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1、吉 林 大 学,专门水文地质学,第十一章 矿床水文地质,主讲教师：苏小四,引言矿床水文地质研究意义与主要研究内容,2020/9/14,第3页,主要内容,矿业发展与水文地质工作 我国矿床水文地质工作概述 矿床水文地质的研究内容,2020/9/14,第4页,一、矿业发展与水文地质工作,2020/9/14,第5页,矿业是人类从事生产劳动最古老的领域之一. 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产生了巨大的促进作用。,2020/9/14,第6页,旧石器时代,新石器时代,青铜器时代,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。,2020/9/14,
2、第7页,新中国成立50年来，开展了大规模矿产地质勘察工作，取得了巨大成就，现已发现的矿产有168种，探明有一定数量的矿产有153种，其中能源矿产8种，金属矿产54种，非金属矿产88种。 探明矿产储量潜在价值仅次于美国和原苏联，居世界第三位，是世界上矿产资源最丰富、矿种齐全配套的少数几个国家之一。,2020/9/14,第8页,主要能源矿产中，煤炭资源相当丰富，地壳表层以下2000米范围内，预测煤炭资源远景总量达5万亿吨；1996年底，探明储量的5345处矿区保有储量总量1万亿吨，距世界第3位。 2005年国土资源部数据显示：截至到2004年，我国煤炭可开采储量3373.4亿吨。 据1997年国家
3、公布数据：石油资源剩余探明可采储量22.41亿吨，居世界第11位。,2020/9/14,第9页,2020/9/14,第10页,经国家统计局修正，2004年我国GDP为16万亿元，其中第二产业（主要包括采矿业、工业和建筑业等）占我国国民生产总值52.9，作为第二产业重要组成部分的采矿业占国民生产总值的很大比例。,2020/9/14,第11页,京津冀规划区 含北京、天津、河北3省市,华东规划区 含上海、江苏、浙江、安徽、山东、福建、江西7省,中南规划区 含河南、湖北、湖南、广西、广东、海南6省,西南规划区 含四川、贵州、云南和西藏自治区,新甘宁青规划区 含新疆、甘肃、宁夏、青海4省区,晋陕蒙规划区
4、 包括山西、陕西及内蒙古自治区的西部,东北规划区 含辽宁、吉林、黑龙江3省及内蒙古自治区的东部,我国煤炭规划区划分：,西部煤炭后备区带,中部煤炭供给区带,东部煤炭调入区带,2020/9/14,第12页,2020/9/14,第13页,1、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。 2、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。 3、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。 4、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和保障。,矿业的发展给矿床水文地质事业带来了空前的机遇与
5、挑战,2020/9/14,第14页,二、我国矿床水文地质工作概述,2020/9/14,第15页,我国是世界上矿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。,2020/9/14,第16页,距今3100多年西周至东汉时期的铜绿山古铜矿冶遗址（湖北大冶），是连续采掘13个世纪的重要古矿冶遗址。,我国古代“矿床水文地质事业”,2020/9/14,第17页,我国古代劳动人民创造了各种提水和排水方法，如孔明车、木制绞车、辘轳带动提升水桶和排水车，以及利用水槽将矿坑水排出地表，是我们祖先的伟大贡献。,提升水桶用的辘
6、轳复原模型,当年采矿用的工具-木撮瓢,2020/9/14,第18页,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术人员。 在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，因而矿井突水淹井事故和矿山工程地质事故常有发生。,我国近代“矿床水文地质事业”,2020/9/14,第19页,建国以来我国矿床水文地质事业,2020/9/14,第20页,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地质勘探工作。 内蒙古白云鄂博铁矿进行矿区水文地质勘探，1958年提交内蒙古白云鄂博铁矿勘探报告，是全国矿产储备委员会审批的第一个矿
7、产勘探报告。 1959年，地质部“水文地质工程地质局”和“水文地质工程地质研究所”出版中国固体矿床水文地质分类，煤炭部编制出版1：1200万全国煤田水文地质类型图。,2020/9/14,第21页,60年代文革后,60年代，总结经验、自力更生，解决广东凡口铅锌矿、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问题。 10年浩劫，矿区水文地质工程地质工作造成巨大损失。75年，地质部 “矿坑涌水量预测方法培训班”普及推广了地下水稳定流理论、解析法和电子计算机在矿坑涌水量计算中的应用。 7778年，由22个省、自治区地质局、30个勘探队、6个地质院校及水文地质工程地质研究所等单位，开展了全国55个
8、重点岩溶充水矿山水文地质工程地质回访调查工作。,2020/9/14,第22页,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。 系统总结建国以来矿区水文地质工程地质经验的基础上，1982年地质矿产部颁发矿区水文地质工程地质普查勘探规范。 目前，矿坑涌水量预测在采用数值模拟和物理模拟的方法上有所提高，随即模型、系统理论、信息论等已应用于建立数学模型，计算机得到广泛应用。,2020/9/14,第23页,矿床水文地质工作发展：,1、研究范围的扩大。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区域水资
