吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 ,40 §10.3矿床水文地质分类及主要矿床水文地质类型的基本特点 矿床水文地质分类及主要矿床水文地质类型的基本特点 我国矿山淹井事故之多,数量之大,可谓世界之最,因此提高勘探与预测水平,始终是 矿床水文地质工作追求的目标。长期的勘探与开采实践表明,相似水文地质条件的矿床,具 有基本类同的充水条件与接近的矿坑涌水量及采后主要水文地质工程地质问题。随着资料和 经验的积累,逐渐揭示了矿床所处的内外环境与充水条件,充水强度之间的内在联系,为在 理论上分类奠定了基础。分类既要对我国复杂多变的矿床充水条件具有高度的概括,又应明 确多类型的基本水文地质特征,同时不同类型之间的界线清楚便于掌握应用 建国50多年来民,在这一研究领域我国活动经历了由借用前苏联分类到结合国情的自 主研发过程,提出过很多与时代相适应的分类方案,均因实践的局限性,始终不断的完善中。 随着60年代以来国家依靠自身力量,查明了一大批水文地质条件复杂的矿床,特别是在岩 溶发育充水矿床的勘探中,采用大流量抽、放水试验的整体流暴露技术和70年代又在矿坑 涌水量预测中引进数值方法,大大提高了勘探和预测水平;1977~1978国家以组织55个岩 溶充水矿山回访调査,通过对勘探报告与开采实际的对比验证,对岩溶充水矿床的勘探预测 方法的准确性及存在问题,有了更系统全面的掌握。在此基础上,1993年水文地质、工程 地质研究所提出了《中国岩溶充水矿床水文地质勘探类型》,将岩溶充水矿床进一步划了溶 隙充水、溶洞充水和暗河管道充水三个亚类。1991-10-01国家技术监督局在吸纳了《岩 溶充水矿床水文地质勘探类型》和1982年地质矿产部颁发的《矿区水文地质工程地质普査 勘探规范》的基础上,颁发了新的国家标准《矿区水文地质工程地质勘探规范》(GB12719 91)。该方案如下 1类及亚类 首先根据矿床主要充水层的储水空间特征,将充水矿床划分为三类 第一类:以孔隙含水层充水为主的矿床,简称孔隙充水矿床。 第二类:以裂隙含水层充水为主的矿床,简称裂隙充水矿床。 第一类:以岩溶含水层充水为主的矿床,简称岩溶充水矿床 岩溶充水矿床又可按岩溶形态划分三个亚类。第一类为溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床。 第二类为以溶洞为主的岩溶充水矿床,第三类为以暗河为主的岩溶充水矿床 2不同的充水方式与型 按矿体(或层,下同)与主要充水含水层的空间关系,上述各类充水矿床方式分为:直 接充水的矿床,指矿床主要充水层(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:顶板间接充水矿床,指主要充水层位于矿层冒落带之上,矿层与其之间有隔 水层或弱透水层,地下水通过构造破碎带、弱透水层进入矿坑;底板间接充水矿床,指主要
吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 §10.3 矿床水文地质分类及主要矿床水文地质类型的基本特点 一、矿床水文地质分类及主要矿床水文地质类型的基本特点 我国矿山淹井事故之多，数量之大，可谓世界之最，因此提高勘探与预测水平，始终是 矿床水文地质工作追求的目标。长期的勘探与开采实践表明，相似水文地质条件的矿床，具 有基本类同的充水条件与接近的矿坑涌水量及采后主要水文地质工程地质问题。随着资料和 经验的积累，逐渐揭示了矿床所处的内外环境与充水条件，充水强度之间的内在联系，为在 理论上分类奠定了基础。分类既要对我国复杂多变的矿床充水条件具有高度的概括，又应明 确多类型的基本水文地质特征，同时不同类型之间的界线清楚便于掌握应用。 建国 50 多年来民，在这一研究领域我国活动经历了由借用前苏联分类到结合国情的自 主研发过程，提出过很多与时代相适应的分类方案，均因实践的局限性，始终不断的完善中。 随着 60 年代以来国家依靠自身力量，查明了一大批水文地质条件复杂的矿床，特别是在岩 溶发育充水矿床的勘探中，采用大流量抽、放水试验的整体流暴露技术和 70 年代又在矿坑 涌水量预测中引进数值方法，大大提高了勘探和预测水平；1977~1978 国家以组织 55 个岩 溶充水矿山回访调查，通过对勘探报告与开采实际的对比验证，对岩溶充水矿床的勘探预测 方法的准确性及存在问题，有了更系统全面的掌握。在此基础上，1993 年水文地质、工程 地质研究所提出了《中国岩溶充水矿床水文地质勘探类型》，将岩溶充水矿床进一步划了溶 隙充水、溶洞充水和暗河管道充水三个亚类。1991－10－01 国家技术监督局在吸纳了《岩 溶充水矿床水文地质勘探类型》和 1982 年地质矿产部颁发的《矿区水文地质工程地质普查 勘探规范》的基础上，颁发了新的国家标准《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719 －91）。