水文地质与工程地质勘查技术规范(水文地质工程地质勘察规范)
来源:网络整理时间:2023-04-03 11:04 次
今天给各位分享水文地质与工程地质勘查技术规范的知识,其中也会对水文地质工程地质勘察规范进行解释,希望能解决您的问题。如果您还有什么问题都可以提问给中职招生通,我们会为你详细的解答你的问题。
固体矿床开采技术条件问题讨论宾德智
作者简介:宾德智,原国家矿产储量管理局高级工程师,矿产储量评估师。
固体矿产(金属、非金属、煤矿等)投入开发利用均涉及开采技术条件复杂与否的问题,也是固体矿床勘查工作必须清楚回答的一个问题。这里所说的矿床开采技术条件,是指决定和影响矿床开采的水文地质、工程地质、环境地质条件和问题,在固体矿产勘查规范总则中将其统一归并为矿床开采技术条件,笔者就此结合当前固体矿床勘查及成果编制中涉及的一些问题谈点看法,供讨论。
1 矿床水文地质条件及勘查中应查明的主要水文地质问题
矿床水文地质条件是指直接或间接影响矿床开采的地下水的分布、赋存条件、补给来源、水的物理性质与化学组分,不同含(隔)水层的含水性、渗透性及其相互水力联系的密切程度,地下水对矿床开采的不利影响及其防治,地下水资源的综合利用条件等。矿床水文地质勘查的基本任务是查明矿床的水文地质条件、矿床的充水因素、主要矿床水文地质问题及防治,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。具体内容包括以下几方面。
(1)研究矿床的区域水文地质条件,矿区所处水文地质单元位置,地下水的补给、径流、排泄条件,区域地下水对矿区地下水的补给途径。
(2)查明矿区含(隔)水层的岩性、厚度、产状、分布、含水层的富水性,矿床顶板隔水层的稳定性。着重查明矿床主要充水含水层的富水性、渗透性、水位、水质、水温、动态变化及地下水径流场的基本特征,确定矿区水文地质边界。
依据矿床主要充水含水层的容水空间特征,确定矿床充水类型,分为:以孔隙含水层充水为主的矿床,简称孔隙充水矿床;以裂隙含水层充水为主的矿床,简称裂隙充水矿床;以岩溶含水层充水为主的矿床,简称岩溶充水矿床。
依据钻孔单位涌水量大小,可将含水层的富水性分为:
①弱富水层:钻孔单位涌水量(Q)<0.1L/(s·m);②中等富水层:0.1L/(s·m)<Q<1.0L/(s·m);③强富水层:1.0L/(s·m)<Q<5.0L/(s·m);④极强富水层:Q>5.0L/(s·m)。
按天然泉水流量分为:①弱富水Q<1.0L/(s·m);②中等富水1.0L/(s·m)<Q<10.0L/(s·m);③强富水:10.0L/(s·m)<Q<50.0L/(s·m);④极强富水:Q>50.0 L/(s·m)。
(3)查明对矿坑充水有较大影响的构造破碎带位置、规模、性质、产状、导水性及其沟通各含水层及地表水的程度,可能引起矿坑突水的地段。
(4)查明矿床顶、底板主要充水层的水文地质特征和隔水层的岩性、厚度、稳定性及断裂构造破坏情况,分析采矿顶板冒裂带、底板破坏带及构造发育带可能引起突水的地段。依据矿床与主要充水层的关系,可将矿床的充水方式分为:①直接充水矿床:矿床主要充水含水层(含冒落带和底板破坏厚度)与矿体直接接触,地下水直接进入矿坑;②顶板间接充水矿床:矿床主要充水含水层位于矿层冒落带之上,矿层与主要充水含水层之间有隔水层或弱透水层,地下水通过构造裂隙带、矿层顶板采矿裂隙和弱透水层进入矿坑;③底板间接充水矿床:矿床主要充水含水层位于矿层之下,矿层与主要充水含水层之间有隔水层或弱透水层,承压地下水通过底板薄弱段、构造破碎带、岩溶陷落柱、矿层底板采矿破坏带和弱透水层进入矿坑。
(5)查明对矿床开采有影响的地表水体的汇水面积、分布范围、水位、水量、动态变化,对井巷的充水方式、地段和途径及其对矿床开采的影响。
(6)调查老窑(窿)的分布范围、深度、积水情况,圈定采空区,估算可能的积水量,提出防治建议。
(7)对有热水(气)的矿床,应基本查明热水(气)的分布、压力、温度、流量、组分,热水(气)的来源、控制因素及其对矿床开采的影响。
(8)冻土地区矿床,应查明冻土的类型、分布、厚度,层上水、层间水、层下水的空间分布、富水性及其对矿床开采的影响。
(9)在正确认识矿区的水文地质条件的基础上,建立矿区水文地质模型,选择有代表性的参数及合理的方法,计算矿区一期开拓水平的正常涌水量和最大涌水量,必要时,估算最低开拓水平的正常和最大涌水量。
(10)对矿坑排水利用的可能性、矿区内外可能的供水水源进行评价,指出供水方向。
