1、2023-1-29 吉吉 林林 大大 学学专门水文地质学专门水文地质学第十一章第十一章 矿床水文地质矿床水文地质 主讲教师：苏小四2023-1-292023-1-29第3页主要内容主要内容o 矿业发展与水文地质工作矿业发展与水文地质工作o 矿床水文地质的研究内容矿床水文地质的研究内容2023-1-29第4页2023-1-29第5页 矿业是人类从事生产劳动最古老的领矿业是人类从事生产劳动最古老的领域之一域之一.矿产资源的开发利用、矿业的发展矿产资源的开发利用、矿业的发展与扩大，对人类社会文明的发展与进步与扩大，对人类社会文明的发展与进步产生了巨大的促进作用。产生了巨大的促进作用。2023-1-2
2、9第6页旧石器时代旧石器时代新石器时代新石器时代青铜器时代青铜器时代铁器时代铁器时代人类历史时代的划分，都是以当时人们开发利用的主要矿产种类为特征。2023-1-29第7页 新中国成立新中国成立5050年来，开展了大规模矿产地年来，开展了大规模矿产地质勘察工作，取得了巨大成就，现已发现的矿质勘察工作，取得了巨大成就，现已发现的矿产有产有168168种，探明有一定数量的矿产有种，探明有一定数量的矿产有153153种，种，其中能源矿产其中能源矿产8 8种，金属矿产种，金属矿产5454种，非金属矿种，非金属矿产产8888种。种。探明矿产储量潜在价值仅次于美国和原苏探明矿产储量潜在价值仅次于美国和原苏
3、联，居世界联，居世界第三位第三位，是世界上矿产资源，是世界上矿产资源最丰富、最丰富、矿种齐全配套矿种齐全配套的少数几个国家之一。的少数几个国家之一。2023-1-29第8页 主要能源矿产中，煤炭资源相当丰富，地壳表层以主要能源矿产中，煤炭资源相当丰富，地壳表层以下下20002000米范围内，预测煤炭资源远景总量达米范围内，预测煤炭资源远景总量达5 5万亿吨万亿吨；19961996年底，探明储量的年底，探明储量的53455345处处矿区保有储量总量矿区保有储量总量1 1万亿万亿吨，吨，距世界距世界第第3 3位位。20052005年国土资源部数据显示：截至到年国土资源部数据显示：截至到200420
4、04年，我国年，我国煤炭可开采储量煤炭可开采储量3373.43373.4亿吨亿吨。据据19971997年国家公布数据：石油资源剩余探明可采储年国家公布数据：石油资源剩余探明可采储量量22.4122.41亿吨亿吨，居世界，居世界第第1111位位。2023-1-29第9页2023-1-29第10页 经国家统计局修正，经国家统计局修正，20042004年我国年我国GDPGDP为为1616万亿元万亿元，其中第二产业（主要包括其中第二产业（主要包括采矿业采矿业、工业和建筑业等）、工业和建筑业等）占我国国民生产总值占我国国民生产总值52.952.9，作为第二产业重要组作为第二产业重要组成部分的采矿业占国民
5、生产总值的很大比例。成部分的采矿业占国民生产总值的很大比例。2023-1-29第11页京津冀规划区京津冀规划区含北京、天津、河北含北京、天津、河北3 3省市省市 华东规划区华东规划区含上海、江苏、浙江、安徽、含上海、江苏、浙江、安徽、山东、福建、江西山东、福建、江西7 7省省 中南规划区中南规划区含河南、湖北、湖南、含河南、湖北、湖南、广西、广东、海南广西、广东、海南6 6省省 西南规划区西南规划区含四川、贵州、云南含四川、贵州、云南和西藏自治区和西藏自治区 新甘宁青规划区新甘宁青规划区含新疆、甘肃、宁含新疆、甘肃、宁夏、青海夏、青海4 4省区省区 晋陕蒙规划区晋陕蒙规划区包括山西、陕西及包括