该方案如下： 1.类及亚类 首先根据矿床主要充水层的储水空间特征，将充水矿床划分为三类： 第一类：以孔隙含水层充水为主的矿床，简称孔隙充水矿床。 第二类：以裂隙含水层充水为主的矿床，简称裂隙充水矿床。 第一类：以岩溶含水层充水为主的矿床，简称岩溶充水矿床。 岩溶充水矿床又可按岩溶形态划分三个亚类。第一类为溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床。 第二类为以溶洞为主的岩溶充水矿床，第三类为以暗河为主的岩溶充水矿床。 2.不同的充水方式与型 按矿体（或层，下同）与主要充水含水层的空间关系，上述各类充水矿床方式分为：直 接充水的矿床，指矿床主要充水层（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；顶板间接充水矿床，指主要充水层位于矿层冒落带之上，矿层与其之间有隔 水层或弱透水层，地下水通过构造破碎带、弱透水层进入矿坑；底板间接充水矿床，指主要
充水层位于矿层之下,矿层与其之间有隔水层或弱透水层,承压水通过底板薄弱地段、构造 破碎带、弱透水层或导水的岩溶陷落柱进入矿圹 若综合考虑矿体与当地侵蚀基准面的关系,地下水的补给条件、地表水与主要充水层水 力联系密切程度,主要充水含水层和构造破碎带的富水性、导水性,第四系覆盖情况以及水 文地质边界的复杂程度等,各类充水矿床又可分三个型 第一型:水文地质条件简单的矿床。主要矿体位于当地侵蚀基准面上,地形有有利自然 排水,或主要矿体虽在基准面以下,但附近无地表水体。矿床主要充水层和构造破碎带富水 性弱至中等地下水补给条件差,很少或无第四系覆盖,水文地质边界简单 第二型: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,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,但附近地表水不构成矿床的主要充水因素,主要充水含水层、构造 破碎带富水性中等,地下水补给条件差,第四系覆盖面积小且薄,疏干排水可能产生少量塌 陷,水文地质边界较复杂 第三型: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,补给条件好,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,第四系厚度大,分布广,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。 1995年,水文地质工程地质研究所主编的《中国固体矿床的水文地质特征与勘探评价 方法》中,以提出新分类划分法 表14-1中国固体矿床水文地质类型 溶隙充水矿床 岩溶充水矿床 溶洞充水矿床 顶板直接接触 暗河管道充水矿床 板直接接触 非干旱区 裂隙充水矿床 干早区 脉状裂隙充水矿床 底板间接接触 孔隙充水矿床 二、岩溶充水矿床 指分布在可溶岩地区,以岩溶充水为主的矿床。90%以上已开采的大水矿床均属此类 由于岩溶的形成发育条件、空间形态变区域地质、气候等因素控制形成很强的区域性特征, 北方以溶隙为主,南方以溶洞为主,西南则以岩溶管道为主,形成三种不同的区域性矿床充 水类型 (一)溶隙充水矿床 分布在秦岭——大别山—一淮河以北中朝准地质大地构造的大部分地区。重要矿床类型 有海陆交互相沉积矿床和矽卡岩型矿床。以溶隙充水为主,最大特点是矿坑涌水量大,以底 板突水为主。主要充水含水层是寒武奥陶系灰岩,其中以奥陶系灰岩为主,厚200~600m: 岩溶形态以干谷、大泉和地下溶隙网络强径流为主要特点,此外,还有局部的地面岩溶塌陷
充水层位于矿层之下，矿层与其之间有隔水层或弱透水层，承压水通过底板薄弱地段、构造 破碎带、弱透水层或导水的岩溶陷落柱进入矿坑。 若综合考虑矿体与当地侵蚀基准面的关系，地下水的补给条件、地表水与主要充水层水 力联系密切程度，主要充水含水层和构造破碎带的富水性、导水性，第四系覆盖情况以及水 文地质边界的复杂程度等，各类充水矿床又可分三个型： 第一型：水文地质条件简单的矿床。主要矿体位于当地侵蚀基准面上，地形有有利自然 排水，或主要矿体虽在基准面以下，但附近无地表水体。矿床主要充水层和构造破碎带富水 性弱至中等地下水补给条件差，很少或无第四系覆盖，水文地质边界简单。 第二型：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，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，但附近地表水不构成矿床的主要充水因素，主要充水含水层、构造 破碎带富水性中等，地下水补给条件差，第四系覆盖面积小且薄，疏干排水可能产生少量塌 陷，水文地质边界较复杂。 