矿区水文地质勘察论文开题报告

7.2.2.1区域水文地质探查的任务及目的

矿井开采前所进行的区域水文地质勘探的主要任务和目的如下:

1)查明和控制矿区区域水文地质条件，确定矿区所处的水文地质单元的位置，详细查明矿区发育的含水层及各个含水层的地下水补给、径流、排泄条件，区域地下水对矿区的补给关系，矿区地表水系及气象因素与地下水的相互关系及相互影响。

2)详细查明矿区含(隔)水层的岩性、厚度、产状、分布范围、边界条件、埋藏条件，含水层的富水性，矿床与顶底板含水层之间隔水层的厚度及稳定性。着重查明矿区主要充水含水层的富水性、渗透性、水位、水质、水温、动态变化及地下水流场的基本特征，特别是要查明矿床顶底板隔水层所承受的静水压力，确定矿区水文地质单元的边界及其水文地质性质。

3)详细查明矿区和附近对矿井充水有较大影响的构造破碎带的位置、规模、性质、产状、充填与胶结程度、风化及溶蚀特征、富水性和导水性及其变化、沟通各含水层及地表水之间的相互补给关系的程度，分析构造破碎带及其可能诱发的突水地段，提出开采中对构造水的防治方案原则性建议。

4)详细查明对矿床开采有影响的地表水的汇水面积、分布范围、水位、流量、流速及其季节性动态变化规律，历史上出现的最高洪水位、洪峰流量及淹没范围。详细查明地表水对井巷可能的充水方式、地段和强度，并分析论证其对矿床开采的影响，提出开采过程中对地表水的防治方案原则性建议。

5)在水文地质条件勘探的基础上，应根据矿井采掘条件和矿井采掘规划，建立矿井涌水量预测预报模型，选择合适矿井水文地质条件的涌水量预测方法和计算方法，对全矿矿井涌水量和分水平、采区涌水量进行预测计算。在条件允许时，还应对矿井可能形成的突水水量进行分析评估，为矿井防排水系统和能力设计提供基础资料。

7.2.2.2采区或工作面水文地质勘探的任务和目的

矿井开采过程中所进行的采区或工作面水文地质勘探的主要任务和目的如下:

1)查明采区或工作面范围内富水性、补给条件及其重点富含水区段的分布规律及其控制因素。

2)查明采区或工作面范围内存在的小规模隐伏导水构造，如断层、裂隙发育带、喀斯特陷落柱等。查明高压水在底板隔水层中的原始导高及其分布。查明第四系底部存在的古冲沟、剥蚀冲刷带及其分布与展布规律。

3)查明采区或工作面范围内顶底板隔水层厚度、岩性及其组合规律、稳定性、综合阻抗水压的能力及其所承受的实际水压力。

4)根据工作面回采条件(采厚、采宽、推进速度、采煤方法)和岩石力学性质，计算分析回采过程和回采完成后对顶底板隔水层的破坏特性和破坏程度。计算分析在开采条件下顶底板隔水层的防护性能。

5)计算分析采掘过程中采区或工作面的涌水量、涌水特征及其安全疏降水量，为工作面安全回采防治技术措施的制定提供依据。

7.2.2.3矿井水文地质探查工作的基本原则

1)矿井水文地质勘探工作应结合矿区的具体水文地质条件，针对矿井主要水文地质问题及水害类型，做到有的放矢。从区域着眼，立足矿区，把矿区水文地质条件和区域水文地质条件有机地结合起来进行统一、系统的勘探研究，确保区域控制、矿区查明。牢记地下水具有系统性和动态性的特点，实行动态勘探、动态监测和动态分析的矿井水文地质勘探理念。

2)在水文地质条件勘探方法的选择上，应坚持重点突出、综合配套的原则。在勘探工程的布置上，应立足于井上下相结合，采区和工作面应以井下勘探为主，配合适量的面勘探。对区域地下水系统，应以地面勘探为主，配合井下勘探。

3)无论是地面勘探还是井下勘探，都应把勘探工程的短期试验研究和长期动态检测有机地结合起来，达到勘探工程的整体空间控制和长期时间系列控制。应重视水文地质测绘和井上下简易水文地质观测与编录等基础工作，应把矿井地质工作与水文地质工作有效地结合起来。

4)地球物理勘探应着重于对地下水系统和构造的宏观控制，钻探应对重点区域进行定量分析并为专门水文地质试验和防治工程提供条件和基础信息，专门水文地质试验(包括抽放水试验、化学检测、示踪试验、岩石力学性质试验、突水因素监测试验及其相关的计算分析)是定量研究和分析矿井水文地质条件的重要方法。

5)水文地质勘探工程的布置，应尽量构成对勘探区地质与水文地质有效控制的剖面，既控制地下水天然流场的补给、径流、排泄条件，又要控制开采后地下水系统与流场可能发生的变化，特别是导水通道的形成与演化。

