第十一章1-3矿床水文地质学讲义(充水条件)

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1、2022-6-12022-6-11 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：苏小四2022-6-1第2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2022-6-1第3页一、矿石、矿体、矿床及矿产一、矿石、矿体、矿床及矿产二、矿体的形状及产状二、矿体的形状及产状三、矿床成因类型及其与周围含水层间的关系三、矿床成因类型及其与周围含水层间的关系四、矿床开采四、矿床开采2

2、022-6-1第4页 矿石：矿石：凡含经济上有价值和技术上可提取有用元素、化合物或凡含经济上有价值和技术上可提取有用元素、化合物或矿物的岩石。矿物的岩石。 矿体：矿体：矿石的自然堆积体。矿石的自然堆积体。 它是独立的地质体，有一定的形状、大小和产状，占有一定的它是独立的地质体，有一定的形状、大小和产状，占有一定的空间。空间。 包围矿体的无实用价值的岩石称矿体的围岩。矿体和围岩石间包围矿体的无实用价值的岩石称矿体的围岩。矿体和围岩石间的界面有清晰的也有逐渐过渡的。的界面有清晰的也有逐渐过渡的。 矿床：矿床：由成矿地质作用在地壳中形成的质和量皆符合当前经济由成矿地质作用在地壳中形成的质和量皆符合当

3、前经济技术条件，可被开采和利用的地质体总称。它由矿体和围岩组成。技术条件，可被开采和利用的地质体总称。它由矿体和围岩组成。一个矿床可由一个或多个矿体组成。一个矿床可由一个或多个矿体组成。一、矿石、矿体、矿床及矿产一、矿石、矿体、矿床及矿产2022-6-1第5页 矿体的形状，系指矿体在空间矿体的形状，系指矿体在空间的存在形态。的存在形态。 形状不同的矿体，它与周围含水形状不同的矿体，它与周围含水层层(体体)之间具有不同的接触状态，发之间具有不同的接触状态，发生不同的水力联系，使矿床具有不生不同的水力联系，使矿床具有不同的水文地质特征。同的水文地质特征。二、矿体的形状及产状二、矿体的形状及产状20

4、22-6-1第6页2022-6-1第7页 矿体的产状，是指矿体产出的地质位置和产出状态，包括矿体的产状，是指矿体产出的地质位置和产出状态，包括矿体的构造位置、形状、大小、与围岩的接触关系及其空间矿体的构造位置、形状、大小、与围岩的接触关系及其空间位置等。矿体产状，通常以矿体位置等。矿体产状，通常以矿体(层层)的走向、倾向及倾角来的走向、倾向及倾角来表示。表示。 按倾角，把矿体分成：按倾角，把矿体分成： 倾角小于倾角小于3的的水平矿体水平矿体； 3至至30的的缓倾斜矿体缓倾斜矿体； 30至至45 55的的倾斜矿体倾斜矿体； 大于大于4555的的急倾斜矿体急倾斜矿体。二、矿体的形状及产状二、矿体的

5、形状及产状2022-6-1第8页三、矿床成因类型及其与周围含水层间的关系三、矿床成因类型及其与周围含水层间的关系 (1)岩浆矿床：是指伴随地壳中岩浆活动而形成的矿床。如铬、镍、铂、金刚石、钒、饮、铜、钻、铁、磷等。该类矿床和围岩多发育有各种裂隙，故裂隙水为该类矿床的主要充水水源。 (2)伟晶岩矿床：为晶体粗大的脉状矿床，富含稀有及放射性元素，富含挥发性组分的矿物易于富集。产铍、铌及云母、水晶等。岩脉本身裂隙多较发育，故其多成为含水较丰富的裂隙水带。 2022-6-1第9页 (3)气水热液矿床：是由含水、挥发性纽分及成矿组分的气水热液，在运移中，成矿物质通道充填或交代作用所形成的矿床。 这类矿床

6、的水文地质条件复杂，多为岩溶充水矿床。接触交带矿床的围岩一侧多为岩溶水，远离接触带的矿床，则多处于岩溶水包围之中，甚至矿体本身也含水。 2022-6-1第10页 (4)风化矿床：出地壳表层风化作用形成的矿床，称风化矿床。主要产出铁、锰、铝、镍、钻、金、金刚石、磷块岩及高岭土等。按成因分为残积和坡积矿床、残余矿床、淋积矿床。其主要充水层为风化裂隙潜水层，一般水文地质条件较简单。 （5）沉积矿床：系由地表沉积作用形成的矿床。以其中富集有用物质而与一般岩相相区别。 沉积矿床所产矿种大多产量丰富，尤其是生物化学和胶体化学沉积矿床，多与碳酸盐岩共生，多具有利蓄水的构造，受岩溶水的威胁致使矿床水文地质条件

