范围有关问题的通知闽国土资综［2006］17号提出“以地采方式开发利用‘零星分散’矿产资源储量的矿山，矿山水文地质、工程地质工作，必须达到相应矿种详查阶段地质工作规范要求。”说明省厅对矿区水文地质、工程地质工作的重视。,,矿区水文地质工程地质工作的重要性1.1.3中国矿业权评估师协会矿业权评估准则指导意见（CMV13051－2007）提出“资源储量类型不仅与地质工程控制程度有关，还与地质研究程度、开采技术条件查明程度、可选冶性能研究程度及工艺利用研究程度等因素有关，特别是与涉及安全生产的开采技术条件有重大关系，因此资源储量类型不能简单依勘查工程间距确定，且不应超越勘查阶段和勘查程度。某一种勘查研究程度降级的，资源储量类型也相应降级。”说明勘探地质报告查明矿区开采技术条件的重要性。,1.2基本任务勘探阶段,1.2.1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。1.2.2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。1.2.3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。,1.3勘探工作阶段与工作程度要求,矿区水文地质工程地质勘查和环境地质调查评价应与矿产地质勘查工作阶段相适应，分为普查、详查、勘探三个阶段。水文地质和工程地质条件简单的矿区，勘查阶段可简化或合并。但提供矿山建设设计作依据的地质勘查报告，均应达到勘探阶段的要求。,,工作程度要求1.3.1普查阶段结合矿产普查进行，对于已进行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。,,工作程度要求1.3.2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。,,工作程度要求1.3.3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价及矿山建设可行性研究和设计提供依据。,2勘探类型划分,新疆,2.1水文地质,根据矿层主要充水含水层的容水空间特征，将矿床充水分为三类。第一类以孔隙含水层充水为主的矿床，简称孔隙充水矿床；第二类以裂隙含水层充水为主的矿床，简称裂隙充水矿床；第三类以岩溶含水层充水为主的矿床，简称岩溶充水矿床。,2.1水文地质,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。,2.1.1第一型,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中等；或主要矿体虽位于当地侵蚀基准以下，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。,2.1.2第二型,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。,2.1.3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。,2.2工程地质,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。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。,2.2工程地质,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。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。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比较普遍和经常。,2.3环境地质,根据地质环境现状及矿床开采引起的变化分为三类。第一类地质环境质量良好矿区附近无污染源，地表、地下水质良好（Ⅰ、Ⅱ）（注Ⅰ、Ⅱ指地面水环境质量标准），矿石和废石不易分解出有害组分。