矿区水文地质勘查类型及基本工程量

 

 

钱学溥(国土资源部)

 

 

 

  要:《矿区水文地质工程地质勘探规范》GB 12719-91和《煤、泥炭地质勘查规范》DZ/T 0215-2002分别划分了1312种矿区水文地质勘查类型,并给出了相应的工程量表。由于这种类型的划分和工程量与矿山设计的需要联系得不够紧密,以至于提交的勘探报告,往往会出现满足不了矿山设计需要的情况。我们认为,和一般矿产勘查规范一样,在满足矿山设计需要的前提下,根据所需勘查工程量的多少,矿区水文地质勘查类型也应该划分为简单、中等、复杂3种类型。文章给出了3种勘查类型和相应的工程量表。

关键词:矿区;水文地质;勘查类型;工程量

 

 

《矿区水文地质工程地质勘探规范》GB 12719-91和《煤、泥炭地质勘查规范》DZ/T 0215-2002,是矿产勘查规范中十分重要的两份规范。涉及这两份规范,每年全国提交的矿产勘查、核实以及勘查设计等有关的报告,数以百计。矿区水文地质勘查类型及其基本工程量,则是这两份规范重要的核心部分。

《矿区水文地质工程地质勘探规范》是国家矿产储量管理局,组织4个省储委办公室起草、由国家矿产储量管理局审定,1991年发布实施的。该规范,按充水水源类型划分为3类、第三类又划分为3个亚类、水文地质条件划分为3型,共组合成13种矿区水文地质勘查类型,并提出了相应的基本工程量表。

《煤、泥炭地质勘查规范》是由中国煤田地质总局起草,2002年发布实施的。该规范,按充水水源类型划分为3类、第三类又按充水方式划分为2个亚类、水文地质条件划分为3型,共组合成12种矿区水文地质勘查类型,并提出了相应的基本工程量表。

这两份规范,由于矿区水文地质勘查类型的划分和工程量,与矿山设计的需要联系得不够紧密,以至于执行这两份规范提交的勘探报告,往往会出现满足不了矿山设计需要的情况。2015年,《矿区水文地质工程地质勘探规范》修订组中国地质科学院水文地质研究所提交的报批稿,按充水水源类型划分为3个大类、第二大类又划分为3类和3个亚类、水文地质条件划分为3型,共组合成21种矿区水文地质勘查类型。按照上述的思路,当然还可以提出更多的矿区水文地质勘查类型。

我们认为,应该和所有的固体矿产勘查规范一样,矿区水文地质勘查类型也应划分为简单、中等、复杂3种类型。勘查类型划分得越多,是不是科学的水平就越高,可操作性就越强。下面,就这个问题作一些讨论:

1、首先,必须明确开展矿区水文地质勘查的目的任务,这是划分勘查类型和制定基本工程量表的基础。开展矿区水文地质勘查的目的任务,不是要查清矿区的水文地质条件,而是要满足矿山各阶段可行性评价(普查阶段概略研究、详查阶段预可行性研究、勘探阶段可行性研究)和矿山设计的需要。矿山设计最关心的问题就是:计算的矿坑涌水量及其精度级别和可信度,以及矿坑的突水危险性。

2、其次,必须明确什么是勘查类型。满足矿山设计需要,需要投入的工程量少的,就是简单的勘查类型;满足矿山设计需要,需要投入的工程量中等的,就是中等的勘查类型;满足矿山设计需要,需要投入的工程量多的,就是复杂的勘查类型。

水文地质条件和水文地质勘查类型是两个概念。水文地质条件是个多义词,有两种含义:第一种是水文地质学范畴的水文地质条件,如地下水的类型、地下水的补给径流排泄等等。对水文地质测绘来说,这种范畴的水文地质条件越复杂,每平方公里要求水文地质点的数量就越多。查明这种范畴的水文地质条件,只是矿区水文地质勘查的过程,而不是目的。第二种是矿区开采技术条件范畴的水文地质条件,开采技术条件包括水文地质条件、工程地质条件和环境地质质量。这种范畴的水文地质条件越复杂,矿山排水和防治水的任务就越繁重,矿山生产的成本也就越高。虽然含义不同,但是一般来说,开采技术条件范畴的水文地质条件的类别(简单、中等、复杂),和矿区水文地质勘查类型的类别(简单、中等、复杂)是一致的。

一种勘查类型,必须有一个对应的基本工程量表。固体矿产勘查的基本工程量是地质孔;水文地质勘查的基本工程量,就是不同类别抽水试验(单孔抽水、多孔抽水、群孔抽水)的数量。满足矿山设计需要,需要投入抽水试验工程量少的,就是简单的水文地质勘查类型;需要投入抽水试验工程量中等的,就是中等的水文地质勘查类型;需要投入抽水试验工程量多的,就是复杂的水文地质勘查类型。