(11)依据主要矿体与当地侵蚀基准面的关系、地下水的补给条件、主要含水层及构造破碎带的富水性和水力联系密切程度、第四系松散层覆盖情况等确定矿床水文地质条件的复杂程度,划分为三种类型:①水文地质条件简单的矿床:主要矿体位于当地侵蚀基准面以上,地形有利于自然排水,矿床主要充水含水层和构造破碎带富水性弱至中等,或主要矿体虽位于当地侵蚀基准面以下,但附近无地表水体,矿床主要充水含水层和构造破碎带富水性弱,地下水补给条件差,很少或无第四系覆盖,水文地质边界简单;②水文地质条件中等的矿床:主要矿体位于当地侵蚀基准面以上,地形有自然排水条件,矿床主要充水含水层和构造破碎带富水性中等至强,地下水补给条件好;或主要矿体位于当地侵蚀基准面以下,但附近地表水构不成矿床的主要充水因素,矿床主要充水含水层和构造破碎带富水性中等,地下水补给条件差,第四系覆盖层不普遍、厚度小,疏干排水可产生局部塌陷,水文地质边界较复杂;③水文地质条件复杂的矿床:主要矿体位于当地侵蚀基准面以下,主要充水含水层富水性强,并具较高水压;构造破碎带发育、导水性强,且沟通区域强含水层或地表水体;第四系覆盖层分布广、厚度大,疏干排水有产生大面积塌陷、沉降的可能,水文地质边界复杂。
2 矿床工程地质条件及勘查中应查明的主要工程地质问题
矿床工程地质条件是指直接或间接影响矿床开采的矿体围岩的工程地质特性,可能产生的工程地质问题等。矿床工程地质勘查的基本任务是查明矿床的工程地质条件、评价井巷围岩的岩体质量和稳固性或露天采矿场的岩体质量和边坡的稳定性,预测可能发生的工程地质问题。具体内容包括以下几方面。
(1)在查明矿区地层岩性厚度及分布规律的基础上,依据岩石的物质成分、成层条件、厚度、构造以及其他作用对岩石的破坏程度,划分岩(土)体的工程地质岩组,侧重查明对矿床开采不利的软弱岩组的性质、产状与分布。
(2)查明主要构造线方向,各级结构面的分布、产状、规模及充填、充水情况,确定结构面级别及主要不利结构面,指出其对矿床开采的影响。
结构面级别:依据结构面形式、规模及对岩体稳定性影响程度划分为五级:①一级结构面:区域断裂带,延伸数千米,控制区域稳定;②二级结构面:矿区内主要断裂或稳定的原生软弱层,长数千米,控制山体稳定;③三级结构面:矿区内次级断裂或不稳定的原生软弱层,长数百米,控制岩体稳定;④四级结构面:节理裂隙、层理、片理,延伸有限,破坏岩体完整,影响岩石力学性质及局部稳定;⑤五级结构面:微小节理、劈理,降低岩石强度。
(3)查明矿体及围岩的岩体结构、岩体质量,对岩体质量及其稳定性作出评价。
岩体结构的完整性及破裂程度分为:整体结构、块状结构、层状结构、薄层状结构、镶嵌结构、层状碎裂结构、碎裂结构和散体结构。
岩石质量等级评定,一般依据岩心钻探取心测定的“RQD”值(表1)。
表1 岩石质量等级表
岩体质量评定一般可依据岩块饱和轴向抗压强度及“RQD”值按公式M=-RC/300×RQD估算岩体质量指标并分级(表2)。
表2 岩体质量分级表
(4)查明岩体的风化程度、物理力学性质,确定强风化带界面及标高。对强蚀变矿区,应确定主要蚀变作用,圈定蚀变范围。
(5)对可溶岩类矿床,应查明岩溶发育的主要层位、深度、发育程度和主要特征、充填及充水情况,顶部覆盖层的厚度、岩性、结构特征及含水情况。
(6)系统测定矿床露采和井采影响范围内各种岩石(土)的物理力学参数。
(7)在构造活动强烈的高地应力地区,有条件时,应专门进行地应力测量,确定最大主应力方向及大小,为巷道工程科学布局提供依据。
(8)对露天开采的矿床,应查明岩矿石强度的空间分规律,对剥离物强度进行分级;重点查明采场边坡的岩(土)体岩性、结构、物理力学性质,含水层及软弱层的分布、各类结构面的发育程度和组合关系,对边坡的稳定性进行评价,提出建议边坡角。
岩石强度依据岩石抗压强度分为:松软岩类,岩石抗压强度小于6MPa;中硬岩类,岩石抗压强度15~6MPa;硬岩类,岩石抗压强度大于15MPa。
(9)依据矿床的工程地质条件、开拓方式,预测矿床开采中可能出现的不良工程地质问题。常见的主要工程地质问题有:边坡失稳(滑坡、塌方、掉块、倾倒等)、地面变形破坏(岩溶地面塌陷、地面沉降、开裂及陷落等)、坑道变形(片帮、冒顶、底鼓等)、巷道突水突泥及溃塌、山体失稳、冲击地压等。
(10)依据地形、地貌、地层岩性、地质构造、岩体风化及岩溶发育程度、第四系覆盖层厚度、地下水静水压力等因素,确定矿床工程地质条件的复杂程度,分为:①简单型:地形地貌条件简单,地形有利于自然排水;地层、岩性单一,地质构造简单,岩溶不发育,岩体结构以整体、块状、厚层状为主,岩石强度高,稳定性好,不易发生矿山工程地质问题;②中等型:地层、岩性较复杂,地质构造发育,岩石风化强度、岩溶发育程度中等或有软弱夹层及局部破碎带和饱水砂层影响岩体稳定,局部地段易发生矿山工程地质问题;③复杂型:地层、岩性复杂,岩石风化、岩溶发育程度高,构造破碎带发育,岩石破碎,新构造活动强烈,或松散软弱层厚,含水层多、分布广,地下水具有大的静水压力,矿山工程地质问题普遍存在和经常发生。
3 矿床环境地质条件及勘查中应查明的主要环境地质问题
矿床环境地质条件包括矿床所在地区原生环境地质条件和矿床开采可能引起的环境地质问题两个方面。矿床环境地质勘查的基本任务是:评价矿区的地质环境质量,预测矿床开采可能引起的主要环境地质问题,并提出防治建议。具体内容包括以下几个方面。
(1)区域稳定性调查评价:收集矿区附近历史地震资料,确定地区地震烈度;调查地区新构造活动情况,分析有无活动性断裂存在及其对采矿可能的影响。