第二类地质环境质量中等采矿可产生局部地表变形，但对地质环境破坏不大；区内无重大的污染源，无热害，地表水、地下水水质较好（不低于Ⅲ类）（注Ⅲ指不低Ⅲ类饮用水标准），矿坑排水对附近水体有一定污染；矿石和废石化学成分基本稳定，无其他环境地质隐患。,2.3环境地质,第三类地质环境质量不良矿区水文地质工程地质条件复杂，因采矿可带来严重的环境地质问题，如地面塌陷、山体开裂失稳、井泉干涸，有热害或矿坑排水以及矿石、废石有害组分的分解易造成对附近水体的污染，水体水质超过Ⅲ类标准。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比较普遍和经常。,2.4固体矿产开采技术条件,固体矿产地质勘查规范总则GB/T13908-2001，把固体矿产开采技术条件勘查类型划分为三类开采技术条件简单的矿床（Ⅰ）；开采技术条件中等的矿床（Ⅱ）开采技术条件复杂的矿床（Ⅲ）,2.4固体矿产开采技术条件,Ⅱ类进一步分4个亚类水文地质问题为主的矿床（Ⅱ－1）工程地质问题为主的矿床（Ⅱ－2）环境地质问题为主的矿床（Ⅱ－3）复合问题的矿床（Ⅱ－4）Ⅲ类进一步分4个亚类水文地质问题为主的矿床（Ⅲ－1）工程地质问题为主的矿床（Ⅲ－2）环境地质问题为主的矿床（Ⅲ－3）复合问题的矿床（Ⅲ－4）各类矿床特征如下,2.4.1开采技术条件简单矿床,主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水，或矿体虽位于侵蚀基准面以下，但含水层富水性弱，附近无地表水体，无水害；矿体围岩单一，力学强度高，结构面不发育，稳定性好，或矿床虽处于多年冻土区，但因长年冻结，工程地质问题不突出，无原生环境地质问题，矿石及废弃物不易分解出有害组份，采矿活动不形成对附近环境和水体的污染。,2.4.2开采技术条件中等矿床,水文地质问题为主的矿床主要矿体虽位于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水，但因矿体顶板有富水的含水层或断裂带对矿山生产造成危害；或主要矿体位于侵蚀基准面以下，主要充水含水层富水性中等，但地下水补给条件差，地表水体不构成矿床充水的主要因素，矿山排水可引起局部地面变形破坏，水体轻度污染，矿床工程地质环境地质问题较简单。,,工程地质问题为主的矿床矿体围岩多为坚硬、半坚硬岩组，岩组结构较复杂，有局部软弱夹层或透镜体分布，各类结构面较发育，露采边坡可沿软弱夹层或不利结构面产生局部滑移，井采可在风化带、构造破碎带产生局部变形破坏，矿床水文地质环境地质问题一般较简单。,,环境地质问题为主的矿床有热害或气害或放射性危害或不良地质作用危害等原生环境地质问题，矿床开采中需采取相应措施处理和预防，矿床水文地质工程地质问题较简单。复合问题的矿床矿床水文地质、工程地质、环境地质条件三因素中两项以上属中等的矿床，其余为简单。,2.4.3开采技术条件复杂矿床,水文地质问题为主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，地下水补给条件好，与地表水或相邻强含水层有密切的水力联系，存在富水性强的构造破碎带或岩溶发育带，矿坑涌水量大；矿床开采需采取强排水或专防、治水措施，疏干排水可引起巷道变形破坏和地面沉降、开裂、塌陷、水体污染等工程地质和环境地质问题。,2.4.3开采技术条件复杂矿床,水文地质问题为主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，地下水补给条件好，与地表水或相邻强含水层有密切的水力联系，存在富水性强的构造破碎带或岩溶发育带，矿坑涌水量大；矿床开采需采取强排水或专防、洽水措施，疏干排水可引起巷道变形破坏和地面沉降、开裂、塌陷、水体污染等工程地质和环境地质问题。,,工程地质问题为主的矿床矿体围岩破碎，各级结构面发育，构造破碎带、接触破碎带比较发育，地应力大；或矿体围岩主要为松散软弱岩层；或冻融层厚度大。矿床开采露采边坡滑移、巷道变形破坏普遍，并可诱发突水、突泥（沙）、地面变形破坏等环境地质问题，矿床水文地质环境地质条件不复杂。