7、极为复杂国内、外大水矿床多属此类。2022-6-1第11页 （6）变质矿床：系伴随岩石变质过程，由有用元素富集而成的矿床，除产金、铀、铜、铅、锌等金属矿产外，还产滑石、石墨、石棉等非金属矿产，多数为水文地质条件简单的裂隙充水矿床。2022-6-1第12页 矿床水文地质工作是为开采矿床服务的，采矿方法的选择、矿井涌水量的大小及疏干措施的设置，均与矿区水文地质条件有关。 采用不同的开采方式和开采方法，会使矿区水文地质条件受到不同的改造，不仅会导致矿井涌水量、采矿难易程度及成本等有很大的差别，还会出现不同的环境地质问题。四、矿床开采四、矿床开采2022-6-1第13页 矿田：一个矿床的天然分布范围。

8、 矿区：划归一个矿山企业开采的范围。 井田：在一个矿山中，划归一个矿井（坑口）开采的矿体则成为井田。 矿井（坑）)是一个独立开采系统的生产单位，井田则是基本的开采单位。 由于矿井(或坑口)是独立的生产单位，所以也将从全井田中流入井巷的水称为矿井(矿坑)涌水。1 1、矿床的开采单位、矿床的开采单位2022-6-1第14页 沿倾向的长度，由于井田的范围过大，所以开采时尚需按矿体(层)的倾角和技术条件，将矿体划分为更小的单元有顺序的进行开采。 对倾斜的矿体(层)，多沿倾斜按一定标高分成若干个平行于走向的长条，称其为阶段。其上边界为阶段回风平巷，所在水平面称回风水平；下边界则为阶段运输平巷，其水平面称

9、运输水平。1 1、矿床的开采单位、矿床的开采单位2022-6-1第15页2022-6-1第16页 （1） 露天开采及露露天开采及露天矿场的构成天矿场的构成 当矿床埋藏近地表、覆盖层较薄，或开采由浅延至深部矿床的浅部矿体时、宜用露天方式开采，即从地面以较大面积直接向深处掘露天沟道、形成工作面开采矿石的方式。2 2、开采矿床的方式、开采矿床的方式 图l 露天采矿场示意剖面图1-台阶；2-台阶坡面；3-排水沟，4-矿体；5-台阶面坡角2022-6-1第17页 （2） 地下开采及开采系统的构成 应用地下开采方式开采埋藏在地下深处的矿床，就是利用适宜类型的地下巷道和不同的采矿方法从地下采出矿石。2022

10、-6-1第18页 图2 地下开采矿山井巷综合示意图 1-立井；2-斜井；3-平硐；4-暗立井；5-溜井；6-石门；7-矿门；8-矿仓；9-上山道；10-下山道；11-风井；12-岩层平巷；13-矿层平巷2022-6-1第19页2022-6-1第20页 (1)开拓。是采矿的第一步，据设计从地面到矿体开掘一系列的开拓巷道，建立运输、通风、排水和供水等工程系统。3、开采矿床的步骤、开采矿床的步骤 (2)采准。就是在已开拓的阶段或盘区中，进一步切割成采区或矿壁，为回采作准备工作；同时，作为行人、运输和通风之用。 (3)回采。是从完成采淮的采区或矿室中大量采出矿石的生产过程。2022-6-1第21页 支

11、撑采矿法，崩落采矿法支撑采矿法，崩落采矿法：支撑采矿法分天然和人工两种：天然支撑法又称矿柱法，采用保留安全矿柱（永久、暂时）的方法保持围岩稳定性，适用于围岩稳固的采区；人工支撑采矿法：是用人工支撑的方法控制地区，保护采区安全生产。 4、采矿方法、采矿方法2022-6-1第22页崩落采矿法：运用于采空区上方无城镇，地表水或无强含水层的采区，是利用顶板崩落的岩块充填采空区，控制围岩的位移，确保安全生产。崩落法是最常用的采矿方法，但它对矿床充水的威胁也最大。 充填采矿法：在基本不改变上覆地层的情况下进行开采，但成本高，大多用于城镇、道路、地表水下和顶底板有强含水层的情况下。2022-6-1第23页主