(2)对矿区开发影响区内的滑坡、崩塌、山洪、泥石流等自然地质现象进行详细调查,圈定其范围,确定其发生、发展的原因和规律,对矿区的稳定性作出评价。
(3)调查矿区附近水体(地表水、地下水)质量,确定水环境背景值。
(4)在有放射性矿物分布的矿区,应调查测定地区的放射性强度,圈定放射性强度异常区,确定放射性强度背景值。
(5)对深部勘探(垂深大于500m)矿区及有热异常的地区,应进行深部测温调查,确定常温带的深度及温度、下部增温带的地温梯度,圈定有热害的地区及等级。
(6)对有毒、有害气体分布的矿区如煤矿瓦斯、硫化氢等,应测定其含量、气体成分,控制因素与分布规律,为制定防治措施提供依据。
(7)对采矿活动引起的地面变形破坏(沉降、塌陷、地面开裂、滑坡、岩崩等)进行调查,分析其发生、发展的原因,预测矿山开采可能引起的地面变形破坏地段及破坏的程度,提出减少和防治地面变形破坏的措施。
(8)对矿山疏干排水引起的环境地质问题(区域水位下降、生态环境恶化、土地沙化等)进行调查,预测其变化趋势,提出维护生态平衡的措施。
(9)对采矿活动可能引起的水体污染,固体废弃物分解的化学污染,废气、粉尘排放对环境的污染进行预测评价。
(10)在上述调查评价的基础上,对矿区的环境地质条件进行总体评价,确定矿区地质环境类型,分为:①矿区地质环境质量良好:矿区附近无污染源,地表水、地下水水质良好(Ⅰ,Ⅱ类),矿石和废石不易分解出有害组分;②矿区地质环境质量中等:采矿活动可产生局部地面变形破坏,但对地质环境破坏不大;区内无大的污染源,无热害,地表水、地下水水质较好(不低于Ⅲ类),矿山排水对附近水体有一定污染;矿石、废石的化学成分基本稳定,无其他环境地质隐患;③矿区地质环境质量不良:矿区水文地质工程地质条件复杂,因采矿活动可带来严重的环境地质问题,如地面塌陷、山体开裂失稳、井泉干涸,有热害或矿山排水及矿石、废石中有害组分的分解易造成对附近水体的污染,水体水质超过Ⅲ类标准。
4 固体矿床开采技术条件类型划分
全国固体矿床类型多样,所处地区自然地理环境不同,矿床地质、水文地质、工程地质背景不同,其开采技术条件千差万别,在研究单个矿床的开采技术条件时,发现有的以水文地质问题为主,由水文地质问题引发出工程地质和环境地质问A;有的以工程地质问题为主,由工程地质问题引发出水文地质和环境地质问题;有的则环境地质问题突出。矿床水文地质、工程地质、环境地质问题的多少及复杂程度,决定其开采技术条件的复杂程度。为方便应用,将固体矿床开采技术条件分类简化为三类九型,即:开采技术条件简单的矿床(Ⅰ类1型);开采技术条件中等的矿床(Ⅱ类),细分为水文地质问题为主的矿床(Ⅱ-1型)、工程地质问题为主的矿床(Ⅱ-2型)、环境地质问题为主的矿床(Ⅱ-3型)、复合问题的矿床(Ⅱ-4型);开采技术条件复杂的矿床(Ⅲ类),细分为水文地质问题为主的矿床(Ⅲ-1型)、工程地质问题为主的矿床(Ⅲ-2型)、环境地质问题为主的矿床(Ⅲ-3型)、复合问题的矿床(Ⅲ-4型)。各类型矿床开采技术条件基本特征及勘查工作要求见《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T 13908—2002)附表B:《固体矿产开采技术条件勘查类型划分及其特征简表》。
5 固体矿床勘查评价中几个值得普遍关注的问题
(1)采矿冒裂带高度研究及地面变形破坏的环境影响预测问题:地下矿床开采,采空区顶部受到来自上部岩层垂向压力而形成冒裂带,在上部为松散岩层的条件下,还由于含水层失水,土层压缩而形成大面积地面沉降,在岩溶发育地区,并可造成地面塌陷。浅埋矿床开采其冒裂带的形成与发育高度,对地面变形破坏的范围、矿坑涌水量、岩溶塌陷等问题都有重要影响,分析研究浅埋矿床开采采空区冒裂带的形成与发育高度,采取措施控制其发育高度,对于预测和减小矿床开采对地面的变形破坏范围、预测矿井涌水量、预防岩溶塌陷等有十分积极的意义。
(2)矿坑涌水量预测与动态监测问题:矿井涌水量预测的准确与否,对未来矿山设计与矿山开采成本有重要影响,这一问题历来受矿床地质勘探工作的重视,但往往由于受勘探程度和对矿床具体水文地质条件认识的限制,一些水文地质条件复杂的矿床,矿坑涌水量的预测精度并不尽如人意。多年开采矿床的实际矿坑排水资料表明,矿坑涌水量大小受多种因素的影响,对已采矿坑的涌水量进行系统监测研究,会有利于类似矿床开采和已采矿床的深部开采矿坑涌水量预测。在我国矿床开采深度逐步加大,不少煤矿面临开采水压高、底板水丰富的深部煤层的形势下,加强已采矿床矿坑涌水量的监测研究,就显得特别有意义。
(3)断裂构造带、矿井底板突水安全带设置与突水预防问题:断裂带突水、矿井底板突水是矿床开采中影响矿井安全生产的两个比较突出的水文地质问题,矿区主要断裂构造是导通相邻含水层和地表水进入矿坑的主要通道,矿床底板赋存有富含水层的条件下,开采深部矿体时,在高水头压力作用下,地下水沿底板薄弱处或断裂破碎带突入矿坑已为不少矿井发生的突水事故所证实,值得高度重视。为预防突水,矿床勘查中,应准确查明导水断裂带位置,研究矿层因断层错动与强含水层可能对接的部位,分析矿层底板隔水岩层厚度及可能的薄弱地段,为防水安全带的设置提供依据。
