固体矿产勘查中的水工环工作PPT课件

固体矿产勘查中的水工环地质工作董天印2015年3月*开采技术条件固体矿产勘查中的水工环地质工作内容，在规范中列于开采技术条件之中。开采技术条件不仅包括和矿床开采有关的水文地质、工程地质、环境地质条件因素，还包括矿体的规模、数量、产状、形状、埋藏深度及分布的集中程度等地质因素，同时还包括对生产和人体有害的物质及有害气体、温度异常等因素。但水工环地质条件无疑是矿区开采技术条件的主要内容。各类规范对储量都有具体要求，一般普查必需有一“节”大致说明矿区水工环地质条件，详查/勘探报告要求有一章论述水工环地质条件。*近年来，我国矿山事故，由于开采技术条件不清造成的占65%，安全事故占30%，储量问题及越界开采近占5%。矿山安全问题主要是突水、瓦斯、塌陷三大问题。突水、塌陷都是水工环地质工作需要研究的内容。减少和防治矿山事故必须要明确矿山开采的水工环地质条件。但是，从参与的勘查和矿产储量报告评审经历看，大多地勘单位提交的勘查报告或勘查方案“开采技术条件”部分不满足要求或水平整体下降，影响了整体报告的质量和利用价值。有些甚至需要补做工作或反复修改，重新申报评审。*主要原因一是认识上重储量，轻开采技术条件；二是在工作部署上，重地质勘探，轻开采技术条件；三是在技术力量投入上，水工环地质技术人员没有得到保证；四是水工环技术人员的技术素质与相关技术要求尚有差距；五是责任意识淡薄。*交流的主要内容一、充分认识矿产地质勘查工作中水工环地质工作的重要性二、勘查工作重点三、勘查方案编制注意问题四、勘查成果编制注意问题*一、水工环地质工作的重要性1.是固体矿产勘查总则所规定的工作固体矿产勘查总则是各类固体矿产勘查工作的总纲领。规定了固体矿产地质勘查的目的任务、勘查工作、可行性评价、资源／储量估算工作等。适用于勘查工作各阶段的总体工作部署，是评审、验收勘查成果的总要求；也是各类（种）固体矿产地质勘查规范、规定、指南的总原则。总则规定的勘查工作内容包括勘查区地质、矿体地质、开采技术条件、矿石加工技术性能和综合评价等。《固体矿产资源/储量核实报告编写规定》也要求：核实报告重点核实矿层厚度、矿石质量、开采技术条件等方面。*一、水工环地质工作的重要性2.依据总则，各类（种）固体矿产地质勘查规范中也在勘查工作的各阶段对开采技术条件研究都提出了具体要求。在资源储量审批时，要求提供足够的水工环地质资料，以满足编制开采的要求。如果水工环地质资料不符合要求，则储量报告不能被批准，或降级批准另外，开采技术条件也是矿山开发利用方案、安评、环评、地灾评估、矿山建设的重要依据。*一、水工环地质工作的重要性3.中国矿业权评估师协会评估准则指导意见（CMV13051－2007）提出：“资源储量类型不仅与地质工程控制程度有关，还与地质研究程度、开采技术条件查明程度、可选冶性能研究程度等因素有关，特别是与涉及安全生产的开采技术条件有重大关系”。充分说明了查明矿区开采技术条件的重要性。*一、水工环地质工作的重要性3.是当前地质找矿工作实际需要当前地质找矿工作向攻深找盲拓展，摸底探边将常态化，大多数矿层可能位于侵蚀基准面以下，地下水问题日趋突出；随着矿层上部覆岩厚度不断加大，安全生产对围岩工程地质勘查要求不断提高。涉及到洞室（井巷）稳定、热异常、岩爆倾向、采空区、地面变形等问题。人与自然要和谐相处，对地质环境保护意识越来越强，要求越来越高。水工环地质工作者责任愈来愈大。*二、勘查工作（一）各阶段水工环地质工作的要求根据《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T13908-2002)、《矿区水文地质工程地质勘探规范》(GB12719-91)，结合工作实践，归纳总结出各个勘查阶段对水工环地质勘查工作的要求。