,,环境地质问题为主的矿床矿床处于热、气、放射性异常区或区域稳定性较差的地区，或矿体围岩含有毒有害气体或易分解有毒有害元素和组份，或具有严重的自燃发火势。矿床开采可产生严重的热害、气害、放射性危害、环境污染或山体失稳等问题，需采取专门防治措施，矿床水文地质工程地质问题不复杂。复合问题的矿床矿床水文地质、工程地质、环境地质条件三因素中两项以上属复杂的矿床，其余不复杂。,3勘探工作量,中国大陆科学钻探,3.1水文地质,矿区普查阶段的水文地质工作有水文地质测绘、钻孔简易水文地质观测与编录、采水化学分析样、收集气象水文资料这几项工作。水文地质条件简单的矿区，详查阶段可不布置水文地质孔，不进行抽水试验。按孔隙充水、裂隙充水、岩溶充水三种类型充水矿床的不同，确定各勘查阶段和矿区水文地质工作量如下表。,,孔隙裂隙充水为主的矿床水文地质工作基本工程量表,,孔隙裂隙充水为主的矿床水文地质工作基本工程量续表,,孔隙裂隙充水为主的矿床水文地质工作基本工程量续表,,孔隙裂隙充水为主的矿床水文地质工作基本工程量续表,,岩溶充水为主的矿床水文地质工作基本工程量表,,岩溶充水为主的矿床水文地质工作基本工程量续表,,岩溶充水为主的矿床水文地质工作基本工程量续表,,岩溶充水为主的矿床水文地质工作基本工程量续表,3.2工程地质,矿区工程地质工作可结合水文地质工作同时进行，应结合矿区实际情况安排工程地质勘探工作量。矿区工程地质勘探工程量表,4工作方法和技术要求,,,矿区水文地质工程地质工作主要参照固体矿产地质勘查规范总则GB/T13908-2001和矿区水文地质工程地质勘探规范GB12719-91。按照这二个规范中不同勘查阶段、不同勘探类型的任务要求，布置相应的水文地质勘查工作量。矿区水文地质工作的主要内容包括矿区水文地质测绘、钻孔简易水文地质观测、钻孔岩芯水文地质工程地质编录、地表水和地下水动态长期观测、采水样和水化学分析、钻孔水文物探测井、抽水放水试验等。,,4.1有关水文地质方面的基本知识4.2矿区水文地质测绘4.3钻孔简易水文地质观测4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录4.5地表水、地下水动态长期观测4.6放水试验4.7抽水试验4.8如何编写详查设计的水文地质工程地质部分,4.1基本知识,4.1.1自然界中水的状态地球上的水以气态、液态、固态三种形态存在于大气圈、地球表面及地壳之中。我们常说的地下水是地下岩石空隙中的重力水，不受颗粒吸附和毛细力控制的自由液态水，传递静水压力，在重力作用下可自由流动的水。,4.1基本知识,4.1.2地下水类型4.1.2.1按含水层的含水介质划分孔隙水、裂隙水、岩溶水孔隙水存在于土层或岩层孔隙中的地下水。主要分布于松散的沉积层中，在第四纪的冲洪积中常有较大的水量。裂隙水存在于岩层裂隙中的地下水，根据岩层含水裂隙的产状，可分为风化带裂隙水、层状裂隙水、脉状裂隙水。岩溶水原称“喀斯特水”，是存在于可溶性岩层的溶蚀空隙中的地下水。,4.1.2.2按含水层的水力特征划分上层滞水、潜水、承压水上层滞水包气带中局部隔水层上的重力水。一般属于季节性地下水，雨季存在，旱季消失。地表面与潜水层之间的地带称包气带，或非饱和带。潜水地表以下，第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水。潜水的自由水面称潜水面，地表至潜水面间的距离称为潜水埋藏深度。承压水充满于上下两个隔水层间的具有承压性质的地下水。当井（孔）凿穿上部隔水层时，井中水位在压力作用下会上升超出含水层的顶面而稳定在一定的高度上。,4.1基本知识,按含水层的含水介质和水力特征，可综合划分为9种类型，较常用的有孔隙潜水、孔隙承压水、裂隙潜水、裂隙承压水、岩溶潜水、岩溶承压水6种类型。,4.1基本知识,4.1基本知识,4.1.2.3按地下水水质划分水温可划分地下水按矿化度可划分非常冷的水（＜0℃）淡水＜1g/L极冷的水（0～4℃）微咸水1～3g/L冷水（4～20℃）咸水3～10g/L温水（20～37℃）盐水10～50g/L热水（37～42℃）卤水＞50g/L极热的水（42～100℃）沸腾的水（＞100℃,4.1基本知识,4.1.3几个重要述语4.1.3.1透水层重力水流能够透过的土层或岩层。