(4)矿区水资源保护、综合利用与地区生态环境保护问题:矿山开采中给当地水环境带来两个比较突出的问题,一是为矿床开采的需要,大量疏干排水,消耗了当地大量的水资源,多数情况下为淡水资源;二是矿山工业、生活污水排放又对当地的水资源造成一定的污染。在两者的共同作用下,使得当地可用水资源减少,水环境质量恶化。在整体环境质量不断下降的条件下,矿床开采中,注重矿区水资源的保护、防止污染、搞好综合利用与地区生态环境的建设就显得尤其重要,这是可持续发展的需要。
(5)有害气体测试研究:矿床中赋存的有毒、有害气体(如煤层瓦斯等),在矿床开采中,是危及矿山工作人员生命安全的重大隐患,这方面的深刻教训不少。应研究其形成条件、物质成分、赋存规律及含量变化,为防治其危害提供依据。
(6)深部地温观测与矿山热害预防问题:矿山热害问题已在我国部分矿床开采中有所出现,有的还比较突出,如湖南郴州711矿、江苏苇岗铁矿等,A着我国不少矿床开采深度的加深,这一问题会逐渐凸显起来。在深部矿床的勘查工作中,应重视地温场的测量,确定矿区的地温梯度,圈定可能的地热异常区及可能的热害地段。应重视深大断裂构造带及隐伏背斜构造轴部附近地温场的变化,这些地段往往是深部热水的运移通道,是形成矿山热害的主要部位。
(7)深部地应力测试问题:对一些深部矿床,尤其是构造活动比较强烈地区的矿床勘查,应注意深部地应力的测试、分析,确定地区主应力方向,为矿床开采工程总体布局、采矿坑道维护提供依据。
(8)矿山环境整治与环境功能再建问题:一些矿山开采对地面形成了比较严重的变形破坏,地面塌陷给当地生产、生活带来安全隐患。这些地段的环境得不到有效治理,显然是重矿山开采轻环境建设、保护的结果,是开采资源以牺牲环境为代价的结果,这是在今后的矿山建设和生产中所不允许的。一些矿山生产建设中注意到了这个问题,开始重视利用技术、人才、资金优势,合理利用各种资源,再造一个新的环境,实现了矿山开发与环境保护建设的统一,这应该是我国今后矿山建设和发展的方向。
参考文献
矿区水文地质工程地质勘探规范(GB12719—91).北京:中国标准出版社,1991.
固体矿产地质勘查规范总则(GB/T 13908—2002).北京:中国标准出版社,2002.
中国固体矿床工程地质工作研究(地质专报,水文地质工程地质第7号).北京:地质出版社,1990.
(五)关于勘查类型划分原总则将勘探类型划为四类,允许某些矿种根据本矿种特点增加或减少一个类型。修订后的总则将勘查类型统一划分为三类,并增加了开采技术条件类型。
总则明确:划分勘查类型的目的是为了正确选择勘查方法和手段,合理确定勘查工程间距,对矿体进行有效的控制和圈定。修订后的总则规定应根据矿体规模、矿体形态复杂程度、内部结构复杂程度、矿石有用组分分布的均匀程度、构造复杂程度等主要地质因素确定勘查类型。按矿床地质特征将勘查类型划分为简单(Ⅰ类型)、中等(Ⅱ类型)、复杂(Ⅲ类型)3个类型。有的金属矿规范,如铜铅锌银镍钼、铝土矿冶镁菱镁矿、稀有金属、稀土等,还在长期积累的实践经验基础上,研究大量有关实际资料,提出了划分勘查类型的量化指标,建立了类型系数,使类型划分半定量化。由于地质因素的复杂性,允许有过渡类型存在。矿床勘查类型确定应以一个或几个主矿体为主,对于巨大矿体也可据不同地段勘查的难易程度,分段确定勘查类型。
为了加强矿山开采技术条件的勘查,保证矿山建设和开采的安全,修订后的总则增加了按矿床开采技术条件的分类。明确:应遵循水文地质、工程地质、环境地质相统一、突出重点的原则,将矿床开采技术条件的类型分为3类9型。即开采技术条件简单的矿床(Ⅰ类)、开采技术条件中等的矿床(Ⅱ类)、开采技术条件复杂的矿床(Ⅲ类),除Ⅰ类只有 1 型外,Ⅱ、Ⅲ类中又按主要影响因素分为 4 型,即以水文地质问题为主的矿床(Ⅱ-1、Ⅲ-1型),以工程地质问题为主的矿床(Ⅱ-2、Ⅲ-2 型),以环境地质问题为主的矿床(Ⅱ-3、Ⅲ-3型)和复合型的矿床(Ⅱ-4、Ⅲ-4 型)。类型划分及详细的工作要求列为总则的附录 B。增加开采技术条件分类的规定,为进一步规范矿区水文地质、工程地质勘查工作提供了标准。
矿区水文地质工程地质勘探规范 有效吗研究水文地质的复杂程度,目的在于为矿区的远景储量,勘探提供有利的线索和参考依据,为未来找矿提供比较有用的参考价值。
预备知识 水文地质勘察概述主要掌握水文地质勘察的目的、任务、重要性,水文地质勘察所使用的主要方法手段、阶段划分和水文地质勘察工作程序(工作步骤)等。它是关于水文地质勘察方法的导论性和综合性内容。在学习过程中,应注意对水文地质勘察方法手段、阶段划分的理解,掌握勘察工作程序和步骤,学以致用。
学习目标
※ 知识目标
1)掌握水文地质勘察的目的、任务及重要性。
2)掌握水文地质勘察的工作方法和工作程序。
※ 能力目标
1)具备水文地质勘察的工作能力。
2)学会水文地质勘察的工作程序。
认知思考
1)如何进行水文地质勘察工作?