和大家共同探讨。对工程环地质条件简单的矿区，勘查阶段可简化或合并。作为为矿山建设设计提供依据的地质勘查报告，一般要求均应达到勘探阶段的精度。*1、预查阶段 寻找的矿产与地表(下)水关系密切时，应收集、区域水文地质、工程地质资料，为开展下部工作提供设计依据。 就陕西而言，1/20万水文地质普查工作已全面完成；局部地区勘查精度达到1/5万；局部地段(水源地、矿区)勘查精度达到1/1万或更高。这些资料皆可利用。*2、普查阶段 结合矿产普查进行，大致查明工作区水文地质工程地质和环境地质条件。对已进行过区域水文地质工程地质普查的地区，其资料可直接利用或只进行针对性的补充调查，为详查工作提供依据。 对开采技术条件简单的矿床，可依据与同类型矿山开采条件的对比，对矿床开采技术条件作出评价；对水工环地质条件复杂的矿床，应进行适当的水工环地质工作，了解地下水埋藏深度、水质、水量以及近矿围岩强度等。*3、详查阶段 对矿山开采可能影响的地区(一般大于矿权区)，开展详细的水工环地质工作，基本查明矿区的水文地质工程地质和环境地质条件，为矿床初步技术经济评价、矿山总体建设规划和矿区勘探设计提供依据。 选择代表性地段对矿床充水的主要含水层及矿体围岩的物理力学性质进行实验研究，初步确定矿床充水的主(次)要含水层及其水文地质参数、矿体围岩岩体质量及主要不良层位，估算矿坑涌水量，指出影响矿床开采的主要水文地质、工程地质、环境地质问题；对矿床开采技术条件的复杂性作出评价。*4、勘探阶段 详细查明矿区水文地质工程地质条件，评价地质环境，为矿床的技术经济评价和矿山建设可行性研究和设计提供依据。 对影响矿床开采的水文地质、工程地质、环境地质问题要详细查明。通过实验，获取计算参数，计算首采区、第一开采水平的矿坑涌水量，预测下一开采水平涌水量；预测不良工程地段和问题；对矿山排水、开采区的地面变形破坏、矿山废水排放与矿渣堆放可能引起的环境地质问题作出评价；未开发过的新区，应对原生地质环境作出评价；老矿区则应对已出现的环境地质问题作出评价找出产生和形成条件，预测其发展趋势，提出治理措施。*二、勘查工作（二）水文地质工作主要任务：查明矿区水文地质条件及矿床充水因素，预测矿坑涌水量。对矿床水资源综合利用进行评价，指出供水水源方向。需要研究的问题：（1）水在哪里（地表水、老窿积水或含水层）及补给条件（降水或其它水源）；（2）水的赋存状态及水量（水类型及丰度）；（3）水与矿的相对关系；（4）水对采矿的影响及程度；（5）矿坑涌水量大小；（6）防治措施及建议；（7）矿坑水的利用及供水方向；（8）确定矿区水文地质勘探类型。*二、勘查工作（水文地质工作）需要实施的工作手段及主要内容资料收集；（地质、水文地质、气象水文等）水文地质测绘；（可和地质测绘合并进行）水文地质钻探及试验；（要有明确的勘探目的）钻孔简易水文地质观测；（水位、漏失量、孔径）钻孔、坑道水文地质编录；（岩性、空隙性、涌漏水）水动态长期观测；水样分析；水文测井；综合研究等。各项工作的工作精度（比例尺）、工作量、工作方法和主要技术要求参照规范规定。*二、矿区水文地质勘探*二、矿区水文地质勘探**二、勘查工作（三）工程地质工作主要任务：查明矿区工程地质条件，评价露天采矿场岩体质量和边坡的稳定性，或评价井巷围岩的岩体质量和稳固性，预测可能发生的主要工程地质问题。需要研究的问题（1）矿区工程地质岩组；（2）采矿活动可能遇到的岩组；（3）各岩组的力学性质；（4）软弱夹层性质；（5）露天采坑边坡稳定性或井巷围岩稳固性；（6）工程地质问题、防治措施及建议；（7）确定矿区工程地质勘探类型。*二、勘查工作（工程地质工作）主要工作手段及内容资料收集；工程地质测绘；（调查各岩组的岩性、产状、分布及工程地质特征；调查软弱夹层及各类结构面的分布、物质组成、胶结程度及组合关系；按岩组和不同构造部位进行节理裂隙统计等。）