1.  

      礦區水文地質勘查類型及基本工程量

       

       

      錢學溥(國土資源部)

       

       

       

        要:《礦區水文地質工程地質勘探規范》GB 12719-91和《煤、泥炭地質勘查規范》DZ/T 0215-2002分別劃分了13、12種礦區水文地質勘查類型,并給出了相應的工程量表。由于這種類型的劃分和工程量與礦山設計的需要聯系得不夠緊密,以至于提交的勘探報告,往往會出現滿足不了礦山設計需要的情況。我們認為,和一般礦產勘查規范一樣,在滿足礦山設計需要的前提下,根據所需勘查工程量的多少,礦區水文地質勘查類型也應該劃分為簡單、中等、復雜3種類型。文章給出了3種勘查類型和相應的工程量表。

      關鍵詞:礦區;水文地質;勘查類型;工程量

       

       

      《礦區水文地質工程地質勘探規范》GB 12719-91和《煤、泥炭地質勘查規范》DZ/T 0215-2002,是礦產勘查規范中十分重要的兩份規范。涉及這兩份規范,每年全國提交的礦產勘查、核實以及勘查設計等有關的報告,數以百計。礦區水文地質勘查類型及其基本工程量,則是這兩份規范重要的核心部分。

      《礦區水文地質工程地質勘探規范》是國家礦產儲量管理局,組織4個省儲委辦公室起草、由國家礦產儲量管理局審定,1991年發布實施的。該規范,按充水水源類型劃分為3類、第三類又劃分為3個亞類、水文地質條件劃分為3型,共組合成13種礦區水文地質勘查類型,并提出了相應的基本工程量表。

      《煤、泥炭地質勘查規范》是由中國煤田地質總局起草,2002年發布實施的。該規范,按充水水源類型劃分為3類、第三類又按充水方式劃分為2個亞類、水文地質條件劃分為3型,共組合成12種礦區水文地質勘查類型,并提出了相應的基本工程量表。

      這兩份規范,由于礦區水文地質勘查類型的劃分和工程量,與礦山設計的需要聯系得不夠緊密,以至于執行這兩份規范提交的勘探報告,往往會出現滿足不了礦山設計需要的情況。2015年,《礦區水文地質工程地質勘探規范》修訂組中國地質科學院水文地質研究所提交的報批稿,按充水水源類型劃分為3個大類、第二大類又劃分為3類和3個亞類、水文地質條件劃分為3型,共組合成21種礦區水文地質勘查類型。按照上述的思路,當然還可以提出更多的礦區水文地質勘查類型。

      我們認為,應該和所有的固體礦產勘查規范一樣,礦區水文地質勘查類型也應劃分為簡單、中等、復雜3種類型??辈轭愋蛣澐值迷蕉?,是不是科學的水平就越高,可操作性就越強。下面,就這個問題作一些討論:

      1、首先,必須明確開展礦區水文地質勘查的目的任務,這是劃分勘查類型和制定基本工程量表的基礎。開展礦區水文地質勘查的目的任務,不是要查清礦區的水文地質條件,而是要滿足礦山各階段可行性評價(普查階段概略研究、詳查階段預可行性研究、勘探階段可行性研究)和礦山設計的需要。礦山設計最關心的問題就是:計算的礦坑涌水量及其精度級別和可信度,以及礦坑的突水危險性。

      2、其次,必須明確什么是勘查類型。滿足礦山設計需要,需要投入的工程量少的,就是簡單的勘查類型;滿足礦山設計需要,需要投入的工程量中等的,就是中等的勘查類型;滿足礦山設計需要,需要投入的工程量多的,就是復雜的勘查類型。

      水文地質條件和水文地質勘查類型是兩個概念。水文地質條件是個多義詞,有兩種含義:第一種是水文地質學范疇的水文地質條件,如地下水的類型、地下水的補給徑流排泄等等。對水文地質測繪來說,這種范疇的水文地質條件越復雜,每平方公里要求水文地質點的數量就越多。查明這種范疇的水文地質條件,只是礦區水文地質勘查的過程,而不是目的。第二種是礦區開采技術條件范疇的水文地質條件,開采技術條件包括水文地質條件、工程地質條件和環境地質質量。這種范疇的水文地質條件越復雜,礦山排水和防治水的任務就越繁重,礦山生產的成本也就越高。雖然含義不同,但是一般來說,開采技術條件范疇的水文地質條件的類別(簡單、中等、復雜),和礦區水文地質勘查類型的類別(簡單、中等、復雜)是一致的。

      一種勘查類型,必須有一個對應的基本工程量表。固體礦產勘查的基本工程量是地質孔;水文地質勘查的基本工程量,就是不同類別抽水試驗(單孔抽水、多孔抽水、群孔抽水)的數量。滿足礦山設計需要,需要投入抽水試驗工程量少的,就是簡單的水文地質勘查類型;需要投入抽水試驗工程量中等的,就是中等的水文地質勘查類型;需要投入抽水試驗工程量多的,就是復雜的水文地質勘查類型。