2)水文地质勘察有哪些工作步骤?
学习内容
(一)水文地质勘察的目的、任务、重要性及类型
水文地质勘察工作的目的是运用各种技术方法和手段揭示一个地区的水文地质条件,掌握地下水的形成、赋存、运动特征和水质、水量变化规律。水文地质勘察的任务是为国民经济建设、发展规划或工程项目设计提供水文地质资料。
水文地质勘察是一项复杂而重要的工作。其复杂性是因为地下水具有流动性,水质、水量随时空变化,而且所使用的勘察方法种类较多。其重要性包括:①认识来源于实践。人们对一个地区水文地质条件的认识,对各项生产建设中所提出的水文地质问题的解答,都要通过各种水文地质勘察来完成,即水文地质资料来源于勘察。一切水文地质生产和科学研究成果质量的高低和结论的正确与否,主要决定于占有资料的多少及其是否正确可靠。②水文地质勘察与勘探是一项费用高、工期长的工作,如果勘探工程布置不当,或不按规范(程)的技术要求进行,其后果将是既浪费勘察费用,又不能提供工程设计所需要的水文地质资料;如果据其得出错误的结论,将会给工程建设、国家财产、生产环境等诸多方面造成巨大的损失。
水文地质勘察工作,按其目的、任务和勘察方法的特点,可分为三类:
1)区域性水文地质勘察。是指中小比例尺的综合性水文地质勘察,亦称综合水文地质勘察。其勘察目的主要是为国民经济建设和某项国民经济的远景规划提供水文地质依据。有时,这种勘察也可能是为某项专门性的水文地质勘察任务(如城市供水、矿山排水、环境水文地质勘察等)提供区域性的水文地质背景资料。如一些大型供水项目,为提出几个可能的水源地比较方案,或为查明水源地的补给范围、补给来源、补给边界位置和性质,均需进行区域性的水文地质勘察工作。区域性水文地质勘察的主要任务是,概略查明区域性宏观的水文地质条件,特别是区域内地下水的基本类型及各类地下水的埋藏分布条件,地下水的水量及水质的形成条件,以及地下水资源的概略数量。区域性水文地质勘察的范围一般较大,可以是数百、数千平方千米。具体范围视任务需要而定,可以是某个自然单元,一个或数个较大的水文地质单元,也可以是某个行政区域,多是按国际地形图幅进行勘察,勘察图件的比例尺一般小于1∶10万。
2)专门性水文地质勘察。专门性水文地质勘察是为专门目的或某项生产建设而进行的勘察工作。其勘察的目的是为其提供所需的资料,有时,为了进行地下水某方面的科学研究(如城市供水、矿山排水、环境水文地质等),也要开展专门性水文地质勘察。专门性水文地质勘察的任务是:较详细地查明勘察区的水文地质条件,解决所提出的生产问题,为工程建设项目或其他专门目的提供水文地质资料和依据。专门性水文地质勘察的范围,视工程项目的规模或科研的需要而定。例如,供水水文地质勘察的范围,要根据需水量的大小来确定,一般应包括水源地在开采条件下可能的补给范围;矿床水文地质勘察的范围,应根据矿井在最大疏干深度条件下可能补给矿坑(井)的补给范围来确定;环境水文地质勘察的范围,至少应把地下水污染区和污染源包括在内。专门性水文地质勘察的比例尺,一般要求大于1∶5万。
3)地下水动态和均衡监测。任何类型的水文地质勘察和研究工作,在定性或定量评价水文地质条件时,都需要地下水动态和均衡方面的资料,因此,都应进行地下水动态和均衡的监测。地下水动态和均衡要素监测工作的持续时间有长有短。如为区域或专门性水文地质勘察提供地下水动态、均衡资料的监测工作,则可仅在某一段时间内进行,一般只要求1~2年;如果为国民经济建设长远规划和综合目的(包括地下水资源管理及保护)而进行的监测工作,则是长期性的。
随着地下水资源的大规模开发利用,与地下水有关的环境地质问题越来越多。因此,地下水动态与均衡的监测的意义日显重要。监测项目主要包括:地下水位、水量、水质、水温,以及环境地质项目等。
(二)水文地质勘察所使用的主要方法手段
进行水文地质勘察所使用的基本方法手段或工种主要有10种:即水文地质测绘、水文地质钻探、水文地质物探、水文地质野外试验、地下水动态长期观测、室内分析测定与实验、同位素技术在水文地质勘察中的应用、全球定位系统(GPS)的应用、遥感(RS)技术的应用、地理信息系统(GIS)的应用等。任何一项水文地质勘察工作,基本上都是采用这些方法手段,这些方法手段(或工种)的精度直接决定了勘察成果的质量。近年来,航卫片地质水文地质解译、GPS技术、地理信息系统(GIS)、地下水同位素测试技术、核磁共振技术、水文地质参数的直接测定方法等新的技术方法已用于水文地质勘察中,大大提高了水文地质勘察的精度和工作效率。
1.水文地质测绘
水文地质测绘就是按一定的精度要求,对区内地质、水文地质界线和现象进行实地观察、测量、描述、勘察,并将它们绘制成图件,总结出一个地区的水文地质规律。水文地质测绘是认识一个地区水文地质条件的第一步,也是全部水文地质工作的基础。目前,航卫片解译等遥感技术,正广泛地成为水文地质测绘中的现代化有效手段。