工程地质钻探；（了解岩石岩性及结构、采样，孔深宜矿体下30-50m，一孔多用。）钻孔及坑道工程地质编录；（确定岩层和矿石名称，统计与描述岩芯块度，统计节理裂隙，确定软弱夹层的位置和深度。测定岩石质量指标RQD（％）＝LP∕Lt×100％）。岩土样采集及分析；（不同工程地质岩组分层采样、控制到矿体下30-50m，块状岩类每种岩石不少于3组，层状岩类每组不少于3-5组。）综合研究等。工作量、工作方法和技术要求参照规范规定。**二、勘查工作（四）环境地质工作看几个图片。对矿山采矿可能形成的主要环境地质问题，地质灾害有一个认识。*地面塌陷破坏耕地*地裂缝地质灾害*钢厂选矿、冶炼废水直排，污染河流(2002年)民办选厂尾矿浆直排河流（2002年）甘肃金川冶炼废气污染大气环境（2001）耕地上堆浸提金破坏污染农田选矿尾矿渣直排河流采矿活动造成的污染*泥石流地质灾害及水土污染*二、勘查工作（四）环境地质工作主要任务：评述矿区的地质环境质量，预测矿床开发可能引起的主要地质环境问题，并提出防治的建议。主要研究的问题：（1）说明矿山地质环境现状（背景值）；（2）矿山地质作用与地质环境之间的相互影响；（3）研究矿山地质环境破坏的表现形式、形成机制、规律等；（4）研究地质灾害的表现形式、形成机制、发展趋势、危害程度等；（5）提出地质环境问题及地质灾害的防治对策。*二、勘查工作（环境地质工作）主要工作手段：⑴区域稳定性调查；（收集历史地震资料，调查新构造活动情况，分析其是否有活动性断裂的存在）⑵自然环境调查(建筑物类型、密度、保护区等)（3）地形地貌景观调查（4）水（土）环境调查（5）地质灾害发育现状调查（6）地温测量（一般在勘探孔中进行）（7）放射性调查*二、勘查工作（五）勘查工作常见问题1.多数项目水工环地质勘查工作量不足；2.很多项目没有真正系统的开展水工环地质测绘工作；3.部分项目水文地质钻探、坑探工作量达不到规范要求；4.动态观测缺乏，动态和气象资料不匹配；5.简易水文地质观测资料很少利用；6.钻孔岩心及坑道水文地质工程地质编录工作量少；7.收集的资料过于陈旧，综合研究缺乏等等。8.岩石力学样分析不足，分析项目不全，对软弱结构面缺乏控制；9.综合研究缺乏；10.地质环境调查评价工作凑活严重。 **二、勘查工作针对上述问题，必须强调，要实现勘查目的，为矿床开发提供有用的、符合要求的水工环地质资料，必须开展与勘查阶段相适应、与矿区水工环地质背景条件相适应的水工环地质勘查工作。*三、勘查方案编制（一）勘查方案编制重点1.明确各个勘查阶段水工环地质工作的目的任务。2.明确勘查区域及矿区水工环地质条件研究成度及存在问题，明确那些问题是本勘查阶段必须解决的。3.针对勘查区域及矿区水工环地质条件及存在问题，提出本勘查阶段总体工作部署(包括部署原则、技术路线、工作目的手段及工作量）具体工作布置、年度（阶段）工作安排。4.提出各类工作手段的方法技术要求5.水工环部分内容应与总体勘查方案融为一体。*（二）勘查方案存在的主要问题1.水工环地质工作目的任务不明确，不能确定实现工作目的需要开展的勘查工作手段及工作量；2.水工环地质背景条件表述不清楚；3.已有工作程度不清楚，对相应勘查阶段需要解决的问题不清楚；4.总体工作部署、具体工作布置、年度工作安排缺乏条理，工作手段针对性不强；5.提出的工作部署原则、技术路线、工作方法和技术要求表达任性；6.可操作性差，实施方案难以有效指导勘查工作；7.水工环地质工作内容与总体方案不能有机结合。*1.明确矿区水工环地质条件。通过总结已有水工环地质工作资料，明确现阶段水工环地质工作取得的重要认识，存在的主要问题，那些问题是必须解决的。