7.2.2.4矿井水文地质探查工作的技术与方法

水文地质条件探查是包括矿床水文地质在内的一切水文地质工作的重要基础。常规的、传统的水文地质条件探查工作是在相应的普查、初步勘探、详细勘探阶段或普查、详查及精查阶段进行的。澄合矿区自20世纪90年代中期以来，根据矿井安全生产的需要，在矿井水文地质条件探查方面发生了两个大的转变:一是研究对象从大到小，即从区域、矿区到采区、工作面的转变;另一个是研究工作从地面到井下的转变。这些转变随之而来的是探查内容的变化和相应的技术方法的变化。这些转变的重点在于:一是探查工作从“宏观”到“微观”，即从面、区段到点上的变化，能从更精确、更深的水平和层次去研究和认识问题;二是从井上到井下的转变，使得探查工作更具有专门的目的性和实用性，可以直接服务于煤矿井下生产且大大减少了勘探工程量。根据董家河煤矿的成功经验，这些转变和变化从某种意义上来说，是一次“质”的飞跃。

(1)矿区区域水文地质条件勘探

矿区水文地质条件勘探在矿井规划和设计阶段进行。根据该阶段的勘探目的和任务，目前常用的、且已被证明有效的方法如下:

1)区域自然地理、地质与水文地质条件写实分析方法。该项工作是进行矿区水文地质条件勘探最基本最前期的工作，是宏观了解和认识区域水文地质条件的基本方法，也是选择和实施专项水文地质勘探工程的依据。

2)化探方法。化学勘探方法主要是通过分析地下水的化学组成及其赋存和运移空间的地球化学环境信息而达到认识地下水补给、径流和排泄条件的目的。主要方法有:①多元连通(示踪)试验技术与方法;②氧化还原电位技术与方法;③环境同位素技术与方法;④水化学宏量及微量组分分析技术与方法;⑤溶解氧分析技术方法;⑥水文地球化学模拟技术与方法。

3)地球物理勘探方法。地球物理勘探技术主要是根据对矿区不同岩土体组分的物性差异、电性差异、磁性差异、传波性差异等的勘探和研究，进而达到研究和认识矿区地质结构、水文地质结构、主要构造的分布与特征、地层的富水性与导水性的目的。常用的方法有:①微流速测定技术与方法;②矿井直流电法技术与方法;③频率测探技术与方法;④瑞利波地震勘探技术与方法;⑤瞬变电磁法技术与方法;⑥槽波地震勘探技术与方法;⑦高分辨地震勘探技术与方法;⑧探地雷达技术与方法。

4)专门水文地质试验技术方法。主要是通过人为地激励或扰动地下水系统，并观测地下水系统在不同激励和扰动条件下的响应和变化，进而达到分析和研究含水层富水性、导水性、补给条件、不同含水层之间水力联系、地质构造的导水性和隔水性等水文地质信息。在矿区区域水文地质条件勘探阶段，常用的方法有:①单孔或群孔抽水试验技术与方法;②大口径钻孔集中强力抽水试验技术与方法;③地下水位动态观测技术与方法;④钻孔压水试验技术与方法;⑤钻杆试验技术与方法;⑥脉冲干扰技术与方法。

(2)矿井采区水文地质条件勘探

矿区水文地质条件勘探是为矿井开发规划布局和矿井建设、正常安全生产提供水文地质依据，而矿井采区水文地质勘探则是为矿井建设、采掘、开拓的延深、矿井改扩建为目的。矿井水文地质条件勘探技术方法如下:

1)井巷地质、水文地质条件写实分析。主要是对井下已经揭露的地质与水文地质现象进行观察、测量、统计计算等分析研究，从而达到认识和了解水文地质条件的目的。方法有素描、摄影、构造与裂隙测量、地质统计等。

2)巷井化探方法。巷井化探是对矿井已经揭露的井下出水点的水化学组成，化学性质的基本特点及其随时间变化规律的分析研究，达到认识突水点的水源、含水层的补给条件、主要含水层之间的水力联系条件和导水通道的位置。方法有:①矿井水特征化学指标监测技术方法;②矿井水化学快速检测技术与方法;③井下突水水源示踪试验;④氧化还原电位技术方法;⑤环境同位素技术方法;⑥水化学宏量及微量组分分析技术与方法;⑦溶解氧分析技术方法;⑧水文地球化学模拟技术与方法。

3)矿井地球物理勘探方法。主要是利用井巷工程更加靠近地质和水文地质体的特点，在井下进行不同岩土组分的物理性差异、电位性差异、磁性差异、传波性差异等的勘探和研究，进而达到研究和认识矿区地质构造、水文地质构造、主要构造的分布与特征、地层的富水性与导水性的目的。主要方法有:①微流速测定技术与方法;②工作面直流电法技术与方法;③工作面顶底板频率测探技术与方法;④瑞利波地震勘探技术与方法;⑤工作面抗透探测技术与方法;⑥槽波地震勘探技术与方法;⑦雷达超前探测技术与方法。

(3)水文地质“异常体”的勘探

特殊水文地质“异常体”通常是指隐蔽性强、局部性强、生成与分布的随机性强、难以通过变化趋势与规律预测法预知的导水通道。水文地质“异常体”往往是导致突发性矿井突水灾害的核心因素。目前最常用的探查方法有:①遥感与信息处理技术;②高分辨率三维地震技术与方法;③构造应力场模拟分析技术;④地面电法勘探技术;⑤隔水层(突水系数)分析技术;⑥槽波地震勘探技术与方法;⑦离子失踪技术。

在运用上述技术方法对区域及矿井和工作面进行水文地质探查时，应根据具体条件和勘探要求选择几种经济上合理、技术上先进、操作上方便的方法并使之有效地结合，以达到实现勘探工程的目的与任务。7