2.水文地质钻探
水文地质钻探是勘探地下水的直接手段,同时,也是开采地下水的主要方法。由于它具有效率高、勘探深度大等特点,因而是一项主要的勘探工作。为了得到较好的效果,水文地质钻探必须建立在水文地质测绘等工作的基础上。另外,在只需揭露近地表的地下水露头或与地下水有关联的一些地层、构造现象时,可直接使用坑探或槽探。
3.水文地质物探
物探是水文地质勘探的重要手段之一,它与水文地质测绘和钻探相结合,可以有效地查明许多地质和水文地质问题,从而节省其他工种的工作量。需要着重说明,各种物探方法都有局限性,其结果具有多解性,使用中,应根据具体地质条件,进行分析、对比、综合研究,使解译结果真实地反映客观情况。水文地质工作中应用的主要物探方法有:电法、磁法、地震方法、放射性方法等。近年来,地质雷达、地球物理层析成像技术(CT)、核磁共振(NMR)等新技术、新方法也得到了广泛应用。
4.水文地质野外试验
在野外勘察工作中,为取得各种水文地质参数或解决某些水文地质问题需进行相关的水文地质试验工作。水文地质野外试验主要包括:抽水试验、注水试验、渗水试验、地下水流速流向测定试验、连通试验、弥散试验等。根据勘察工作需要,应合理布置这些试验。
5.地下水动态长期观测
由于地下水是变化的,为寻找其变化规律,就需要对区内主要含水层中地下水的动态(包括水位、水量、水质、水温)进行长期的观测工作。依据观测结果,对区内地下水的形成和变化规律,水质、水量和水位进行正确地评价和预测。
6.室内分析测定与实验
实验室内分析、测定等工作,主要是获得地下水质、岩石的水理性质、岩石破坏及溶蚀机理、含水层的颗粒成分、地下水运动情况以及地下水年龄等资料。
7.同位素技术在水文地质勘察中的应用
地下水在形成和运移过程中,各种化学组分的同位素成分都会进入水中,这些同位素踪迹便可为研究地下水及其与环境介质之间的关系提供重要信息。环境同位素能对地下水起着标记和计时作用。因此被广泛应用于水文地质勘察工作中。目前在水文地质勘察中应用同位素技术主要解决下列问题:①利用放射性环境同位素测定地下水的年龄;②利用稳定环境同位素研究地下水的起源与形成过程;③利用放射性环境同位素研究包气带水的运动;④利用环境稳定同位素研究水中化学组分的来源;⑤利用放射性同位素示踪研究地下水运动及水文地质过程。
8.全球定位系统(GPS)的应用
全球定位系统(global positioning system,简写为GPS),也称全球卫星定位系统。GPS具有全球性、全天候、连续的三维测速、导航、定位与授时能力,而且具有良好的抗干扰性和保密性。目前,GPS已成为一种全天候、高精度的连续定位系统,且具有定位精度高、自动化、速度快、仪器操作简便、高效实用、方法灵活多样等特点。近十几年来,GPS在水文地质工程地质领域也得到了广泛应用。GPS在水文地质工作中主要用于以下几个方面:①确定各种地质点(地质构造、地貌、第四纪地质、岩性点、采样点等)的位置及坐标(或经度、纬度),并可确定其走向或倾向;②确定井孔、泉、地下暗河等各种水文地质点的位置及坐标;③确定各类地质点及井、孔、泉水等水文地质点的高程;④确定各类地质点、水文地质点之间的距离;⑤地图功能、导航功能等;⑥确定勘探线方向或水文地质剖面线的方位;⑦查找地图上有关信息点、兴趣点;⑧数据存储、记忆功能,可建立数据库,并对数据进行下载和转换等。
9.遥感(RS)技术的应用
遥感(remote sensing,简称RS)就是“遥远的感知”,它是应用探测仪器,不与探测目标直接接触,从远处把目标的电磁波特征记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。换言之,遥感技术是根据电磁波理论,用装置在飞机或人造卫星等各种飞行器上的专门仪器,接收地面上各种地质体发射或反射的各种波谱信息,由于不同的地质-水文地质体发射、吸收、反射、散射和透射的电磁波波长和频率不同,从而解译判定出被测地区的地貌、地质、水文地质条件,并可绘制成各种图件。其特点是勘察面积大、周期快、应用面广,在提高勘察质量、加快勘察进度、减少测绘和勘探工作量、减轻体力劳动等方面独具优越性。遥感技术(RS)有许多种类,目前在水文地质勘察中常用的是航空摄影、红外探测和多波段测量。利用航空照片可以解译含水层和含水构造,查明区域水文地质条件,圈定富水地段,划分汇水面积等。红外遥感技术在寻找浅层地下水方面(如寻找古河道,找出地下水露头的位置、大小、数量,探测地下热水,研究岩溶区的水文地质条件等)具有良好效果。利用地球卫星图像可对地球资源进行勘察和环境监测,可解译出区域的地貌形态、地层岩性及地质构造,同时还可圈定冲积含水层,寻找泉及地下水溢出带、浅层地下水分布区,以及用于勘察地表水资源和监测环境污染等。