透水层的透水性强弱取决于空隙的大小和多少、空隙的联通程度，一般用渗透系数来衡量。出露地表的透水层是降水或地表水补给地下水的通道，处于地下水面以下的透水岩层则可构成含水层。渗透系数又称水力传导系数，是水力坡度为1时，地下水在介质中的渗透速度。渗透系数K＞10m/d强透水，K＝10～1m/d良透水，K＝1～0.01m/d透水，K＝0.01～0.001m/d弱透水，K＜0.001m/d不透水或隔水。,4.1基本知识,4.1.3几个重要述语4.1.3.2含水层地下水面以下饱水的透水层。构成含水层的条件土层或岩层有贮存重力水的空隙，有下伏隔水层。,4.1.3.3隔水层重力水流不能透过的土层或岩层。含水层和隔水层的划分不是绝对的，应结合具体情况划分。,4.1基本知识,4.1.3几个重要述语4.1.3.4井孔涌水量从井孔中抽出的水量。当井孔中水位降深达到最大水位降深值时，井孔中的涌水量即为最大涌水量。4.1.3.5单位涌水量抽水试验时井孔内水位每下降一米时的涌水量。,4.1基本知识,4.1.3几个重要述语4.1.3.6富水性含水层的水量丰富程度。,按单位涌水量q大小，分为极强富水q＞5L/Sm强富水性1＜q≤5L/Sm中等富水0.1＜q≤1L/Sm弱富水q≤0.1L/Sm,按天然泉水流量Q大小，分为极强富水Q＞50L/S强富水性10＜q＜50L/S中等富水1＜Q＜10L/S弱富水Q＜1L/S,按邻近类似矿井正常排水量Q，分为强富水Q＞20000m3/d中等富水Q＝5000～20000m3/d弱富水Q＜5000m3/d,4.1基本知识,4.1.4泉及分类泉地下水的天然露头。在含水层出露地表的适当部位，地下水涌出地表形成泉。泉可分为上升泉承压水的天然露头，地下水受静水压力作用，上升并溢出地表所形成的泉。下降泉非承压水的天然露头，是地下水受重力作用自由流出地表而形成的泉。,4.1基本知识,4.1.5流量测量方法在野外调查时需要观测泉水和溪沟流量，通常采用三角堰测量和浮标测量二种方法。4.1.5.1三角堰测量把加工好的等边直角三角堰板压入水流中，使水流通过直角三角形堰口，量取堰口至水面的高度，通过查表得到流量L/S。安装三角堰时应水平，两侧和底部均不漏水，并使下游水位低于堰口。,4.1基本知识,4.1.5流量测量方法4.1.5.2浮标法当水流较大不能用三角堰测量时，通常采用浮标法。选择4～5m长直流的溪沟段，量取水流的宽度和深度，用秒表测出浮标在水流中的流速，按公式计算所测溪沟段的流量。由于浮标法测的是主流线上的流速，比实际偏大，根据已有经验应乘上65的系数。,4.1基本知识,4.1.6岩石强度划分按岩石单轴极限抗压强度（R）将岩石强度分为坚硬的R≥60Mpa半坚硬的60Mpa＞R≥30Mpa软弱的R＜30Mpa。1个大气压＝1033.6g/cm2≈1kg/cm2＝10t/m2＝100kpa＝0.1Mpa。,4.2矿区水文地质测绘,矿区水文地质测绘重点是查明矿床充水因素及矿区水文地质条件，应包括矿床疏干可能影响的范围及补给边界。一般在地质测绘的基础上进行，采用相同比例尺，范围相同或适当扩大。水文地质测绘内容以水点调查为主，调查内容有,4.2矿区水文地质测绘,4.2.1水井、钻孔调查对以往施工的井孔，应调查其位置、深度、水位、埋深和标高，了解井孔所揭露的地层剖面，确定含水层的位置、厚度、含水性质。对勘查期间施工的钻孔，应把简易水文观测资料反映在图名上，有孔号、孔深、水位埋深、水位标高。,4.2矿区水文地质测绘,4.2.2泉的调查调查泉水所处地形地貌部位，观察泉水涌出地面时的特点，是股状涌出还是片状渗出，是上升泉还是下降泉，泉眼附近如有沉淀物应进行鉴定。用三角堰测量泉水流量，用温度表测量水温，用广泛试纸测泉水PH值。,4.2矿区水文地质测绘,4.2.3矿坑的调查调查矿井的位置、标高及地形特点，调查矿井修建年代、生产能力、开采方法、采空区的面积与深度、排水设备装置和效率、排水量，调查矿井淹没的原因、时间、天然涌水量和疏干排水资料，调查矿体（层）顶底板稳定性、地表塌陷和裂隙发育情况、露天采场边坡稳定性，观测地下平硐和露天采矿场的出水量。