3、矿产勘查规范必须简明扼要,具有很强的可操作性,执行规范提交的勘探报告必须能够满足矿山设计的需要。上述两份规范和《矿区水文地质工程地质勘探规范》修订组提交的报批稿,矿区水文地质勘查的目的任务不够明确。矿区水文地质勘查的主要目的,往往被理解为就是查明水文地质学范畴的水文地质条件。在这种情况下,一些地勘单位执行上述规范提交的勘探报告,就会出现满足不了矿山设计需要的情况。例如,据《内蒙古乌审旗纳林河矿区煤炭勘查汇编报告》,7个井田中6个井田计算的矿坑涌水量分别达到1100028000m3/d,由于采用的是简易大井法,在裘布依公式的基础上,又两次使用经验公式,其可信度只有0.3左右,因此满足不了矿山设计的需要,需要进行补充勘探计算工作。

4、为了不需要进行补充勘探计算工作,则矿产勘查工作必须选择具有勘查资格能够胜任的地勘单位,承担这项工作。普查阶段,必须充分搜集区域水文地质资料,搜集附近矿山的生产实践资料,进行矿区水文地质测绘,进行地质钻孔的简易水文地质观测等。提交的普查报告,要求定性估计矿坑涌水量的大小(小水矿床、中水矿床、大水矿床)及矿坑突水的危险性,初步认定矿区水文地质勘查类型。详查阶段,根据初步认定的水文地质勘查类型及基本工程量表,设计实施详查阶段的勘查工程。提交的详查报告,通过简易大井法等方法,初步计算矿坑涌水量并认定其精度级别和可信度、初步评价矿坑的突水危险性,进一步认定矿区水文地质勘查类型。勘探阶段,根据进一步认定的水文地质勘查类型及基本工程量表,设计实施勘探阶段的勘查工程。提交的勘探报告,要求计算矿坑涌水量并认定其精度级别和可信度、评价矿坑的突水危险性,满足矿山设计的需要。

详查报告,要求通过简易大井法等方法,初步计算矿坑涌水量并认定其精度级别和可信度,1是编写预可行性研究的需要;2是编写勘探设计的需要;3与详查报告要求计算矿产资源量的规定一致,并且符合认识论——实践、认识、再实践、再认识的原则。

5、总之,开展矿区水文地质勘查的目的,就是要满足矿山设计的需要。规范提出水文地质勘查类型和基本工程量表,目的就是指导地勘单位,合理地设计详查和勘探阶段的基本工程量,以便勘探报告计算的矿坑涌水量及认定的精度级别和可信度,以及矿坑突水危险性评价,可以满足矿山设计排水工程和设计防治水措施的需要。

我们推荐的矿区水文地质勘查类型和基本工程量表,如表1及表2所示,供参考:

 

 

1   矿区水文地质勘查类型

 

矿区水文地质

勘查类型

简单(I

中等(II

复杂(III

估计、计算矿坑涌水量(m3/d

小于5000(小水矿床)

500050000(中水矿床)

大于50000(大水矿床)

矿坑突水危险性

不会发生突水事故

可能发生突水事故

可能发生突水淹井及矿难事故

要求计算矿坑涌水量的

精度级别

D级(推断的涌水量)

C级(控制的涌水量)

B级(探明的涌水量)

要求计算矿坑涌水量的

可信度

0.20.4

0.40.6

0.60.8

计算矿坑涌水量代表性

的计算方法

泉水流量法、简易大井法、比拟法

大井法、比拟法、简易数值法

比拟法、数值法

采用主要的水文地质

参数

采用半实测的K值,采用经验公式计算的矿坑排水的R

采用实测的K值,采用反算的矿坑排水的R

采用实测并经过验证的 值及K

抽水试验的类别

单孔抽水试验

单孔及多孔抽水试验

单孔、多孔及群孔抽水试验

   

         说明: 1、进行矿区水文地质勘查的主要目的——1计算矿坑涌水量并认定其精度级别和可信度,为矿山设计排水工程提供依据。2进行矿坑突水危险性评价,为矿山设计防治水措施提供依据。

2、参考《地下水资源分类分级标准》GB 15218-94,计算的矿坑涌水量的精度级别及可信度可

分为5级:A(验证的涌水量,可信度0.80.9)B级(探明的涌水量,可信度0.60.8),

C级(控制的涌水量,0.40.6),D级(推断的涌水量,可信度0.20.4),E级(预测

的涌水量,可信度0.10.2)。

3、计算的涌水量和实测的涌水量,其中的小值除以大值,其结果就是可信度。可信度与精度数值相同;可信度与允许误差互为补数,其中精度和允许误差以百分数表示。认定矿坑涌水量可信度的方法是:在满分1.0的基础上,减去各失分项的分数。矿坑涌水量小,可信度可以低一些;矿坑涌水量大,可信度就需要高一些,否则难以满足矿山设计排水能力的需要。地下水资源量(包括矿坑涌水量)及水文地质参数,保留2位或3位有效数字。

