分层抽水(或压水)对确定双层水位矿床具有重要意义

2020-11-22 16:21:05 字数 5180 阅读 7558

1楼:中地数媒

到目前为止,我国所有矿床水文

地质勘探报告都是按照传统水文地质勘探方法进行勘探并编写的,尚无一例水文地质报告是在双层水位流理论指导下完成的。所提供的资料也均为传统水文地质学所要求的资料。因为,所有的水文地质勘探规程、规定和规范都是以传统水文地质理论为指导思想和基本理论编写的,无一例有关双层水位流矿床勘探报告的规范、规程和规定。

这种状况对于双层水位矿床水文地质学的推广,普及与应用十分不利。为了利用双层水位流就把原先早已做好了的各种水文地质报告推倒作废,重新再作一套,按照双层水位流理论重新编写报告,显然是不可能的,既不需要也无必要,时间也不允许。因此,如果依据现在已经早已获得的传统水文地质资料可以判断出矿床是否属于双层水位矿床,属于哪一种类型的双层水位矿床?

双层水位能否在矿床防治水过程中被利用?如何利用,其价值如何?那将对双层水位矿床的(实际上很多只是未被发现和利用而已)推广和应用会有极大的价值和意义。

前面已经介绍了很多方法,地质法、压水法和抽水方法等,这些方法对于发现和利用双层水位矿床无疑是极为重要的方法和手段。但那必须从头再来,需要重新补做大量工作,那样做势必要花费很大的财力和精力,有些情况下也并无必要。例如,山东侯庄矿床,自1957年至1977年的20年勘探工作期间,先后三进三出,提交过三个不同程度的水文地质报告,提交的矿坑涌水量一次比一次减少。

矿坑涌水量从第一次的23.6万t/d,到第二次的10万t/d,再到第三次为4.5万t/d。

实际上采矿后的实际矿坑排水量不足1万t/d。矿坑实际涌水量与报告**的涌水量(第三次)相比,相差五倍之多。变化所以如此之大,除了水文地质工作者对矿床水文条件认识上的差别外,主要原因是最终认识到该矿床是双层水位矿床,并且采取了以双层水位流理论为指导思想的深层局部疏干防治水方法,否则,不可能取得现在这样好的效果。

金岭各矿床开发前期,根据传统水文地质报告提供的分层抽水试验资料初步认为,矿床内可能具有双层水位流(表6-4)。因为从分层抽水孔的抽水结果知,灰岩的渗透性具有明显的形成双层水位的结构特征。即含水层的渗透性或者具有“大—小—中”的三元结构(如表6-4中的5号孔),或者具有从“大逐渐变小”的模式(如2号孔)。

仅据表6-4所列出的部分钻孔资料,尚无确认矿床内存在双层水位的把握,更无法知道形成双层水位的深度在什么位置,其可利用价值有多大?当时很难作出结论。为了解决这些问题,又在基建初期进行了第四次专门水文地质勘探——专门双层水位地质勘察,最终才确认矿床具有双层水位流现象。

第四次双层水位专门水文地质勘察并不是一次从头开始的地质勘察,它是结合基建初期储量升级的地质勘探钻孔,对矿体顶板局部范围内的灰岩含水层进行专门压水试验。压水试验只是在首采地段进行,试验段全部设计在矿体顶板以上,共15个压水孔,128段次,其中仅有25段次257.44m透水,仅占总段长的19.

6%,其余各段均为不透水段(见表1-12)。

表6-4 金岭各矿床钻孔抽水试验结果

续表据此断定,侯庄矿床内具备形成双层水位的水文地质条件并最终采取了深层局部疏干方案。

事实上,金岭铁矿其他各个矿床在传统的水文地质报告中都存在着类似的情况(表6-4),虽然未采用专门压水试验,但最终的生产实践证明,各个矿床都存在着产生双层水位流的条件,矿山基本都采取了深层局部疏干方法,并且也都获得了成功(召口、侯庄、铁山和北金召等都是如此)。这是否可以说,在矿床开发初期,根据地质部门提供的依据传统水文地质方法获得的某些资料,可以对矿床内是否具有双层水位流作出初步判断。也就是说,传统水文地质报告提供的地质和水文地质资料,对于认识双层水位矿床仍然具有重要意义。