10.地理信息系统(GIS)的应用
地理信息系统(geographical information system,简写为GIS),是对各种地理信息或空间信息进行获取、处理、分析和应用的计算机技术系统。地理信息系统(GIS)已开始用于地下水研究中。地理信息系统(GIS)在水文地质勘察中的应用主要有以下几个方面:①建立地下水数据库及模拟系统;②识别含水层,合理开发利用地下水资源;③进行地下水水质研究;④进行地下水资源管理;⑤编制水文地质图;⑥地下水模拟及可视化。
全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS),简称“3S”技术。“3S”技术是从20世纪60年代逐渐发展起来的、现已日渐成熟的空间信息处理技术。由于“3S”技术的日渐成熟,澳大利亚、美国、加拿大等国20世纪80年代就已开始运用“3S”技术进行数字化地质填图,从而实现了地质填图的计算机化和信息化,极大地提高了工作效率。我国数字化地质填图工作起步于20世纪90年代。目前,以“3S”技术为基础的数字化地质填图,正在地质、水文地质勘察工作中逐步推广应用。
(三)水文地质勘察工作阶段的划分
专门性的水文地质勘察工作,一般都是分阶段进行的,其原因主要在于:①专门性水文地质勘察是为专门目的或工程建设项目服务的,而项目的设计工作一般都是分阶段进行的,不同设计阶段所需水文地质资料的内容和精度也有不同的要求,为满足设计的需要,水文地质勘察工作亦应划分为相应的阶段进行;②把勘察工作分为不同的阶段,可以使整个勘察工作有次序、有侧重,逐渐深入进行,可使我们对勘察区水文地质条件的认识由浅入深,防止某些疏忽、遗漏或片面性,避免在勘察工作中犯重大的、全面性的错误。不同任务的专门性水文地质勘察工作,其勘察阶段的划分一般是各不相同的。
通常,水文地质勘察原则上可分为水文地质普查、水文地质初步勘探(简称初勘)、详细勘探(简称详勘)和开采四个阶段。其中初步勘探和详细勘探统称为水文地质勘探阶段。一般水文地质普查属于综合性水文地质勘察,水文地质勘探属于专门性水文地质勘察。
1.水文地质普查阶段
它是为经济建设规划提供水文地质资料而进行的区域性综合水文地质勘察工作,采用的比例尺一般为1∶20万或1∶10万。勘察工种以水文地质测绘为主,配合少量的勘探和试验工作,其主要任务是查明区域地下水形成的初步规律,提供区域水文地质条件资料,并概括地对区域地下水量和开发远景做出评价,为国民经济远景规划和为水文地质勘探设计提供依据。具体要求是初步查明主要含水层的埋藏和分布特征、地下水形成条件、地下水类型、地下水的水质、地下水补给与排泄条件、地下水运动规律等。
2.水文地质初勘阶段
它是在水文地质普查的基础上,为某项生产任务而进行的专门性水文地质勘察工作。主要工作是进行大中比例尺(1∶10万或1∶5万)的水文地质测绘、少量的水文地质勘探、试验和一定时期的地下水长期观测工作。本阶段的任务是较确切地查明地质条件和地下水形成条件、赋存特征,初步评价地下水资源,进行水源地方案比较,初步圈定供水开采地段(或重点排水地段),预测水量、水质和水位变化,提出合理开发(或疏干)措施,为供(排)水初步设计或布置详细勘探工作提供依据。
3.水文地质详勘阶段
通常是在初勘圈定的地段上进行进一步的详细勘探和研究,主要工作以勘探、试验为主,并要求有一年以上的长观资料,且要进行全面的室内实验、分析和研究,该阶段的工作比例尺一般为1∶2.5万、1∶1万或更大。该阶段的任务是精确地查明勘察区的水文地质条件,对水质水量做出精确、全面的评价,提出合理开采方案,为技术(施工)设计提供依据。
4.开采阶段
主要工作是进行水源地开采动态的研究,必要时辅以补充勘探、专门性试验等,查明水源地扩大开采的可能性,或研究水量减少、水质恶化和不良工程地质现象等发生的原因,验证地下水的允许开采量(可开采量),为合理开采和保护地下水资源,为水源地的改、扩建设计提供依据,在条件具备时,建立地下水资源管理模型及数据库。对某个具体工程勘察项目应划分为几个勘察阶段,应根据当地水文地质条件的复杂程度、工程建设项目的规模和重要性及已有水文地质研究程度等具体确定。例如:①勘察区的水文地质条件极复杂,需水量(或排水量)大,在详细勘探之后,则应进行开采阶段的水文地质工作,亦称专题性的水文地质勘探。②已有1∶20万或1∶10万比例尺的区域水文地质勘察成果,或者供水工程项目规模较小,可不进行普查阶段(或规划阶段、前期论证阶段)的勘察工作,或只进行补充性的勘察工作。③如供水工程项目无不同的水源地比较方案,则可将初勘和详勘合并为一个勘探阶段。④需水量较小的单个厂、矿、企事业单位的供水工程项目,当水文地质条件又不十分复杂,只需开凿2~3个钻孔即可满足需水量需要时,可采用勘探和开采结合方式,直接进入开采阶段的勘察。⑤对于农田灌溉供水水文地质勘察,鉴于农田供水的保证程度较低,故一般只需划分为普查、详查和开采三个勘察阶段。⑥对于矿床水文地质勘察阶段的划分,一般应与矿床水文地质勘探阶段划分相一致,划分为普查找矿、初勘与详勘三个阶段。