,4.2矿区水文地质测绘,4.2.4老窑调查重点了解老窑开采和停采废弃时的水文地质条件，尽可能查明老窑的位置、分布范围、开挖深度、窑内积水情况、停采原因，观测老窑的出水量。4.2.5地表水体调查调查地表水体的位置及周围的地形地貌，调查溪沟的分布、最高和最低水位、影响范围，对矿区内的溪沟流量进行分段观测。,4.3钻孔简易水文地质观测,钻孔简易水文地质观测是在钻进过程中及时发现含水层，初步确定含水层的富水性，确定岩溶在不同垂向深度的发育程度和发育规律等水文地质问题的重要手段。简易水文地质观测项目应包括地下水水位、水温、冲洗液消耗量、涌水和漏水现象等。本项工作由钻机人员进行，具体要求如下。,4.3钻孔简易水文地质观测,4.3.1回次水位每班、每个回次都要测，提钻后、下钻前各测一次，时间间隔10分钟。以泥浆为冲洗液的钻孔，也应进行回次水位观测。4.3.2稳定水位终孔后应进行观测，要求从停钻后开始观测，每一小时测一次水位，当连续4小时水位变化不超过5cm时，视为稳定，可以停测。如果连续观测48小时水位仍不稳定，可以停测。,4.3钻孔简易水文地质观测,4.3.3钻进中发现孔内涌水时，应记录其位置，并应立即停钻，接长套管，测量水头高度，进行放水试验。若发现严重漏水时，应记录其起止深度及耗水量。4.3.4钻进过程中遇到漏水、涌砂、掉块、坍塌、缩径、裂隙、溶洞及钻具突落等异常现象，应及时记录其起止深度。4.3.5水温观测一般在孔内水位和涌水量有很大变化时才进行观测，每个含水层最少测一次。涌水钻孔可在孔口观测水温。,4.3钻孔简易水文地质观测,4.3.6冲洗液消耗量观测每班至少测量一次，当发现有突然变化时，必须增加测量次数。对自然造浆的钻孔，每班必须测定一次泥浆的粘度。必须注意冲洗液循环系统不漏失，防止雨水及地表水的流入。4.3.7终孔后应按要求进行封孔，并在孔口树立水泥标志桩。,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.1编录方法编录工作与地质编录同时进行，编录的目的是划分含水层和隔水层、确定风化带和破碎带的厚度，其主要依据是钻孔简易水文地质观测成果和岩芯的破碎程度、裂隙发育程度。编录程序和描述内容如下4.4.1.1抄录班报表的回次进尺、回次水位观测和水文地质现象记录。,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.1.2整理岩芯，检查上下顺序，校正岩芯长度。4.4.1.3鉴定岩性，确定风化带、破碎带、含水层的分层位置和界限。4.4.1.4岩心描述内容①松散岩层的描述内容定名、颜色、湿度、成分、磨圆度、分选、结核、包裹体、结构层的相互关系及层理特征、胶结程度、胶结类型。,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.1.4岩心描述内容②基岩的描述内容定名、颜色、结构、矿物成分、岩芯破碎情况、岩芯采取率、节理、裂隙和岩溶的发育程度、充填情况和充填物、断层擦痕、断层泥及其充填物、风化程度、岩层产状和层理特征等。,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.1.4岩心描述内容③分层测定岩石质量指标（RQD）值，确定不同岩组RQD值的范围和平均值。RQD（％）＝LP∕Lt100％式中Lp某岩组大于10cm完整岩芯长度之和（m）Lt某岩组钻探总进尺（m）。岩石质量等级见下表,岩石质量等级表,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.2含水层的判断4.4.2.1岩心破碎，裂隙发育，岩石矿物颗粒或裂隙面有水蚀、氧化锈斑、溶蚀孔洞及次生矿物的吸附和沉淀现象的孔段。4.4.2.2钻进中涌水或严重漏水及水位突然升降的孔段。4.4.2.3钻进中坍塌、掉块现象严重或钻具突然陷落、冲洗液大量漏失的孔段。4.4.2.4岩心采取率低、进尺相对加快的孔段。