4、矿床位于地下水水位以上,属水文地质勘查类型简单的矿床,可以不进行抽水试验。

5、矿坑水具有自流排水条件的矿床,水文地质勘查类型可以降低一个等级。

6、露天开采的矿床,水文地质勘查类型可以降低一个等级,具有特大矿坑涌水量的露天开采矿床除外。

7、在生产矿山外围延伸勘探的矿床;附近有水文地质条件近似的生产矿山的矿床,水文地质勘查类型可以降低一个等级。

8、水下开采的矿床;带压开采的矿床;存在陷落柱突水威胁的矿床,水文地质勘查类型可以提升一个等级。

9、赋存在易溶盐(如岩盐、钾石盐、光卤石等)地层中的矿床;多年冻土地区的矿床,水文地质勘查类型可以提升一个等级。

 

 

2   矿区水文地质勘查类型及各勘查阶段基本工程量表

 

项目

勘查阶段

矿区水文地质勘查类型

备注

简单

I

中等

II

复杂

III

水文地质测绘及修编

比例尺

普查

矿区水文地质测绘

11000012000

包括勘查区的范围

详查

区域水文地质图修编

1200000110000

包括勘查区所在的水文地质单元

简易水文地质观测孔占地质孔的比例(%

普查、详查

100

部分钻孔测地下水位

勘探

030

3060

6090

 

 

单孔(个)

详查

03

35

58

应考虑初步计算矿坑涌水量计算参数及突水危险性评价的需要

勘探

02

23

34

主要在先期开采地段

多孔(组)

详查

 

12

24

 

勘探

 

12

24

主要在先期开采地段

群孔(组)

勘探

 

 

1

主要在先期开采地段

地质孔测井(%

详查及勘探

020

050

080

抽水试验孔  100

电法及人工地震

详查及勘探

 

宜进行电法物探

宜进行三维地震

主要在先期开采地段

   

说明:1、普查阶段——必须充分搜集区域水文地质资料;进行矿区水文地质测绘;对地质孔进行简易水文地质观测。要求初步查明水文地质条件,定性估计矿坑涌水量的大小(小水矿床、中水矿床、大水矿床)及矿坑突水的危险性,初步认定矿床水文地质勘查类型。详查阶段——要求基本查明水文地质条件,修编区域水文地质图,对矿床的充水含水层施工单孔及多孔抽水试验,利用简易大井法等方法,初步计算矿坑涌水量。主要根据计算矿坑涌水量大小,认定矿床水文地质勘查类型(涌水量<5000m3/d,属简单类型;涌水量500050000m3/d;属中等类型,涌水量>50000m3/d属复杂类型)。勘探阶段——要求详细查明水文地质条件。1简单类型:不增加抽水孔,或增加少量单孔抽水试验;2中等类型:适当增加单孔及多孔抽水试验;3复杂类型:增加单孔、多孔及群孔抽水试验。增加上述的抽水试验,通过计算矿坑涌水量和突水危险性分析,以满足矿山设计排水工程及防治水措施的需要。

2、普查阶段必须进行矿区水文地质测绘,详查及勘探阶段没有必要进行更大比例尺的矿区水文地质测绘。区域水文地质图是选择计算矿坑涌水量方法和参数的重要依据,因此要求详查报告,必须修编提交包括勘查区完整水文地质单元的中小比例尺的区域水文地质图。

3、直接作为矿山设计依据的详查地质报告,其开采技术条件的勘查研究程度,必须达到勘探阶段的要求。

4、富水性弱及中等的含水层,抽水孔的管径不宜小于100mm,富水性强及极强的含水层,抽水孔的管径不宜小于200mm。观测孔的管径不宜小于90mm。对于不均匀的层控岩溶含水层,如我国北方的奥陶系含水层,抽水孔揭露含水层的深度不宜小于250m

5、抽水试验孔应进行物探测井,并宜配合使用井下流速仪,以确定含水层的位置、厚度及K值。

6、三维地震适宜探测断层、陷落柱和溶腔;瞬变电磁适宜探测老窑积水和烧变岩积水。

7、表2中的工程量属于推荐性的工程量,具体设计的工程量,应根据计算具有一定精度级别和可信度的矿坑涌水量、突水危险性评价的实际需要确定。

 

 

参考文献:

[1] 《固体矿产地质勘查规范总则》GB/T 13908-2002

[2] 《地下水资源分类分级标准》GB 15218-94

[3] 《矿区水文地质工程地质勘探规范》GB 12719-91

[4] 《煤、泥炭地质勘查规范》DZ/T 0215-2002

 

 

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