      3、礦產勘查規范必須簡明扼要,具有很強的可操作性,執行規范提交的勘探報告必須能夠滿足礦山設計的需要。上述兩份規范和《礦區水文地質工程地質勘探規范》修訂組提交的報批稿,礦區水文地質勘查的目的任務不夠明確。礦區水文地質勘查的主要目的,往往被理解為就是查明水文地質學范疇的水文地質條件。在這種情況下,一些地勘單位執行上述規范提交的勘探報告,就會出現滿足不了礦山設計需要的情況。例如,據《內蒙古烏審旗納林河礦區煤炭勘查匯編報告》,7個井田中6個井田計算的礦坑涌水量分別達到1100028000m3/d,由于采用的是簡易大井法,在裘布依公式的基礎上,又兩次使用經驗公式,其可信度只有0.3左右,因此滿足不了礦山設計的需要,需要進行補充勘探計算工作。

      4、為了不需要進行補充勘探計算工作,則礦產勘查工作必須選擇具有勘查資格能夠勝任的地勘單位,承擔這項工作。普查階段,必須充分搜集區域水文地質資料,搜集附近礦山的生產實踐資料,進行礦區水文地質測繪,進行地質鉆孔的簡易水文地質觀測等。提交的普查報告,要求定性估計礦坑涌水量的大?。ㄐ∷V床、中水礦床、大水礦床)及礦坑突水的危險性,初步認定礦區水文地質勘查類型。詳查階段,根據初步認定的水文地質勘查類型及基本工程量表,設計實施詳查階段的勘查工程。提交的詳查報告,通過簡易大井法等方法,初步計算礦坑涌水量并認定其精度級別和可信度、初步評價礦坑的突水危險性,進一步認定礦區水文地質勘查類型??碧诫A段,根據進一步認定的水文地質勘查類型及基本工程量表,設計實施勘探階段的勘查工程。提交的勘探報告,要求計算礦坑涌水量并認定其精度級別和可信度、評價礦坑的突水危險性,滿足礦山設計的需要。

      詳查報告,要求通過簡易大井法等方法,初步計算礦坑涌水量并認定其精度級別和可信度,1是編寫預可行性研究的需要;2是編寫勘探設計的需要;3與詳查報告要求計算礦產資源量的規定一致,并且符合認識論——實踐、認識、再實踐、再認識的原則。

      5、總之,開展礦區水文地質勘查的目的,就是要滿足礦山設計的需要。規范提出水文地質勘查類型和基本工程量表,目的就是指導地勘單位,合理地設計詳查和勘探階段的基本工程量,以便勘探報告計算的礦坑涌水量及認定的精度級別和可信度,以及礦坑突水危險性評價,可以滿足礦山設計排水工程和設計防治水措施的需要。

      我們推薦的礦區水文地質勘查類型和基本工程量表,如表1及表2所示,供參考:

       

       

      1   礦區水文地質勘查類型

       

      礦區水文地質

      勘查類型

      簡單(I

      中等(II

      復雜(III

      估計、計算礦坑涌水量(m3/d

      小于5000(小水礦床)

      500050000(中水礦床)

      大于50000(大水礦床)

      礦坑突水危險性

      不會發生突水事故

      可能發生突水事故

      可能發生突水淹井及礦難事故

      要求計算礦坑涌水量的

      精度級別

      D級(推斷的涌水量)

      C級(控制的涌水量)

      B級(探明的涌水量)

      要求計算礦坑涌水量的

      可信度

      0.20.4

      0.40.6

      0.60.8

      計算礦坑涌水量代表性

      的計算方法

      泉水流量法、簡易大井法、比擬法

      大井法、比擬法、簡易數值法

      比擬法、數值法

      采用主要的水文地質

      參數

      采用半實測的K值,采用經驗公式計算的礦坑排水的R

      采用實測的K值,采用反算的礦坑排水的R

      采用實測并經過驗證的 值及K

      抽水試驗的類別

      單孔抽水試驗

      單孔及多孔抽水試驗

      單孔、多孔及群孔抽水試驗

         

               說明: 1、進行礦區水文地質勘查的主要目的——1計算礦坑涌水量并認定其精度級別和可信度,為礦山設計排水工程提供依據。2進行礦坑突水危險性評價,為礦山設計防治水措施提供依據。

      2、參考《地下水資源分類分級標準》GB 15218-94,計算的礦坑涌水量的精度級別及可信度可

      分為5級:A(驗證的涌水量,可信度0.80.9),B級(探明的涌水量,可信度0.60.8),

      C級(控制的涌水量,0.40.6),D級(推斷的涌水量,可信度0.20.4),E級(預測

      的涌水量,可信度0.10.2)。

      3、計算的涌水量和實測的涌水量,其中的小值除以大值,其結果就是可信度??尚哦扰c精度數值相同;可信度與允許誤差互為補數,其中精度和允許誤差以百分數表示。認定礦坑涌水量可信度的方法是:在滿分1.0的基礎上,減去各失分項的分數。礦坑涌水量小,可信度可以低一些;礦坑涌水量大,可信度就需要高一些,否則難以滿足礦山設計排水能力的需要。地下水資源量(包括礦坑涌水量)及水文地質參數,保留2位或3位有效數字。