(四)水文地质勘察工作的程序(工作步骤)
水文地质勘察工作,应按一定的工作程序有计划、有步骤地进行。一般的原则是:先设计后施工,先普查后勘探。一般的工作程序如下:
1.接受勘察任务
勘察任务分为纵向任务(上级下达的)和横向任务(地方委托的)。纵向任务既可以是上级主管部门下达的指令性任务,也可以是生产单位立项经上级主管部门批准后下达的任务。如为横向任务,则需和任务委托单位(一般称甲方)签订委托任务合同后,方算正式确定勘察任务。
2.准备工作
接受勘察任务后,要进行准备工作,主要是人员组织准备、技术准备、物资后勤等方面的准备。其中技术准备中编写设计书是水文地质人员的主要工作。在设计书编写前,应充分收集勘察区已有的自然地理资料、地质、水文地质资料及图件等,对勘察区的水文地质条件和问题有初步认识,并确定勘察区的研究程度。必要时,应进行野外现场踏勘,踏勘路线应力求穿过勘察区地层发育比较完整、水文地质条件有代表性的剖面,并了解勘察区的自然和工作条件,使编写的设计书更加符合实际。
设计书是布置和进行各项勘察工作的基本依据,是水文地质勘察的“作战方案”。设计书的类型一般可分为整体设计、年度设计、单项设计等。设计书的主要内容如下:
1)勘察区的自然地理、地质、水文地质条件,内容包括:①勘察工作的目的、任务,勘察区位置、面积及交通条件,勘察阶段和勘察工作起止时间;②自然地理及经济地理概况;③已有地质、水文地质研究程度及存在问题;④勘察区地质、水文地质条件概述。
2)勘察工作设计,主要内容包括:①勘察工作拟投入的工种、工作布置方案、工作依据的主要技术规范、工作量及每项工作的主要技术要求。布置勘察工作时,既要满足有关规范对工作量定额及工作精度的要求,又要考虑查清重要地段和完成关键任务,防止平均使用勘察工作量;②物质、设备计划,人员组织分工,经费预算及施工进度计划书;③预期勘察工作成果。
3.野外工作
野外工作就是在野外现场进行各项水文地质勘察工作。水文地质勘察投入的工种顺序为:水文地质测绘→物探→勘探→试验→长期观测。前者是后者的基础,所揭示的问题也是逐步深入的。各工种投入的工作量,应根据具体条件,既要做到经济技术上合理可行,又能取得高质量的成果。野外工作中,要保质保量地进行观察、测量,做好原始资料的编录,正确地绘制野外工作各种图件。工作中应加强综合分析,注意各工种间的有机配合,要注意做好有关室内的实验、分析、鉴定等工作。野外工作期间,也可再分若干时段,按时段组织勘察、检查和总结,在野外工作期间,可根据实际情况,对设计书进行适当修改,但进行重大改变,应提出补充设计。有关野外勘察的工作方法和内容,将在以后有关内容进行介绍。
4.室内工作
室内工作主要是将野外勘察获得的资料,认真地进行校核、整理、分析,编写水文地质勘察工作成果。勘察成果一般包括水文地质图件和文字报告两部分。
最后,按规定程序组织勘察成果的验收和鉴定工作。
知识小结
通过学习,应掌握以下重点内容:①水文地质勘察所使用的10种主要方法,掌握每种方法的应用和优缺点;②水文地质勘察阶段划分:普查、详查、勘探、开采;③水文地质勘察工作的程序(工作步骤):接受勘察任务→准备工作→野外工作→室内工作→鉴定验收。
知识训练
1.水文地质勘察的目的、任务是什么?
2.进行水文地质勘察工作有何意义?
3.水文地质勘察工作有几种类型?各有什么特点?
4.水文地质勘察方法手段有哪些?各有什么特点和作用?
5.试比较水文地质测绘、水文地质钻探、水文地质物探三种方法的优缺点。
6.水文地质试验中最主要的试验是哪种?
7.什么是“3S”技术?各有什么作用?
8.为什么要划分水文地质勘察阶段?各行业(部门)水文地质勘察阶段是如何划分的?
9.通常水文地质勘察如何划分勘察阶段?各阶段的任务和要求是什么?
10.水文地质勘察工作的工作程序(工作步骤)是什么?
关于水文地质与工程地质勘查技术规范和水文地质工程地质勘察规范的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。
文章标题:水文地质与工程地质勘查技术规范(水文地质工程地质勘察规范)
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