6、山西、陕西及内蒙古自治区的西内蒙古自治区的西部部 东北规划区东北规划区含辽宁、吉林、黑龙含辽宁、吉林、黑龙江江3 3省及内蒙古自治省及内蒙古自治区的东部区的东部 我国煤炭规划区划分：我国煤炭规划区划分：西部煤炭后备区带西部煤炭后备区带中部煤炭供给区带中部煤炭供给区带东部煤炭调入区带东部煤炭调入区带 2023-1-29第12页2023-1-29第13页 1 1、矿产的短缺，决定了矿业高速发展，促进矿床水文地质、矿产的短缺，决定了矿业高速发展，促进矿床水文地质的发展。的发展。2 2、矿产的开发向地壳深度、地表广度等扩展对矿床水文地、矿产的开发向地壳深度、地表广度等扩展对矿床水文地质提出了更高的要求
7、。质提出了更高的要求。3 3、采矿安全、水资源紧张、环境问题使矿床水文地质研究、采矿安全、水资源紧张、环境问题使矿床水文地质研究越来越趋近综合性。越来越趋近综合性。4 4、经济的发展、技术的进步矿区与矿业的生产、生活条、经济的发展、技术的进步矿区与矿业的生产、生活条件得到了极大的改善，为矿床水文地质工作提供了有力的支持件得到了极大的改善，为矿床水文地质工作提供了有力的支持和保障。和保障。矿业的发展给矿床水文地质事业带来了空矿业的发展给矿床水文地质事业带来了空前的机遇与挑战前的机遇与挑战2023-1-29第14页2023-1-29第15页 我国是世界上矿产资源最为丰富的国家，多种矿我国是世界上矿
8、产资源最为丰富的国家，多种矿产资源储量均为世界首位。同时，我国矿产开发史也产资源储量均为世界首位。同时，我国矿产开发史也最为悠久，在处理矿井地下水的经验中，我国也是起最为悠久，在处理矿井地下水的经验中，我国也是起步较早的国家之一。步较早的国家之一。2023-1-29第16页 距今距今31003100多年西周多年西周至东汉时期的铜绿山古至东汉时期的铜绿山古铜矿冶遗址（湖北大铜矿冶遗址（湖北大冶），是连续采掘冶），是连续采掘1313个个世纪的重要古矿冶遗址。世纪的重要古矿冶遗址。我国古代我国古代“矿床水文地质事业矿床水文地质事业”2023-1-29第17页 我国古代劳动人民我国古代劳动人民创造了各
9、种提水和排水创造了各种提水和排水方法，如方法，如孔明车、木制孔明车、木制绞车、辘轳带动提升水绞车、辘轳带动提升水桶和排水车桶和排水车，以及利用，以及利用水槽水槽将矿坑水排出地表，将矿坑水排出地表，是我们祖先的伟大贡献。是我们祖先的伟大贡献。提升水桶用的辘轳复原模型提升水桶用的辘轳复原模型 当年采矿用的工具当年采矿用的工具-木撮瓢木撮瓢2023-1-29第18页 解放前，我国尚未建立矿区水文地质工程地质这解放前，我国尚未建立矿区水文地质工程地质这门科学，更没有专门从事矿区水文地质工程地质的技门科学，更没有专门从事矿区水文地质工程地质的技术人员。术人员。在矿产普查勘探和矿山开发过程中，几乎不进行在
10、矿产普查勘探和矿山开发过程中，几乎不进行矿区水文地质工程地质条件的研究，因而矿井突水淹矿区水文地质工程地质条件的研究，因而矿井突水淹井事故和矿山工程地质事故常有发生。井事故和矿山工程地质事故常有发生。我国近代我国近代“矿床水文地质事业矿床水文地质事业”2023-1-29第19页建国初期建国初期6060年代文革后年代文革后 改革开放以来改革开放以来 建国以来我国矿床水文地质事业建国以来我国矿床水文地质事业2023-1-29第20页建国初期建国初期主要学习苏联经验，进行全国范围的矿区水文地质工程主要学习苏联经验，进行全国范围的矿区水文地质工程地质勘探工作。地质勘探工作。内蒙古白云鄂博铁矿内蒙古白云
11、鄂博铁矿进行矿区水文地质勘探，进行矿区水文地质勘探，19581958年提年提交交内蒙古白云鄂博铁矿勘探报告内蒙古白云鄂博铁矿勘探报告，是全国矿产储备委员，是全国矿产储备委员会审批的会审批的第一个第一个矿产勘探报告。矿产勘探报告。19591959年，地质部年，地质部“水文地质工程地质局水文地质工程地质局”和和“水文地质水文地质工程地质研究所工程地质研究所”出版出版中国固体矿床水文地质分类中国固体矿床水文地质分类，煤，煤炭部编制出版炭部编制出版1 1：12001200万万全国煤田水文地质类型图全国煤田水文地质类型图。2023-1-29第21页6060年代文革后年代文革后 6060年代，总结经验、自