这些背景条件都是水工环地质勘查工作部署的依据，只有达到现状清楚，问题明了，工程部署才能做到有的放矢，部署得当。(三)勘查方案必须明确的主要问题*(三)勘查方案必须明确的主要问题2.明确勘查工作部署原则、工作部署、技术路线、工作方法和技术要求等。工作部署原则是满足查明有关问题，勘查工作部署遵循的原则；技术路线是强调达到工作目备采取的技术手段、具体步骤及解决关键问题的途径等，工作部署要说明各项工作（工程）的部署及理由、目的和工作量；工作方法和技术要求重点说明各项工程如何开展及技术、精度等要求。比如：*钻孔岩芯工程地质编录方法技术要求要求详细观察和描述岩芯的岩性、颜色、结构、构造、硬度、风化程度和深度、划分各风化带线深度；详细观察岩心裂隙性质、密度、充填情况、发育深度、统计裂隙率；详细观察地下水活动情况；详细观察岩芯完整程度、描述岩芯块度、绘制岩芯块度柱状图、计算回次岩芯采取率。按钻进回次测定岩石质量指标（RQD(%)=Lp/Li×100式中：Lp-某岩组大于10cm的完整岩芯长之和（m）；Li-某岩组钻探总进尺（m）确定不同岩组rqd值的范围和平均值。*坑道水文地质工程地质编录方法技术要求要求与地质编录同时进行，自坑道口开始分别按层位、岩性详细观察和描述岩性名称、颜色、结构、构造、硬度、岩石风化程度、节理裂隙性质、密度、充填情况、统计裂隙率、岩体完整破碎程度、岩石块度形状、大小、顶壁稳定程度、变形破坏情况及地下水活动情况。绘制老窿水文地质工程地质素描图。 *3.资料收集和综合研究需要贯穿全过程。选择穿越矿区的纵横剖面开展水文地质工程地质条件研究。4.对矿坑埋深较大于500米的矿坑，《方案》应在深部巷道中部署地温、地压、岩爆倾向等勘查研究内容。(三)勘查方案必须明确的主要问题*5.查明矿山供水水源和矿坑水利用是勘探工作的目的之一，对区内可作为供水水源的水体应部署水质检测、水量监测、水动态监测等工作，为研究矿区水资源的综合利用提供资料。(三)勘查方案必须明确的主要问题*（四）勘查方案水工环部分文字结构水工环部分内容应与总体勘查方案融为一体，作为总体方案的分项内容表述，列于地质工作之后。*四、勘查成果表述重点（一）基本要求矿区水工环地质是矿地质产的组成部分，勘查成果一般应作为总报告的一章，当矿区水工环程地质内容多，或进行了专门性勘探时，可根据具体情况单独编写，与矿产地质报告同时提交。要求报告内容齐全，重点突出，依据充分，数据可靠，文字通顺，用词准确，结论明确，文图表一致，互为补充，使报告成为一个有机整体。矿区水工环地质勘查工作是矿区地质勘查工作的一部分，水工环地质工作项目宜列入地质报告勘查工作量总表中，工作成果用附件反映。*四、勘查成果表述重点（二）送审的报告常见问题 1.水工环地质工作目的任务表述不确切； 2.提供审查的技术资料不完整； 3.附图附表不规范或缺乏，图示内容问题较多； 4.水工环地质部分内容与报告不能有机结合； 5.缺少水工环地质工作质量评述或评述任性； 6.水工环地质部分内容表述不规范，与勘查资料脱节或勘查资料弃置不用；*（二）送审的报告常见问题7.水工环地质概念混用或表述混乱；比如：地下水类型与含水层、区域水文地质条件与矿区水文地质条件、地质环境与环境地质、地质环境问题与地质灾害等；8.报告复制现象普遍，前后矛盾突出；9.水工环地质条件变化预测不能紧密结合开采方案；10.勘探类型划分不准确，勘探类型综合定名不规范；11.报告结论不明确或不作结论。**四、勘查成果表述重点（三）水文地质1.区域水文地质特征简述区域地形、地貌、水文、气象特征；含(隔)水层的岩性、厚度、产状与分布；含水层的富水性及地下水的补给、径流、排泄条件。