9、源的评价与预测。含水层地下水系统-流域-社会与自然。勘探开采闭坑恢复。 2、研究目的的变化。从以安全生产安全环境-可持续发展（和谐社会）。 3、研究内容的拓宽。涌水量岩体稳定区域水资源环境与生态。 4、观念的改变.。保矿供排结合生活环境优先,三、矿床水文地质研究内容,2020/9/14,第25页,基本概念：,矿床水文地质以研究和处理矿床水文地质条件和矿床开采的关系为主要内容，即研究矿床开采所引起的与地下水有关的一系列问题，以及调查、预测、解决这些问题的方法。,水文地质工程地质环境地质灾害地质,2020/9/14,第26页,环境地质学,工程地质学,水文地质学,其他相关学科,矿床学,采矿学,矿床
10、水文 地质,2020/9/14,第27页,矿床水文地质学是水文地质学的一个重要分支，是矿区地质勘查工作的重要组成部分，属于水文地质研究和矿区地质勘查研究的交叉学科，其研究对象就是赋存在矿体和围岩中的地下水。,2020/9/14,第28页,自然状态下矿床和围岩中赋存的水,开采时进入井巷形成矿井涌水,2020/9/14,第29页,2020/9/14,第30页,矿床水文地质研究基本内容：,2020/9/14,第31页,当前矿床水文地质学研究的核心内容,2020/9/14,第32页,2020/9/14,第33页,我国各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，
11、可谓世界之最。 据不完全统计，解放以来至1988年，北方煤矿井灾害性突水事故130次，淹井60次，局部淹井70次，直接经济损失30亿元以上。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。,2020/9/14,第34页,据统计，2005年我国矿难113起，死亡人数1952人，失踪人数74人，煤矿死亡人数1891人；其中突水矿难死亡人数376人，煤矿突水事故死亡人数373人。,2005年7月14日，广东省梅州市兴宁市福胜煤矿发生透水事故，16名矿工遇难；同年8月7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，123名矿工无一生还。,2020/9/14,第35页,2020/9/
12、14,第36页,2020/9/14,第37页,2005年我国矿床突水事故一览表,2020/9/14,第38页,2005年我国矿床突水事故一览表（续）,2020/9/14,第39页,在国外，如美国，其全国煤矿年均死亡人数约30人左右，澳大利亚甚至做到了2003年煤矿开采零死亡。,矿床突水所引起的突发性事故，不仅仅是经济上的损失，还有血淋淋的教训。,2020/9/14,第40页,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。仅就煤炭资源而言，目前我国北方主要的矿务局，有130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。北方岩溶地区的煤炭矿床约有150多亿
13、吨储量，铁矿床约有8亿多吨储量，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。,2020/9/14,第41页,2020/9/14,第42页,元宝山露天矿,2020/9/14,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。 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，使原有地下水环境转化位无水环境，产生供、排水矛盾。,2020/9/14,第44页,我国矿井水的资源化利用现状及发展趋势,目前
14、我国矿井水的利用途径大体上可分为：,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。包括生活饮用水、浴室洗衣房用水、锅炉用水等,2020/9/14,第45页,我国矿井水资源化利用状况及发展趋势,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,90年代全国矿井水平均利用率约为22%左右 2003年全国矿井水平均利用率为30.1% 2005年全国矿井水平均利用率为43.85%,老矿区矿井水平均利用率基本在30%以下，新矿区比较重视对矿井水的综合利
15、用，平均利用率能达到5060%左右,老矿区矿井水资源化率低于新矿区,2020/9/14,第46页,2020/9/14,第47页,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质问题。,如：地面塌陷和裂缝，地面沉降、滑坡，甚至采矿诱发地震等等,2020/9/14,第48页,地面塌陷,2020/9/14,第49页,补连塔矿2211工作面沉陷初期形成的地表裂缝,2020/9/14,第50页,在矿产资源勘察、矿山建设、开采生产之前，有必要查明其矿床水文地质条件，进行矿坑涌水量预测，提出解决方案。,投产后，随开采深度和范围增加，矿床水文地质发生变化，在采矿防水安
16、全、矿坑输干排水矿水处理等方面，提出解决方案和措施。,由此可见，在矿山勘查和开采过程中，矿床水文地质工作具有重要的意义。,2020/9/14,第51页,我国采矿生产与地下水有关的环境问题特点,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（地面积水、破坏基本农田、海水入侵）等为主； 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，生态退化问题； 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岩溶区的岩溶塌陷问题； 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续存在。,2020/9/14,第52页,主要问题,1、勘探问题：采矿的大投入与勘探的低投入，勘探的技术方法的落后。 2、理论问题：疏干量的预测等 3、体制问题：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不衔接。资金问题。地下水的供排结合问题。 4、技术问题：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。 5、矿床水