      4、礦床位于地下水水位以上,屬水文地質勘查類型簡單的礦床,可以不進行抽水試驗。

      5、礦坑水具有自流排水條件的礦床,水文地質勘查類型可以降低一個等級。

      6、露天開采的礦床,水文地質勘查類型可以降低一個等級,具有特大礦坑涌水量的露天開采礦床除外。

      7、在生產礦山外圍延伸勘探的礦床;附近有水文地質條件近似的生產礦山的礦床,水文地質勘查類型可以降低一個等級。

      8、水下開采的礦床;帶壓開采的礦床;存在陷落柱突水威脅的礦床,水文地質勘查類型可以提升一個等級。

      9、賦存在易溶鹽(如巖鹽、鉀石鹽、光鹵石等)地層中的礦床;多年凍土地區的礦床,水文地質勘查類型可以提升一個等級。

       

       

      2   礦區水文地質勘查類型及各勘查階段基本工程量表

       

      項目

      勘查階段

      礦區水文地質勘查類型

      備注

      簡單

      I

      中等

      II

      復雜

      III

      水文地質測繪及修編

      比例尺

      普查

      礦區水文地質測繪

      11000012000

      包括勘查區的范圍

      詳查

      區域水文地質圖修編

      1200000110000

      包括勘查區所在的水文地質單元

      簡易水文地質觀測孔占地質孔的比例(%

      普查、詳查

      100

      部分鉆孔測地下水位

      勘探

      030

      3060

      6090

       

       

      單孔(個)

      詳查

      03

      35

      58

      應考慮初步計算礦坑涌水量計算參數及突水危險性評價的需要

      勘探

      02

      23

      34

      主要在先期開采地段

      多孔(組)

      詳查

       

      12

      24

       

      勘探

       

      12

      24

      主要在先期開采地段

      群孔(組)

      勘探

       

       

      1

      主要在先期開采地段

      地質孔測井(%

      詳查及勘探

      020

      050

      080

      抽水試驗孔  100

      電法及人工地震

      詳查及勘探

       

      宜進行電法物探

      宜進行三維地震

      主要在先期開采地段

         

      說明:1、普查階段——必須充分搜集區域水文地質資料;進行礦區水文地質測繪;對地質孔進行簡易水文地質觀測。要求初步查明水文地質條件,定性估計礦坑涌水量的大?。ㄐ∷V床、中水礦床、大水礦床)及礦坑突水的危險性,初步認定礦床水文地質勘查類型。詳查階段——要求基本查明水文地質條件,修編區域水文地質圖,對礦床的充水含水層施工單孔及多孔抽水試驗,利用簡易大井法等方法,初步計算礦坑涌水量。主要根據計算礦坑涌水量大小,認定礦床水文地質勘查類型(涌水量<5000m3/d,屬簡單類型;涌水量500050000m3/d;屬中等類型,涌水量>50000m3/d屬復雜類型)??碧诫A段——要求詳細查明水文地質條件。1簡單類型:不增加抽水孔,或增加少量單孔抽水試驗;2中等類型:適當增加單孔及多孔抽水試驗;3復雜類型:增加單孔、多孔及群孔抽水試驗。增加上述的抽水試驗,通過計算礦坑涌水量和突水危險性分析,以滿足礦山設計排水工程及防治水措施的需要。

      2、普查階段必須進行礦區水文地質測繪,詳查及勘探階段沒有必要進行更大比例尺的礦區水文地質測繪。區域水文地質圖是選擇計算礦坑涌水量方法和參數的重要依據,因此要求詳查報告,必須修編提交包括勘查區完整水文地質單元的中小比例尺的區域水文地質圖。

      3、直接作為礦山設計依據的詳查地質報告,其開采技術條件的勘查研究程度,必須達到勘探階段的要求。

      4、富水性弱及中等的含水層,抽水孔的管徑不宜小于100mm,富水性強及極強的含水層,抽水孔的管徑不宜小于200mm。觀測孔的管徑不宜小于90mm。對于不均勻的層控巖溶含水層,如我國北方的奧陶系含水層,抽水孔揭露含水層的深度不宜小于250m。

      5、抽水試驗孔應進行物探測井,并宜配合使用井下流速儀,以確定含水層的位置、厚度及K值。

      6、三維地震適宜探測斷層、陷落柱和溶腔;瞬變電磁適宜探測老窯積水和燒變巖積水。

      7、表2中的工程量屬于推薦性的工程量,具體設計的工程量,應根據計算具有一定精度級別和可信度的礦坑涌水量、突水危險性評價的實際需要確定。

       

       

      參考文獻:

      [1] 《固體礦產地質勘查規范總則》GB/T 13908-2002

      [2] 《地下水資源分類分級標準》GB 15218-94

      [3] 《礦區水文地質工程地質勘探規范》GB 12719-91

      [4] 《煤、泥炭地質勘查規范》DZ/T 0215-2002

       

       

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