12、力更生，解决年代，总结经验、自力更生，解决广东凡口铅锌矿、广东凡口铅锌矿、吉林舒兰煤矿吉林舒兰煤矿等水文地质条件复杂的岩溶充水矿区的突水等水文地质条件复杂的岩溶充水矿区的突水问题。问题。1010年浩劫，矿区水文地质工程地质工作造成巨大损失。年浩劫，矿区水文地质工程地质工作造成巨大损失。7575年，地质部年，地质部“矿坑涌水量预测方法培训班矿坑涌水量预测方法培训班”普及推广了普及推广了地下水稳定流理论、解析法和电子计算机地下水稳定流理论、解析法和电子计算机在矿坑涌水量计在矿坑涌水量计算中的应用。算中的应用。77777878年，由年，由2222个省、自治区地质局、个省、自治区地质局、3030个勘探
13、队、个勘探队、6 6个地质院校及水文地质工程地质研究所等单位，开展了全个地质院校及水文地质工程地质研究所等单位，开展了全国国5555个重点岩溶充水矿山水文地质工程地质个重点岩溶充水矿山水文地质工程地质回访调查工作。回访调查工作。2023-1-29第22页改革开放以来改革开放以来 十一届三中全会及改革开放以后，我国矿床水文地质工十一届三中全会及改革开放以后，我国矿床水文地质工作突飞猛进，进行了大型重点矿区的专门水文地质工程地质作突飞猛进，进行了大型重点矿区的专门水文地质工程地质勘探和非稳定流抽水试验。勘探和非稳定流抽水试验。系统总结建国以来矿区水文地质工程地质经验的基础上，系统总结建国以来矿区水
14、文地质工程地质经验的基础上，19821982年地质矿产部颁发年地质矿产部颁发矿区水文地质工程地质普查勘探规矿区水文地质工程地质普查勘探规范范。目前，矿坑涌水量预测在采用目前，矿坑涌水量预测在采用数值模拟数值模拟和和物理模拟物理模拟的方的方法上有所提高，法上有所提高，随即模型、系统理论、信息论等随即模型、系统理论、信息论等已应用于建已应用于建立数学模型，计算机得到广泛应用。立数学模型，计算机得到广泛应用。2023-1-29第23页矿床水文地质工作发展：矿床水文地质工作发展：1 1、研究范围的扩大。、研究范围的扩大。单矿井、单水平矿坑涌水量预单矿井、单水平矿坑涌水量预测到矿区水资源评价与预测以及到
15、区域水资源的评价与预测到矿区水资源评价与预测以及到区域水资源的评价与预测。含水层测。含水层地下水系统地下水系统-流域流域-社会与自然。勘探社会与自然。勘探开采开采闭坑闭坑恢复。恢复。2 2、研究目的的变化。、研究目的的变化。从以安全生产从以安全生产安全环境安全环境-可可持续发展（和谐社会）。持续发展（和谐社会）。3 3、研究内容的拓宽。、研究内容的拓宽。涌水量涌水量岩体稳定岩体稳定区域水资区域水资源源环境与生态。环境与生态。4 4、观念的改变、观念的改变.。保矿保矿供排结合供排结合生活环境优先生活环境优先三、矿床水文地质研究内容2023-1-29第25页基本概念：矿床水文地质矿床水文地质以研究
16、和以研究和处理处理矿床水文地质条件矿床水文地质条件和和矿矿床开采床开采的关系为主要内容，的关系为主要内容，即研究矿床开采所引起的与即研究矿床开采所引起的与地下水地下水有关的一系列问题，有关的一系列问题，以及调查、预测、解决这些以及调查、预测、解决这些问题的方法。问题的方法。水文地质水文地质工程地质工程地质环境地质环境地质灾害地质灾害地质2023-1-29第26页环境地质学环境地质学工程地质学工程地质学水文地质学水文地质学其他相关学科其他相关学科矿床学矿床学采矿学采矿学矿床矿床水文水文地质地质2023-1-29第27页 矿床水文地质学是水文地质学的一个重要分支，矿床水文地质学是水文地质学的一个重