需要强调的是，区域水文地质条件表述内容应围绕与矿区地下水有关联的范围，说明水文地质单元边界条件，单元内主要的含、隔水层及其特征，相互关系（空间关系和水力联系）等，注重宏观性。说明水从哪来，到哪去，对矿区的影响等。*四、勘查成果表述重点（水文地质）2.矿区水文地质特征（1）阐明如下问题矿区在区域水文地质单元的位置，含（隔）水层水文地质特征（包括厚度、岩性、分布埋藏条件、水位及埋深、富水性及水质等）、补径排条件、地下水类型、侵蚀基准面、自然排泄标高、开掘工程底界、可能的充水因素等，确定矿区水文地质勘探类型等。*四、勘查成果表述重点（水文地质）2.矿区水文地质特征（2）报告结构①概况说明：矿区地形、地貌、地势、海拔高程，水文、气候，侵蚀基准面（最低排泄标高），最低赋矿层位、开采工程及相互关系。②含(隔)水层特征说明主要含(隔)水层岩性、厚度、分布、富水性、水位、水质，含水层间相互关系等特征。*四、勘查成果表述重点（水文地质）2.矿区水文地质特征③构造带水文地质特征④地下水的补给、径流、排泄特征（说明矿区位于区域地下水系统的位置及具体补径排条件等。）*四、勘查成果表述重点（水文地质）2.矿区水文地质特征⑤矿床充水特征说明水源（含老窿水）及与矿体关系，充水途径，充水强度。上三带示意图：Ⅰ冒落带、Ⅱ导水裂隙带、Ⅲ变形带*四、勘查成果表述重点（水文地质）2.矿区水文地质特征⑥矿坑涌水量预测（井工开采）包括：条件概化、建立水文地质模型、计算方法及计算公式确定（几种方法）、计算用水文地质参数确定、计算结果表述、计算结果评述*四、勘查成果表述重点（水文地质）* 矿井涌水量与水文地质勘查 矿山类型 多年生产的矿山 特大涌水矿山 大水矿山 中水矿山 小水矿山 矿井涌水量（m3/d） 10年以上观测资料 大于50000 5000～50000 500～5000 小于500 抽水试验的类型和数量 不需要进行抽水试验 多孔抽水试验1～5组，群孔抽水1组 多孔抽水试验1～5组 单孔抽水试验1～5孔 不一定需要进行抽水试验 涌水量的主要计算方法 作图法、数理统计 数值法、数理统计 比拟法、解析法加水均衡、 比拟法、解析法、 比拟法、解析法、泉水流量统计法*⑥矿坑涌水量预测（露天开采）露天采坑中涌水量：包括直接降落在露天采坑中的降水量和地下水涌入采坑的水量。直接降落在露天采坑中的降水量计算要考虑汇水条件和降水强度。须对多年一日最大降水量进行频率分析，计算汇入采坑中不同概率的降水量。地下水涌入采坑的水量计算同井工开采部分。*⑦矿坑涌水量预测结果评价1.说明应用参数，是实测参数、半实测参数、经验参数，可靠程度如何。比如：影响半径多是经验公式计算的结果，大井或集水廊道的影响半径，应属于经验参数，渗透系数属于半实测参数。2.说明矿井涌水量计算公式是理论公式、经验公式。3.水文地质条件是否适合选用的涌水量计算公式。4.矿井涌水量计算考虑了哪些充水因素。5.计算的结果可能偏大或偏小，理由是什么。6.矿井涌水量精度是否可以满足矿山设计的要求7.对多种计算方法的计算结果进行分析对比，推荐可供矿山建设设计利用的矿坑涌水量。*四、勘查成果表述重点（水文地质）⑧矿坑水综合利用及矿山供水解决途径、难易程度⑨确定矿区水文地质勘查类型主要考虑矿体与侵蚀基准面的相对关系、水头压力及充水条件、排水难易程度等⑩提交水文地质图和水文地质剖面图*四、勘查成果表述重点（四）工程地质1.岩组划分根据岩土体的成因、岩性组合、结构特征、力学强度、风化程度及完整程度，进行岩土体综合划分。一般分为：整体块状、层状、碎裂状、散体（参见规范附录h）。说明各岩组分布及矿山工程可能揭露的工程地质岩组。*四、勘查成果表述重点（工程地质）2.各岩组工程地质特征表述各岩组分布、岩性、厚度外，重点表述岩土体完整性、结构面特征，结构体特征、岩石力学性质及地下水影响等。