4.4.2.5根据上述现象综合判断，把含水层富水性定性划分为强富水性、中等富水性、弱富水性。,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.3几种常用的描述方法4.4.3.1漏水程度分为轻微漏水冲洗液明显消耗中等漏水钻进中漏水、有返水严重漏水钻进中漏水、不返水,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.3几种常用的描述方法4.4.3.2岩心完整程度分为完整采取率﹥90％，岩心呈大于20cm长柱状，或RQD＝90～100％较完整岩心多呈10cm～20cm长柱状或短柱状，或RQD＝50～90％较破碎岩心呈块状或短柱状，或RQD25～50％破碎岩心呈块状、碎块状,或RQD﹤25％,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.3几种常用的描述方法4.4.3.3裂隙发育程度可分为裂隙不发育1m岩心中裂隙少于2条裂隙较发育1m岩心中裂隙2～8条裂隙发育1m岩心中裂隙多于8条,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录举例1孔深0～15.80m风化带本段上部0～3.20m为残积砂质粘性土，灰黄、浅红等色。3.20～15.80m为强～中等风化花岗闪长岩，岩芯采取率约为30％。岩芯呈块状、碎块状，RQD＝21％，岩体破碎。风化裂隙发育，1m岩芯中可见裂隙多于8条，裂隙面普遍见有铁质薄膜或铁质浸染现象，岩芯外观呈浅红色、褐红色。钻进中冲洗液有少量漏失，回次水位12.50m。本段上部透水下部含水，富水性弱。,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录举例215.80～53.50m花岗闪长岩本段岩芯采取率大于90％，多呈长柱状，RQD＝98％，岩体完整。裂隙不发育。钻进中冲洗液没有明显消耗，回次水位没有明显变化。本段隔水。353.50～57.20m花岗闪长岩岩芯采取率较低，约50％。岩芯呈块状或碎块状，RQD＝38％，岩体完整性差。裂隙较发育，1m岩芯中可见裂隙5条，裂隙面较陈旧，未见明显的水蚀现象。钻进中漏水、有返水，冲洗液消耗较大。本段含水，富水性弱。,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录举例457.20～94.50m砂质泥岩、细粉砂岩本段属文笔山组（P1W）地层。岩芯采取率大于90％，浅灰、灰白色。岩芯多呈长柱状，RQD＝93％，岩体完整。裂隙不发育。钻进中冲洗液没有明显消耗，回次水位没有明显变化。本段隔水。594.50～148.30m灰岩P1q岩芯采取率大于90％，呈灰色、黑灰色。岩芯多呈长柱状，RQD93.8％，岩体完整。裂隙较发育，但都被方解石脉充填呈闭合状，可见裂隙面都较新鲜，未见溶蚀孔洞或水蚀现象。钻进中冲洗液没有明显消耗，回次水位没有明显变化。本段不含水。,4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录,4.4.4钻孔岩芯水文地质工程地质编录举例6148.30～173.80m灰岩、矽卡岩岩芯采取率50％左右，呈灰色、黑灰色。岩芯呈短柱状或块状，RQD＝38％，岩体完整性差。裂隙较发育，裂隙面见有串珠状溶蚀孔洞，地下水活动痕迹明显。自孔深149.80m起钻进中严重漏水不返水，回次水位突降至95.70m。本段含水、富水性中等～强。7173.80～195.20m终孔矽卡岩、铁矿、砂砾岩本段岩芯采取率大于90％。岩矿芯大部分呈长柱状，局部呈块状，RQD＝83％，岩体较完整。裂隙不发育，可见裂隙面部较新鲜，未见溶蚀孔洞或水蚀现象。钻进中仍漏水不返水，但回次水位仍在95.70m处，没有明显变化。本段不含水或隔水。,4.5地表水、地下水动态长期观测,矿区进入详查阶段应选择代表性井、泉、钻孔、生产矿井、地表水等进行动态长期观测，勘探阶段进一步充实和完善，观测内容包括水位、水量、水温、水质。