这一点,对突变型双层水位矿床尤其重要,有时只根据传统地质和水文地质报告资料,就可以断定是否属突变型双层水位矿床和能否利用深层局部疏干方法。因此,可以得出如下经验:

(1)不管传统方法早已求得的水文地质资料是压水试验还是抽水试验资料,只要在同一钻孔或同一剖面上具有一个或几个双层水位模式(v式、l式或x式),那么,理论上该矿床就应属双层水位矿床,就具有产生双层水位的条件。

(2)矿床内含水层的厚度只要足够大,则产生的双层水位流就可能有被矿床防治水利用的价值,否则,其意义不大。比如,如果产生双层水位弱含水层的厚度很薄或很浅或者距离矿体很近,矿床开采方法或者采取露天法,或者采取顶板崩落法,那么,产生双层水位的弱透水层将会被破坏或崩落掉,这样的双层水位当然无实际意义。

水文地质方法

2楼:中地数媒

双层水位矿床的研究,必须从矿床水文地质和水文地质测绘开始。这是最基本和最常用的方法。

水文地质测绘的内容和方法基本与一般的水文地质测绘相同,只是要结合矿床充水特点,把研究重点放在矿体周围的顶、底板和隔水层上,而不是隔水层以外的强含水层上(不是不研究,只是不为重点)。重点搞清隔水层的分布范围、厚度、隔水性能以及与矿体的关系等,特别要加强岩溶裂隙充水矿床中巨厚碳酸盐岩水文地质分层的研究工作。

比如华北地区奥陶纪马家沟组灰岩含水层,厚达600~800m,其岩性和透水性在剖面上的变化很大,有的层段透水性很好(如o2m2,o2m4,o2m6等),有的层段透水性较差(如o2m1,o2m3等)。实质上,有时可以将这些透水性较差的层段按突变型双层水位矿床来处理。奥陶纪灰岩中相对隔水层段能否成功地作为突变型双层水位矿床中的隔水层来利用,主要看其厚度和隔水能力的大小以及与矿体的相互关系。

因此,应该把奥陶纪灰岩含水层中的相对隔水层(o2m1,o2m3)作为双层水位矿床的重点研究对象,而不是把透水性较好的层段(如o2m2,o2m4,o2m6)作为研究重点。

断裂构造在水文地质研究中具有特殊意义。一条大的断裂常常使其两侧地层岩性和地貌特征等产生很大差别,容易形成不同水文地质单元的分界线,或成为同一水文地质单元的补给径流或排泄区的分区边界。因此,加强对断层的性质、产状、走向以及断层上下盘岩性、透水性及断层本身阻水性和透水性的研究,对判定双层水位矿床具有特殊意义。

侵入岩大都是顺构造薄弱面或顺层侵入,本身往往会构成一定的隔水层(体)。因此,查明侵入岩体的产状、规模、形态及其分布范围,对于判定双层水位矿床同样具有重要意义。侵入规模较大的侵入岩体、岩床、岩墙等,往往会成为地下水径流的天然屏障,形成特殊的地下水文现象。

比如金岭铁矿召口矿床,就是因为奥陶纪马家沟组灰岩中侵入了闪长岩床,使其分成上、下两个含水层段,成为典型的突变型双层水位矿床。

综上所述,利用传统水文地质学常规的地质和水文地质手段,充分利用各种地质和水文地质资料,做好基本的岩性鉴定、地质分层、溶隙统计和简易水文地质观测等(如水位、水温,冲洗液消耗及钻进过程中的掉钻、涌水、漏水现象等),利用常规的地质和水文地质方法,对所获得的资料进行及时的系统整理,按照统一格式,绘制成钻孔水文地质柱状图和水文地质剖面图,配合各种物探手段(如电测、热测、放射性测量、声波控测等)综合分析,对于判定矿床是否存在双层水位都是一些最基本的基础资料。对于突变型双层水位矿床来说尤为重要,一般情况下,只根据这些资料便可以做出正确的判断。

双层水位矿床勘探钻孔的处理方法

3楼:中地数媒

在传统的地质及水文地质勘探规范中,勘探钻孔除了个别另有它用之外(观测孔、抽水孔等),一般均要求封孔。封孔位置一般强调两个位置,一个是第四系底板以下20米,另一个是矿体顶板以上20米,除此以外,未做其他规定。这种规定对双层水位矿床来说,显然是不适宜的,因为,规定没有考虑双层水位的存在,按这样的规定对勘探钻孔进行封孔,即使封孔质量很好,原始的双层水位条件也会遭到严重破坏,这对双层水位矿床条件显然构成了一定影响和威胁。

