试论辽宁西部碳酸盐岩及碎屑岩的含水系统与富水结构

辽宁西部碳酸盐岩和碎屑岩的充水空间皆以次生空隙为主,其发育程度与分布受岩性层组和地质构造的综合控制。按综合控制条件,本区划分有富水结构、导水结构和阻水结构三类水文地质结构。在一个水文地质单元中,上述三类水文地质结构常组成一个具有特定排列、成生联系和水力联系的整体,本文称为含水系统。区内碳酸盐岩可划分出软硬相间可溶性岩组褶皱构造裂隙—岩溶含水系统、软硬相间可溶性岩组断裂—岩溶含水系统和层状弱面可溶性硬脆岩组断裂—岩溶含水系统三类,富水结构和导水结构的钻孔涌水量分别为500—5000m~3/d和10—150m~3/d。碎屑岩可划分出层状弱面软质岩组褶皱构造裂隙含水系统和层状弱面软塑岩组褶皱构造裂隙含水系统两类,富水结构和导水结构的钻孔涌水量分别为500—3000m~3/d和10—100m~3/d。     

山东省苍山县土山铁矿矿床水文地质特征

苍山县土山地区赋存沉积变质型铁矿,是以裂隙岩溶为主的水文地质条件中等的充水矿床。该文详细论述了土山铁矿床的水文地质特征,划分了矿床主要含水岩组,对其充水条件进行了分析。确定水文地质单元边界条件模型,采用水平坑道涌水量计算公式对坑道各水平涌水量预测。为铁矿设计和开采提供了较为详尽的技术资料。     

隐伏铁矿矿井充水机理分析与防治水措施

会宝岭铁矿床为鲁西南地区大型沉积变质岩型铁矿床,矿井深部涌水量大、排水成本高、对安全生产构成了威胁。本文依托会宝岭铁矿水文地质调查、水文地质钻探、抽水及放水试验等水文地质资料,对各含水层的富水性特征、水化学特征、出水点水压特征进行分析,查明了矿井充水类型、充水水源和导水通道等充水机理。矿床充水类型为坑道揭露断层破碎带及其次生的张性裂隙带充水和封闭不良钻孔充水;充水水源主要来源于盖层水;导水通道为封闭不良钻孔与F3等断层破碎带。针对断层破碎带及张性裂隙提出了工作面超前探水、工作面预注浆、壁后注浆以及补给源疏干排水相结合的防治水措施;针对封闭不良钻孔提出了孔底点注浆、分段泄压注浆、截水墙注浆等注浆止水措施。各措施已应用于本矿山并取得了较好的治水效果。     

山东省莱州市三山岛金矿床充水因素分析及涌水量预测

三山岛金矿床属于典型的破碎带蚀变岩型金矿,随着开采深度的加深,涌水量不断增大。该文采用水文地质调查、地下水动态观测、水文地质试验、水样分析与测试等手段,查明了矿床水文地质条件,分析了充水因素,认为随着开采水平的加深,深部构造裂隙水逐渐成为深部矿坑充水的直接补给来源,且开采水平越深,深部构造裂隙水的贡献率越高。结合矿区实际涌水量,采用地下水流数值模型对不同开采水平进行了涌水量预测,预测-780 m开采水平矿坑涌水量为54 155 m3/d,-870m开采水平矿坑涌水量为66 611 m3/d,-960 m开采水平矿坑涌水量为82 387m3/d,该结果可作为矿山制定防水、治水方案的依据。     

湖南省醴陵市肖家山金矿区水文地质特征分析

本文在肖家山金矿区详查地质工作取得的水文数据和认识的基础上,对矿区水文地质特征进行了全面分析总结,认为矿区属于以大气降水经风化裂隙含水层、老窿沟通渗入为主的简单偏中等的裂隙老窿充水矿床;采用大井法预测未来矿山开采初期矿坑涌水量为550.9 m~3/d。     

烟台市水文地质条件与含水层电性特征分析

在前人取得的水文地质资料的基础上,以水文地质调查、物探勘查、综合分析研究为手段,对烟台市水文地质条件进行了详细的分析研究,根据含水层岩性及地下水类型将研究区划分为松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组、碳酸盐岩类岩溶含水岩组、喷出岩类孔洞裂隙含水岩组和岩浆岩、变质岩类裂隙含水岩组。依据地形地貌及岩性构造差异,将研究区划分为山地丘陵和滨海平原2个典型区,分别描述地下水的补给、径流、排泄条件。含水岩组的电性特征与地下水的赋存介质有关,根据赋存介质的不同将研究区地下水类型分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三类,并分别总结其电性特征。该文对烟台市含水岩组进行划分,总结不同含水层电性特征,为水资源的进一步开发利用提供科学依据。     