17、要分支，是矿区地质勘查工作的重要组成部分，属于是矿区地质勘查工作的重要组成部分，属于水文地水文地质研究质研究和和矿区地质勘查研究矿区地质勘查研究的交叉学科，其研究对的交叉学科，其研究对象就是赋存在矿体和围岩中的象就是赋存在矿体和围岩中的地下水地下水。2023-1-29第28页自然状态下矿床和自然状态下矿床和围岩中赋存的水围岩中赋存的水矿床充水矿床充水 开采时进入井巷形成矿开采时进入井巷形成矿井涌水井涌水充水水源充水水源矿井涌水矿井涌水充水通道充水通道影响充水的影响充水的其他因素其他因素矿矿床床充充水水条条件件2023-1-29第29页2023-1-29第30页矿床水文地质研究基本内容：矿床水文
18、地质研究基本内容：矿山投产及开采前期的地质勘察工作中，查明矿矿山投产及开采前期的地质勘察工作中，查明矿区水文地质条件和充水因素，预测矿井涌水量区水文地质条件和充水因素，预测矿井涌水量 矿山开采期间，制定、采取措施，减矿山开采期间，制定、采取措施，减少或避免矿床充水生产的影响和危害少或避免矿床充水生产的影响和危害防治采矿等人为因素防治采矿等人为因素产生的水文地质及环产生的水文地质及环境地质问题或灾害境地质问题或灾害 矿井水资源的合理开矿井水资源的合理开发利用，实现矿区供发利用，实现矿区供、排水的科学结合、排水的科学结合 2023-1-29第31页当前矿床水文地质学当前矿床水文地质学研究的核心内容
19、研究的核心内容矿床充水与矿床充水与安全生产的关系安全生产的关系疏干排水与疏干排水与区域水资源的关系区域水资源的关系疏干排水与疏干排水与生态环境的关系生态环境的关系2023-1-29第32页矿床充水与矿床充水与安全生产的关系安全生产的关系2023-1-29第33页 我国各我国各类矿床的水文地质条件，在世界上也是最为复杂的，类矿床的水文地质条件，在世界上也是最为复杂的，矿山水害严重，淹井事故之多、水量之大，可谓世界之最。矿山水害严重，淹井事故之多、水量之大，可谓世界之最。据不完全统计据不完全统计，解放以来至，解放以来至19881988年，北方煤矿井灾害性突年，北方煤矿井灾害性突水事故水事故1301
20、30次次，淹井，淹井6060次，局部淹井次，局部淹井7070次，直接经济损失次，直接经济损失3030亿亿元元以上。我国南方地区，岩溶地面塌陷、溃水、突泥、淹井事以上。我国南方地区，岩溶地面塌陷、溃水、突泥、淹井事故也相当严重。故也相当严重。2023-1-29第34页 据统计，据统计，20052005年我国矿难年我国矿难113113起，死亡人数起，死亡人数19521952人，失人，失踪人数踪人数7474人，煤矿死亡人数人，煤矿死亡人数18911891人人；其中突水矿难死亡人；其中突水矿难死亡人数数376376人，煤矿突水事故死亡人数人，煤矿突水事故死亡人数373373人人。20052005年年7
21、 7月月1414日，广东省梅州市兴宁市福胜煤矿发生透日，广东省梅州市兴宁市福胜煤矿发生透水事故，水事故，1616名名矿工遇难；同年矿工遇难；同年8 8月月7 7日，与福胜煤矿相邻的王日，与福胜煤矿相邻的王槐镇大兴煤矿又发生特大透水事故，槐镇大兴煤矿又发生特大透水事故，123123名名矿工无一生还。矿工无一生还。2023-1-29第35页2023-1-29第36页2023-1-29第37页时间时间事故地点、单位事故地点、单位性质性质死亡人数死亡人数失踪人数失踪人数05.1.14内蒙古锡林郭勒盟阿拉坦合力苏木煤矿透水505.1.21甘肃窑街煤电公司煤矿水害505.3.31内蒙古赤峰矿井金峰萤石矿透
