矿床水文地质学讲义引言课件

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2023/7/24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2023/7/24第4页一、矿业发展与水文地质工作2023/7/24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。2023/7/24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。2023/7/24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。

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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。2023/7/24第9页2023/7/24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。

2023/7/24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

2023/7/24第12页2023/7/24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挑战2023/7/24第14页二、我国矿床水文地质工作概述2023/7/24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。2023/7/24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”

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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。提升水桶用的辘轳复原模型当年采矿用的工具--木撮瓢2023/7/24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”

2023/7/24第19页建国初期60年代～文革后

改革开放以来

建国以来我国矿床水文地质事业2023/7/24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》。2023/7/24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。

77－78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个重点岩溶充水矿山水文地质工程地质回访调查工作。2023/7/24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。2023/7/24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2023/7/24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2023/7/24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水文地质2023/7/24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。2023/7/24第28页自然状态下矿床和

围岩中赋存的水矿床充水开采时进入井巷形成矿井涌水充水水源矿井涌水充水通道影响充水的其他因素矿床充水条件2023/7/24第29页2023/7/24第30页矿床水文地质研究基本内容：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产生的水文地质及环境地质问题或灾害矿井水资源的合理开发利用，实现矿区供、排水的科学结合2023/7/24第31页当前矿床水文地质学研究的核心内容矿床充水与安全生产的关系疏干排水与区域水资源的关系疏干排水与生态环境的关系2023/7/24第32页矿床充水与安全生产的关系2023/7/24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，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。2023/7/24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。2023/7/24第35页2023/7/24第36页2023/7/24第37页时间事故地点、单位性质死亡人数失踪人数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162005年我国矿床突水事故一览表

2023/7/24第38页时间事故地点、单位性质死亡人数失踪人数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376312005年我国矿床突水事故一览表（续）2023/7/24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。2023/7/24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。2023/7/24第41页疏干排水与区域水资源的关系2023/7/24第42页元宝山露天矿2023/7/24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。2023/7/24第44页我国矿井水的资源化利用现状及发展趋势

目前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2023/7/24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用，平均利用率能达到50—60%左右老矿区矿井水资源化率低于新矿区2023/7/24第46页疏干排水与生态环境的关系2023/7/24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2023/7/24第48页地面

塌陷2023/7/24第49页补连塔矿2211工作面沉陷初期形成的地表裂缝2023/7/24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。

2023/7/24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