对软弱层的分布、岩性、厚度、水理和物理力学性质及其对矿床开采的影响须重点表述。*四、勘查成果表述重点（工程地质）3.矿区地质构造说明矿区所在地的构造部位，主要构造线方向，划分各级结构面，并阐述各级结构面的特征、分布、产状、规模、充填情况、组合关系及优势结构面对矿床开采的影响*四、勘查成果表述重点（工程地质）4.岩体风化带与蚀变带说明岩体风化带的分带、特征及深度；说明蚀变带的性质、结构类型和分布范围。（提示：井工开采和露天开采表述内容侧重点应有差异。井工开采重点围绕矿体及围岩，露天开采重点围绕采场边坡构成。）*四、勘查成果表述重点（工程地质）5.稳定性评价①露天边坡稳定性评价根据构成边坡岩体的岩性、物理力学性质和结构面发育程度、组合关系、确定边坡类型，边坡结构，提出最终边坡角建议，根据边坡和结构面的组合关系，预测可能出现变形的地段，并提出处置建议。评价方法宜采用类比法或经验数据法*四、勘查成果表述重点（工程地质）②井巷围岩稳固性评价根据矿体及井巷围岩的工程地质特征（强度、完整性、RQD值或Z值），评述岩(矿)体的质量，对其稳固性做出评价，指出不稳定因素和可能产生的工程地质问题及其部位，提出工程措施的建议6.确定矿区工程地质勘查类型考虑岩性、力学性质、岩石质量及软弱夹层等综合因素。7.提交工程地质图和工程地质剖面图*四、勘查成果表述重点（五）环境地质1.区域稳定性评述矿区附近新构造活动情况、地震历史及历年地震情况，利用中国地震动参数区划资料，指出矿区所在地的最高地震烈度，地震加速度等，并按表对区域稳定性作出评价。* 地震基本烈度 ≤Ⅵ Ⅶ Ⅷ 区域稳地壳定性 稳定 较稳定 较不稳定四、勘查成果表述重点（环境地质）2.自然环境特征3.水环境特征4.地温场特征（用钻孔测温资料表述）垂深大于500m需要有测温资料，存在地温异常，需要有钻孔静态测温资料。*四、勘查成果表述重点（环境地质）5.矿区矿石化学组分稳定性及矿区放射性评价6.地质环境条件及地质灾害现状7.矿业活动对地质环境条件地质灾害的影响预测（依据地质环境类型、规模、分布、稳定状态、危害等进行现状评述；结合矿产开发可能产生的影响进行预测评述。评述问题：地质灾害、含水层影响或破坏、地质地貌景观影响或破坏、土地资源影响或破坏等。）*三、勘查工作（环境地质工作）采矿形成的环境地质问题*矿山地质环境问题分类* 类型划分 主要表现形式 资源毁损 土地压占与破坏、地下水含水层破坏、地质遗迹破坏、地形地貌改观等 地质灾害 崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等 环境污染 地表水污染、地下水污染、土壤污染等四、勘查成果表述重点（环境地质）8.对可能出现的问题提出对策建议。9.评价矿区地质环境类型（良好、中等、不良。或地质环境类型属于第一类、第二类、第三类等）采矿活动若有影响，一般可定为中等。10.提交矿区地质环境背景图，地质环境预测图。*四、勘查成果表述重点（六）开采技术条件综合评价遵循水文地质、工程地质、环境地质条件相统一，突出重点的原则，将矿区开采技术条的类型划分为三类九型。即开采技术条件简单的、开采技术条件中等的、开采技术条件复杂的。除开采技术条件简单的只有一类外，二、三类按主要影响因素分为四型。水文地质条件为主、工程地质条件为主，环境地质条件为主的、复合类型*四、勘查成果表述重点（七）结论地质报告总结论中必须有水工环地质条件的结论结论内容应包含：矿区主要水文地质工程地质环境地质条件的勘查结论；矿区水文地质、工程地质勘探类型，矿区地质环境类型；勘探成果能否满足规范的要求，能否作为矿山建设各相关阶段的依据；指出勘探工作中存在的主要问题和开采过程中可能出现的问题，提出下步工作的意见及防治的建设*谢谢！错误之处，敬请批评指正！*