22、水805.4.22湖南郴州桂阳太婆头煤矿煤水突水205.4.24吉林省吉林市蛟河奶子山腾达煤矿透水29105.5.28福建龙岩赤坑煤矿透水1005.6.18山西高平煤矿透水205.7.7江西上栗县永胜煤矿透水1505.7.14广东兴宁福盛煤矿透水1620052005年我国矿床突水事故一览表年我国矿床突水事故一览表 2023-1-29第38页时间时间事故地点、单位事故地点、单位性质性质死亡人数死亡人数失踪人数失踪人数05.7.17河南新安煤矿透水405.8.1四川大竹县田坝煤矿透水505.8.7广东省梅州市兴宁市王槐镇大兴煤矿透水12305.8.19吉林省舒兰矿务局丰广煤矿透水1605.9.10
23、贵州天柱煤矿透水1005.10.4四川省广安市龙滩煤矿透水事故151305.11.19河北邢台市内丘县远大煤矿透水1405.11.24河北武安市高村煤矿透水1805.12.2河南新安煤矿透水35705.12.3河南新安县石寺镇寺沟煤矿透水4205.12.28山西省左云县店湾镇范家寺煤矿透水710总数总数3763120052005年我国矿床突水事故一览表年我国矿床突水事故一览表（续）2023-1-29第39页 在国外，如美国，其全国煤矿年均死亡人数约在国外，如美国，其全国煤矿年均死亡人数约3030人人左右，澳大利亚甚至做到了左右，澳大利亚甚至做到了20032003年煤矿开采年煤矿开采零死亡零死亡
24、。矿床突水所引起的突发性事故，不仅仅是经济上矿床突水所引起的突发性事故，不仅仅是经济上的损失，还有的损失，还有血淋淋血淋淋的教训。的教训。2023-1-29第40页o 由于受到突水淹矿的威胁使的我国大量的固体矿产资源由于受到突水淹矿的威胁使的我国大量的固体矿产资源得不到充分开发。得不到充分开发。仅就煤炭资源而言，目前我国北方主仅就煤炭资源而言，目前我国北方主要的矿务局，有要的矿务局，有130130余个矿井受水威胁，随着向深部开余个矿井受水威胁，随着向深部开采，水压不断增加，突水灾害威胁日趋严重。北方岩溶采，水压不断增加，突水灾害威胁日趋严重。北方岩溶地区的煤炭矿床约有地区的煤炭矿床约有1501
25、50多亿吨储量，铁矿床约有多亿吨储量，铁矿床约有8 8亿多亿多吨储量，因受水的威胁而难于开采。由此可见，加强我吨储量，因受水的威胁而难于开采。由此可见，加强我国大水矿床充水机理与突水预测、突水防治研究，对增国大水矿床充水机理与突水预测、突水防治研究，对增加我国固体矿产资源的储量，提高开发利用效益有着重加我国固体矿产资源的储量，提高开发利用效益有着重要的意义。要的意义。2023-1-29第41页疏干排水与疏干排水与区域水资源的关系区域水资源的关系2023-1-29第42页元宝山元宝山露天矿露天矿2023-1-29第43页 采矿本身要求把能进入井巷或威胁井巷的水进行有采矿本身要求把能进入井巷或威胁
26、井巷的水进行有效疏干，需要排出大量的矿井水，使附近地下水位大面效疏干，需要排出大量的矿井水，使附近地下水位大面积、大幅度下降。积、大幅度下降。而排出的水又已多被污染，不宜应用，结果造成矿而排出的水又已多被污染，不宜应用，结果造成矿区包括矿山企业本身淡水资源的供应紧张，使原有地下区包括矿山企业本身淡水资源的供应紧张，使原有地下水环境转化位无水环境，产生供、排水矛盾。水环境转化位无水环境，产生供、排水矛盾。2023-1-29第44页用于井下黄泥灌浆和锅炉水力冲渣用水用于一般生产用水。主要用于选煤厂生产补充水、井下消防洒水、煤壁注水、地面防尘及绿化用水、生态用水等用于生活用水和有较高要求的生产用水。