山东省平邑县唐家崖石膏矿区东段水文地质特征分析

唐家崖矿区地处平邑凹陷的中偏西南部,石膏矿床为一中型内陆湖相沉积矿床。该文分析了矿床的水文地质条件和含水岩组及隔水岩组的含水特征。通过对充水因素的分析,根据边界条件确定了水文地质模型,选取了大井法预测矿坑的涌水量。并在此基础上确定了矿区的水文地质条件属中等类型。     

山东省郗山稀土矿矿区西部水文地质条件分析

通过地球物理勘探、水文地质调查、钻孔和抽水试验,结合区域水文、气象和地质等资料,对矿区西部的水文地质条件有了初步认识。区内将含水岩层划分为松散岩类孔隙含水岩层和岩浆岩类裂隙含水岩层;选用“大井法”与“比拟法”相对比,以“大井法”为主对矿坑涌水量进行了预测;通过水质分析结果,认为自然条件下微山湖地表水体对矿坑充水无补给作用。     

岩溶大水矿山暗河型导水通道探查与治理技术研究

对于很多可溶岩地区的矿山而言,采矿过程中往往面临井下突涌水问题,对矿山安全生产和作业人员生命安全造成严重威胁。部分岩溶大水矿山受地层岩性、产状及构造带发育特征等综合影响,往往存在主要的地下水补给通道,发育规模较大且集中的即为暗河型导水通道。通过采用地面物探、钻探勘察、超声测井及连通试验综合探查技术,有效查明某矿F_4断层下盘发育的主要导水通道的分布范围,同时利用地面钻孔投料和注浆技术进行了封堵,彻底切断了矿坑-30m水仓揭露涌水点与区域强岩溶地下含水层的水力联系,大幅减少矿坑排水量。研究成果对于指导类似条件岩溶矿山的涌水治理具有借鉴意义。     

山东省苍山县小阎庄铁矿矿区东部水文地质特征研究

通过地球物理勘探、水文地质调查、钻孔和抽水试验,结合区域水文、气象、地质和水文地质等资料,求得了矿体上部盖层裂隙岩溶水水文地质参数,且对裂隙岩溶水水量进行了计算;以"大井法"为主对矿坑涌水量进行了预测,基本查明了矿区东部的水文地质特征;阐述自然条件下裂隙岩溶水对基岩裂隙水的补给微弱;当水动力条件发生改变时,易造成盖层裂隙岩溶水下渗溃入坑道,对下部矿体的开采将产生较大威胁。     

示踪实验在湾潭隧道涌水突泥判别中的应用

以宜来高速湾潭隧道为研究对象, 通过现场调查、地下水示踪实验、地下水流量监测, 以及采用大气降雨入渗法计算隧道的平均涌水量和丰水期涌水量, 同时采用RFPA渗流软件对隧道涌突水的可能性进行判别。现场调查及示踪试验结果显示湾潭隧道岩溶管道为多支, 混合型岩溶管道, 水文地质条件复杂, 丰水期涌水量约为平均隧道涌水量的4.6倍。数值模拟结果表明, 隧道涌水突泥破坏要历经裂隙萌生、裂隙扩展、裂隙进一步扩展、贯通破坏阶段。同时当岩溶管道处的过水流量达到初始值(37 248 m3/d)约2.7~3.5倍之间时便可出现涌水突泥破坏, 也即出水口2流量达到10 000~13 000 m3/d时, 湾潭隧道具有极高的涌水突泥风险。      

矿山开采对鹏山水源地影响分析

鹏山水源地开采松散岩类孔隙水和裂隙岩溶水,是莱芜市重要的饮用水水源地,潘西煤矿扩界开采可能对其造成影响。该文从水源地地下水的补径排条件、水文地质边界等多方面考虑,根据地下水动态观测结果,得出水源地和扩采区处于不同的水文地质单元、地貌单元,认为潘西煤矿扩界开采对水源地影响较小。     

万福矿井充水水源分析及矿井涌水量预计

通过对井田水文地质特征及矿井充水因素的分析,认为矿井的主要充水水源为3煤层顶底板砂岩裂隙含水层及三灰岩溶裂隙含水层。采用"大井法"对矿井涌水量进行了预算,确定矿井的正常涌水量为279 m3/h,预算结果为矿井的设计提供了科学依据。     