动态长期观测的目的是为了查明矿区水文地质条件，为矿坑涌水量计算和供水源地选择提供资料。水位、水量、水温一般每隔5～10天观测一次，雨季加密观测，连续观测时间不少于一个水文年。水质观测为丰水、枯水期各采样分析一次。选择的地表水、地下水动态长期观测点，应分布在矿区所附平面图件的范围内，超越区域地质或区域水文地质图图幅范围不好利用。,4.6放水试验,当钻孔揭露承压含水层的隔水顶板，含水层的水就有可能以钻孔为通道涌出孔口，这就是常说的涌水。钻孔简易水文地质观测中曾说到，发现孔内涌水时，应立即停钻，接长套管，测量水头高度，进行放水试验。,4.6放水试验,放水试验是一种不用抽水设备的抽水试验，通过放水试验同样可以取得含水层的渗透系数、影响半径、涌水量和单位涌水量等资料。放水试验的必备条件是钻孔必须有孔口套管可以往上接高套管或钻杆，套管底部止水效果必须较好，接高套管时不会从套管外涌水。放水试验的方法是通过接高孔口套管测定高出孔口的水头高度后，分2～3次降低所接套管的高度，测量其涌水量，通常以孔口作为最低放水点，其涌水量作为最大放水量。接高套管测定水头高度、每次放水测定流量稳定时间为4～8小时。,4.6放水试验,例如，接高孔口套管后，从管内测定水头高度为9.0m，则三次水位降低的放水试验可定为S1＝3m，S2＝6m，S3＝9m，即分别观测高于孔口6m，3m，0m时的涌水量Q1，Q2，Q3。如果高出孔口的正水头高度较小，也可以进行二次或一次水位降低的放水试验。根据放水试验成果可绘制Q＝F（S）、qf（s）曲线。,,4.6放水试验,采用以下公式计算含水层的渗透系数和影响半径。式中K渗透系数（m/d）M承压含水层厚度m一般要钻穿含水层后，根据岩芯编录确定S放水试验水位降低（m）R影响半径（m）r钻孔半径（m）,,放水试验示意图,,,第一次放水S13m,第二次放水S26m,第三次放水S29m,,4.7抽水试验,4.7.1抽水试验目的4.7.1.1确定抽水井（孔）的实际出水量，评价含水层的富水性，推断和计算井（孔）最大涌水量与单位涌水量。4.7.1.2确定含水层水文地质参数，为评价地下水资源、预测矿坑涌水量、确定矿坑疏干排水方案提供依据。4.7.1.3确定影响半径、合理井距、降落漏斗的形态及其扩展情况。4.7.1.4了解地下水与地表水及不同含水层之间的水力联系。,4.7抽水试验,4.7.2抽水试验类型4.7.2.1民井简易抽水试验用提桶手工抽水。4.7.2.2根据抽水钻孔与观测孔数量单孔抽水（无观测孔）、多孔抽水（一个主孔抽水，一到数个观测孔观测水位）、孔群互阻抽水（两个以上主孔同时抽水）。4.7.2.3根据试验段含水层的多少分层抽水、分段抽水、混合抽水。,4.7抽水试验,4.7.2抽水试验类型4.7.2.4根据钻孔揭露含水层的情况完整井抽水、非完整井抽水。4.7.2.5根据抽水顺序正向抽水（S1→S3）、反向抽水（S3→S1）。4.7.2.6专门要求矿井疏干抽水、开采性抽水、生产群井抽水试验。,4.7抽水试验,4.7.3抽水试验方法和要求4.7.3.1观测孔的布置原则进行多孔抽水试验时，观测孔的布置和使用取决于抽水试验的目的和要求，并使观测成果能同时应用多种公式进行计算，应尽可能地利用抽水孔附近的人工或天然水点作为观测点。抽水试验主要为确定水文地质参数时，观测孔的布置一般应考虑以下原则,4.7抽水试验,4.7.3抽水试验方法和要求4.7.3.1观测孔的布置原则①观测孔的布置方向对于均质无限边界含水层以垂直地下水流向布置为好；对于非均质无限边界含水层，一般宜垂直和平行地下水流向布置2～3排观测孔；对岩溶裂隙含水层，既要考虑富水地段和水流方向，又要考虑富水性弱的地段与隔水边界条件。②观测孔的数量根据需要每排观测孔不少于3个。,4.7抽水试验,③观测孔的距离各观测孔水位下降要明显，最远观测孔水位下降应不于10倍观测误差，相邻两观测孔水位下降值的差不应小于0.1m；观测孔距抽水孔由近到远，由密到稀，降深值小时，观测孔距主孔应近些，各孔间距应小些。④观测孔的孔径和深度观测孔的孔径不宜小于2英寸；观测孔的过滤器应安置在试验目的层中，过滤器长度0.5m为宜，沉淀管长度不小于2m；观测孔孔深应深入试验目的层5～10m。