27、包括生活饮用水、浴室洗衣房用水、锅炉用水等2023-1-29第45页就全国范围内来说，矿井水资源化的发展是不平衡矿井水资源化率有待于进一步提高9090年代全国矿井水平均利用率约为22%22%左右20032003年全国矿井水平均利用率为30.1%30.1%20052005年全国矿井水平均利用率为43.85%43.85%老矿区矿井水平均利用率基本在30%30%以下，新矿区比较重视对矿井水的综合利用，平均利用率能达到505060%60%左右老矿区矿井水资源化率低于新矿区2023-1-29第46页疏干排水与疏干排水与生态环境的关系生态环境的关系2023-1-29第47页 地下开采造成岩层和土体破坏的直
28、接恶果，使改地下开采造成岩层和土体破坏的直接恶果，使改变了区域的水文地质条件，产生了许多灾害性环境地变了区域的水文地质条件，产生了许多灾害性环境地质问题。质问题。2023-1-29第48页地面地面塌陷塌陷2023-1-29第49页补连塔矿补连塔矿22112211工作面沉陷初期形成的地表裂缝工作面沉陷初期形成的地表裂缝2023-1-29第50页 在矿产资源勘察、在矿产资源勘察、矿山建设、开采生产之矿山建设、开采生产之前，有必要查明其矿床前，有必要查明其矿床水文地质条件，进行矿水文地质条件，进行矿坑涌水量预测，提出解坑涌水量预测，提出解决方案。决方案。投产后，随开采深度和投产后，随开采深度和范围增
29、加，矿床水文地质发范围增加，矿床水文地质发生变化，在采矿防水安全、生变化，在采矿防水安全、矿坑输干排水矿水处理等方矿坑输干排水矿水处理等方面，提出解决方案和措施。面，提出解决方案和措施。由此可见，在矿山勘查和开采过程中，矿床水文地由此可见，在矿山勘查和开采过程中，矿床水文地质工作具有重要的意义。质工作具有重要的意义。2023-1-29第51页我国采矿生产与地下水有关的环境问题特点我国采矿生产与地下水有关的环境问题特点1 1、农业发达平原区以地面塌陷、沉降等岩体失稳及相关问题、农业发达平原区以地面塌陷、沉降等岩体失稳及相关问题（地面积水、破坏基本农田、海水入侵）等为主；（地面积水、破坏基本农田、
30、海水入侵）等为主；2 2、西部与北部地区，矿与水的矛盾突出，主要是水资源的破坏，、西部与北部地区，矿与水的矛盾突出，主要是水资源的破坏，生态退化问题；生态退化问题；3 3、金属矿区主要是水质污染，固体排放场对地下水污染问题和、金属矿区主要是水质污染，固体排放场对地下水污染问题和岩溶区的岩溶塌陷问题；岩溶区的岩溶塌陷问题；4 4、经济、能源与水资源空间分布不匹配导致采矿的环境问题持、经济、能源与水资源空间分布不匹配导致采矿的环境问题持续存在。续存在。2023-1-29第52页主要问题主要问题 1、勘探问题：、勘探问题：采矿的大投入与勘探的低投入，勘探的技采矿的大投入与勘探的低投入，勘探的技术方法
31、的落后。术方法的落后。2、理论问题：、理论问题：疏干量的预测等疏干量的预测等 3、体制问题：、体制问题：环境、水资源、水土、土地与采矿的条块环境、水资源、水土、土地与采矿的条块分割与时间上的分割；勘探部门与开采部门在技术要求上的分割与时间上的分割；勘探部门与开采部门在技术要求上的不衔接。资金问题。地下水的供排结合问题。不衔接。资金问题。地下水的供排结合问题。4、技术问题：、技术问题：老空水分布的探测、断层的探测，采矿的老空水分布的探测、断层的探测，采矿的方式与技术，金属矿污染水的处理。方式与技术，金属矿污染水的处理。5、矿床水文地质与矿井水文地质、矿床水文地质与矿井水文地质脱节脱节以及与供水水文地以及与供水水文地质、环境水文地质质、环境水文地质结合结合的问题。的问题。2023-1-29第53页2023-1-29第54页2023-1-29第55页课程主要讲授内容课程主要讲授内容、矿坑涌水量预测、矿坑涌水量预测第五节、矿床疏干与排供结合第五节、矿床疏干与排供结合第六节、矿床水文地质工作特点第六节、矿床水文地质工作特点第七节、矿区环境地质第七节、矿区环境地质2023-1-29谢谢！谢谢！