峡口隧道间歇性岩溶涌突水过程及来源解析

岩溶涌突水问题勘察与防治一直是隧道工程建设面临的难题。峡口隧道有着较长的岩溶涌突水历史,为了查明间歇性涌突水来源,探究岩溶水系统结构对涌突水过程的控制作用,综合利用水文地质调查、水文学和水文地球化学等方法对涌突水来源和过程进行了识别与分析。结果表明:在研究区孟家陵一带存在地下水分水岭,北部和南部的地下水分别向响龙洞和峡口洞排泄。在集中涌水事件中,次涌水总量与次降雨量具有显著的线性正相关关系,集中涌水与4条盲沟排水在水文地球化学特征上具有同源性,均来自于隧道北部的岩溶水;在隧道稳定排水期间,右洞北侧盲沟主要排泄隧道北部的岩溶水,其他3处盲沟排水则主要来源于碎屑岩裂隙水;集中涌水点位于峡口岩溶水系统的饱水带附近,强降雨导致隧道上方整体处于充水状态,涌水点截断了岩溶通道的快速流而发生涌突水,并且混合了小比例的基流。在岩溶涌突水问题研究中,综合利用多技术方法和多信息渠道验证可提高涌突水来源分析的准确性。      

黄陵背斜东北翼岩溶水系统特征及其对引调水隧洞工程的影响

陵背斜东北翼地层以碳酸盐岩和碎屑岩相间的组合形式出现,碳酸盐岩分布区岩溶发育强烈,岩溶突涌水是该区地下工程建设的重要影响因素。以某重大引调水工程黄陵背斜段为研究对象,综合采用岩溶水文地质调查、示踪试验、水文地球化学等多种方法对研究区岩溶水系统特征及隧洞突涌水条件进行了识别和分析。结果表明:区内存在4个子含水系统,垂向上构成了透水性强-弱相间的结构,发育了浅部快速循环、中间快速循环和深部慢速循环的多级水流系统,断裂构成各子含水系统间发生水力交换的垂向通道。工程输水隧洞主体在深部灯影组(Z₂dn)和天河板组-石龙洞组(∈₁t+sl)子含水系统中穿越,岩溶发育总体较弱,但在穿越店垭断裂时存在导通上部娄山关组-南津关组(∈₃l-O₁n)强岩溶子含水系统而发生较大规模高压突涌水的可能。施工支洞穿越∈₃l-O₁n子含水系统中白龙洞水流系统的排泄区,遭遇管道式突涌水事故的风险高。多种水文地质方法的联合解译可提高识别岩溶水系统特征和突涌水条件的精度。      

基于地下水流系统理论的岩溶隧道涌突水来源及路径分析

双龙洞是国家重点风景名胜区，拟建金华山隧道位于浙江省金华市双龙洞景区北东向约12 km处，金华山隧道的开挖将可能导致双龙洞景区岩溶水的疏干，同时隧道也可能遭受岩溶涌突水的安全隐患。基于地下水流系统理论，结合研究区水文地质条件调查成果，岩溶地下水流系统的划分，隧道出口段关键岩溶分布区地质结构的分析，以及水文地球化学测试分析结果，对双龙洞与隧址区之间各岩溶地下水流系统间的水力联系及涌突水可能性进行了分析。结果表明，隧道出口段开挖若揭露至其所处岩溶含水层并进行排水，影响的只是周边有限的岩溶水及裂隙水，不会直接连通研究区西侧大规模岩溶地下水流系统；隧道施工和运行期间对双龙洞景区的岩溶水基本不会产生影响，同时双龙洞岩溶水也不会对隧道出口段形成直接的涌突水威胁。在岩溶区隧道涌突水来源的研究中，基于地下水流系统理论合理划分岩溶地下水流系统并分析各系统间水力联系，是分析涌突水来源及防范涌突水灾害的必要前提。      

南梁煤矿多煤层开采地下水系统演化规律

煤层开采对所在矿区地下水系统有着重要影响。以往研究单煤层开采对地下水系统的影响较多，而对多煤层的影响研究甚少，特别对于我国西部缺水矿区。以南梁煤矿为例，运用地下水系统演化理论和岩石力学模拟等，对该矿井水文地质结构、矿井涌水变化规律、矿井地下水流场演变、矿井地下水化学成分变化等方面进行了综合分析研究，重构了多煤层开采条件下南梁矿井地下水系统流动模型，初步揭示了矿井水化学成分的演化机理。研究结果表明，2-2煤单煤层开采时，顶板导裂带的最大发育高度为42.1 m，而2-2和3-1煤层重复开采时则增大为83.1 m，相应地应力、位移、塑性区范围后者也比前者增大许多。这揭示出多煤层重复采动明显增大了顶板导裂带的发育高度，加剧了矿井水文地质结构变异，进一步地，导水裂隙带改变了天然地下水渗流路径，沟通了不同含水层之间的水力联系，增强了地下水流动速度和水文地球化学作用，整体扩大了地下水流动系统的规模，从降雨入渗→导裂带渗流→各煤层涌水→井底水仓排水构成了一个自然-人工复合地下水流动模式。研究成果可以为南梁煤矿的矿井水害防治及水资源高效利用提供科学依据，也为类似矿区提供研究参考。