为了消除勘探钻孔对双层水位矿床造成的影响和隐患,希望今后对双层水位矿床中的勘探钻孔必须进行全孔封孔。封孔材料应采用(r≥32.5)纯水泥浆液,掺加一定比例的速凝剂,用钻杆自下而上逐层封堵,每封一段应实测其井深,直至孔口全部封闭。

封孔资料应作详细,准确,可靠记录,并提交生产单位备用。

突变型双层水位矿床中的两种双层水位模式

4楼:中地数媒

突变型双层水位矿床包括两种双层水位模式——v型双层水位模式和l型双层水位模式。因此,突变型双层水位矿床的疏干工程,并不是设置在任何位置都可以产生双层水位,而是有一定条件的,即必须设置在v型模式的相对隔水层的下部,并保证疏干钻孔不打穿相对隔水层;在l模式中,必须设置在l模式的突然增大部分,否则,也不会形成双层水位现象。

地**水是另外一种形式的突变型双层水位。它是在相对隔水层成直立状展布时产生的一种突变型双层水位现象。无论在自然界还是矿山防治水过程中都能见到。

比如,天然状态下,淄河矿区南部黄鹿井——葫芦台断层两侧,地下水位差高达20~40m,这是一个典型的天然的地**水实例。山东金岭矿区铁山矿床六矿体f3断层两侧,虽然天然状态下并没有产生明显的地**水,但是经过矿床疏干排水后,f3断层两侧的水位和水量都可以分别单独实施疏干放水,单独调控,单独进行。在f3任何一侧进行疏干放水,另一侧的水量和水位基本保持不变,形成地**水现象。

因此,实际工作中可以根据采矿工程的需要,单独疏干f3断层任意一侧的灰岩地下水,而不必同时疏干另一侧的灰岩地下水,同样收到了深层局部疏干的良好效果。因为这样只会疏干出f3断层一侧的地下水量,仅有f3断层一侧的灰岩水位降到矿体以下,而另一侧的水位基本不下降。因而,疏干出的水量也很小,完全能够满足采矿工程的需要。

从而,可以大幅减少矿坑疏干排水量,降低采矿成本,减缓疏干对地下水环境的影响。

矿床水文地质类型

5楼:中地数媒

根据矿床充水条件划分的矿床类型,称矿床水文地质类型。矿床水文地质类型的划分,是对矿床水文地质条件及其与采矿活动相互关系的高度概括。其目的是为了指导矿床水文地质调查、制定防治水方案和矿区水资源利用的综合调控。

而双层水位矿床的水文地质类型划分,则主要针对双层水位的形成原因和存在形式不同,在一般矿床水文地质类型的基础上再划分出两个亚类——突变型双层水位矿床和渐变型双层水位矿床。

中国地质大学沈继方教授等主编的《矿床水文地质学》,在前人分类方案的基础上,充分考虑了3种不同空隙类型(孔隙、裂隙、岩溶)和主要充水岩层和矿层的不同接触关系(顶板、底板、直接接触、间接接触)以及矿床开采时水文地质条件的复杂程度(简单、中等、复杂),归纳出表3-1的分类方案。

表3-1 一般固体矿床水文地质分类

这个分类方案充分突出了矿床充水条件的主导因素,揭示了矿床水文地质的主要问题,概念明确,形式简单,便于记忆,被广大矿床水文地质工作者所广泛采用。

20世纪末作者提出双层水位矿床的新概念。所谓双层水位矿床,就是矿床充水岩层中不仅存在双层水位现象,而且这种双层水位现象能够在矿床防治水方案中被利用,并最终取得良好经济效益和社会效益的矿床。

双层水位矿床是表3-1中的亚类。但由于各个双层水位矿床产生双层水位的原因和形式不同,矿体赋存空间的位置与产生双层水位埋深的不同,为了矿山生产实际和编制防治水方案的需要,有必要对双层水位矿床作进一步分类,以便于在矿山设计和生产过程中,更加灵活地掌握和运用。为此,作者将双层水位矿床分成突变型双层水位矿床和渐变型双层水位矿床两个亚类。