,4.7抽水试验,4.7.3抽水试验方法和要求4.7.3.2抽水试验段的划分原则抽水试验段的划分应根据试验目的和精度要求，结合钻孔揭露的含水层而定。一般需分段进行抽水的情况有①钻孔揭露的主要含水层；②潜水和承压水；③第四系和基岩含水层；④淡水与咸水或水质类型差别较大的含水层。对于抽水的目的是了解生产井（孔）出水量的，可进行混合抽水。,4.7抽水试验,4.7.3抽水试验方法和要求4.7.3.3抽水试验的落程正式抽水试验，一般进行三个落程抽水试验时，最大降深S3对于潜水应等于1/2～1/3H（H为从含水层底板算起的水柱高度）；对于承压水应尽可能降至含水层顶板，且S2≈2/3S3，S1≈1/3S3。矿区水文地质工程地质勘探规范GB12719－91中要求，水位降深应根据试验目的和含水层富水程度确定，应尽设备能力作一次最大降深，其值宜不小于10m；当采用涌水量与降深相关方程预测矿坑涌水量时，应进行三次水位降低。,4.7抽水试验,4.7.3抽水试验方法和要求4.7.3.4抽水试验稳定延续时间和稳定标准正抽水试验稳定延续时间需要考虑如下因素①抽水试验的目的。如单纯为求得岩层渗透系数时，稳定延续时间可短些；需确定水源井的开采能力、含水层（组）间的水力联系时，稳定时间应延长。②含水层的岩性和补给条件。补给充沛的含水层比补给差的含水层稳定时间要短些。③降深与水量值。水位降低值大时，稳定时间应长些；水量较小的抽水井，稳定时间可适当缩短。,4.7抽水试验,4.7.3抽水试验方法和要求4.7.3.4抽水试验稳定延续时间和稳定标准④成井工艺。以清水钻进，稳定时间可以短些。⑤在雨季进行抽水时，稳定时间应适当延长。⑥岩溶地区抽水过程中往往出现地面塌陷和溶洞沟通，产生新的补给来源，若抽水过程中涌水量时大时小，应适当延长抽水时间。,,稳定延续时间的确定，可参考①松散地层区孔隙含水层稳定延续时间普查4～8小时，矿区疏干排水8～16小时，开采性抽水16～24小时。②基岩地区裂隙含水层稳定时间普查8～12小时，矿区疏干排水16～24小时，开采性抽水24～48小时。③基岩地区岩溶含水层稳定时间普查8～12小时，矿区疏干排水8～16小时，开采性抽水16～36小时。,,抽水试验的稳定标准要求稳定时段内钻孔水位、流量稳定程度应结合区域地下水动态变化确定。水位波动相对误差抽水孔不大于1；观测孔水位变化不大于2cm。涌水量波动相对误差当单位涌水量大于0.1L/S.m时，不大于其平均值的3；当单位涌水量等于或小于0.1L/S.m时，不大于其平均值5。波动相对误差按公式计算波动相对误差（）＝100,4.7抽水试验,4.7.3抽水试验方法和要求4.7.3.5水位、水量观测①抽水前静止水位观测每小时测一次，三次所测数字相同或4小时内水位相差不超过2cm，即为静止水位。②动水位及水量观测抽水孔动水位、水量的观测与观测孔水位的测量工作需同时进行。较远的观测孔可在开泵后一段时间观测。观测时间间隔为15分钟、30分钟、1小时。③恢复水位观测抽水试验结束后，应进行恢复水位观测，精度要求同静止水位观测。,4.7抽水试验,4.7.4抽水试验的设备与安装（1）提桶（2）空压机（3）深井泵4.7.5抽水试验资料的综合整理4.7.5.1现场整理按稳定流方法进行抽水试验时，应在现场整理编制Q、S－t过程曲线、Q＝F（S）曲线、q＝f（s）曲线，检查抽水试验有无反常现象。4.7.5.2室内整理①绘制水文地质钻孔综合图表。②选择公式，计算水文地质参数。,4.8详查设计书的水文地质工程地质部分编写,进入详查阶段的矿区，或“以地下开采方式”开发利用零星分散矿产资源储量的矿山，矿山水文地质、工程地质工作，必须达到相应矿种详查阶段地质工作规范要求（闽国土资综［2006］17号文第一条规定）。详查设计书应如何编写，详查阶段应开展哪些水文地质、工程地质工作，由于矿种不同、矿区实际条件不同、对规范的理解也不尽相同，存在不同的看法和意见。,4.8详查设计书的水文地质工程地质部分编写,长期以来，我们一直参照原地质部固体矿产普查勘探设计编写、审批规定（地矿字（1979）855号）编写设计书，设计