第三型：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，补给条件好，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，第四系厚度大，分布广，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。 1995 年，水文地质工程地质研究所主编的《中国固体矿床的水文地质特征与勘探评价 方法》中，以提出新分类划分法： 表 14-1 中国固体矿床水文地质类型 区 类 亚类 非干旱区 岩溶充水矿床 溶隙充水矿床 溶洞充水矿床 顶板直接接触 暗河管道充水矿床 底板直接接触 干旱区 裂隙充水矿床 层状裂隙充水矿床 顶板间接接触 脉状裂隙充水矿床 底板间接接触 孔隙充水矿床 二、岩溶充水矿床 指分布在可溶岩地区，以岩溶充水为主的矿床。90%以上已开采的大水矿床均属此类。 由于岩溶的形成发育条件、空间形态变区域地质、气候等因素控制形成很强的区域性特征， 北方以溶隙为主，南方以溶洞为主，西南则以岩溶管道为主，形成三种不同的区域性矿床充 水类型。 （一）溶隙充水矿床 分布在秦岭——大别山——淮河以北中朝准地质大地构造的大部分地区。重要矿床类型 有海陆交互相沉积矿床和矽卡岩型矿床。以溶隙充水为主，最大特点是矿坑涌水量大，以底 板突水为主。主要充水含水层是寒武奥陶系灰岩，其中以奥陶系灰岩为主，厚 200~600m； 岩溶形态以干谷、大泉和地下溶隙网络强径流为主要特点，此外，还有局部的地面岩溶塌陷
与面岩溶陷落柱分布。地下溶隙网络形成在大面积纵横岩层中的区域构造,裂隙网络的基础 上,以溶隙为主包括部分小溶洞组成的岩溶水系统。岩溶发育在垂向上有“层控”性,在水 平方向有变构造控制的“构控”性。 主要特点 (1)巨型蓄水构造:以大型向斜、单斜构造盆地为主,形成完整的岩溶地下水系统 构造盆地宽缓,分布面积以超千km2为主,个别如山西河东,准葛尔煤田的保偿系统达1.16 ×104km2;寒武奧陶系灰岩厚而较高,具相对统一的地下水面,地下水储存量以数十亿 m3为主,个别如山西阳泉煤田的平定系统达126×108m3,调蓄库容大,蓄水构造上裸露区 面积一般占分布面积的20-50%以上,以降水补给为主,干谷是入渗集中补给区,全区各蓄 水构造的平均补给量达1~4×10m/a。埋藏区上盖石崖,二叠系煤系地层,煤田座落在开 型、高水头的大“水盆”上,占铜山开采大水矿床的50%,其中有矿坑涌水量位居国内之 最的河南焦作煤矿8917×l04m3/和河北峥峥煤矿33×10-m/d;裸露区在鲁冀等地有岩体 入侵,分布有矽卡岩型铁矿,因裸露面积大,且矿体与中奥陶灰岩直接接触,矿坑涌水量也 大,以地面岩溶坍陷溃水为主,有我国北方著名的大水矿床如山东莱芜和河北王窑等富铁矿。 (2)溶隙网络强径流带:它是巨型岩溶蓄水构造长距离漫长径流过程的强烈溶蚀分异 作用的产物,如同地表水一样,它也分干流与支流,在蓄水构造中起汇流、储存、传输和调 节作用。埋藏区受区域构造方向与断裂发育程度、强度的控制,沿构造断裂带、断块构造的 地垒,无压向承压转化的过渡带及排泄区等地分布:在裸露区受断裂构造,水文网及岩体控 制,沿断裂、水文网分布。水循环深度在埋藏区可达-500m:在水平方向上形成富水性与导 水性极弱且含水较均匀的集中径流带,水井成功几乎近100%,导水系数达万~十万md 其渗流场特征如河北峥峥煤田王凤矿1978年大型抽水试验,抽水强度13.56×104m3d,单 位涌水量7.68×10m3dm,抽水降落漏斗呈碟状近同步等水位下降,水力坡度0.4‰,水力 传递速度0.18km/min,导水系数7.14×10m2ld。矿坑大水量的突水点和地岩溶坍陷均分 布其上。溶隙网络强径流带中的地下径流,在向排泄区运动中,因减压作用一般呈网络状分 散溢出,地表形成既分散又集中的数至数十个岩溶大泉。反之,可以从泉流量大小,集中程 度解强径流的规模与水力性质 (3)构造断裂的影响无所不在:大到控制蓄水构造、矿床、井田边界以及岩溶水的循 环深度与强径流带的分布:小到控制突水点的分布及其突水量:此外,断裂又是岩体入侵通 道,岩体控制充水围岩的厚度与边界:断裂与岩体的分割穿插常将岩溶水系统分割为边界条 件与富水性各异的含水条带,造成断层两侧矿坑涌水量的巨大差异。如河北黑龙洞岩溶水系 统中的王煤矿和杨二庄铁矿分别位于南洛河阻水断层南、北两侧,南侧为大水矿床,北侧 因岩体分割包围为中等偏弱充水矿床。 (4)矿坑涌水量大小取决于:①蓄水构造的规模;②裸露区面积大小:③强径流带的 发育程度;③(煤矿)埋藏区在岩溶水系统水循环中的地位在正倾系统(即正地形)中,埋藏区 位于系统的中下游汇流区,多大水矿床:在反倾系统(负地形)中由于埋藏取位于系统上游的 缓流区无大水矿床;(铁矿)岩体对充水围岩的封闭程度 3开采的主要水文地质问题 (1)矿坑涌水量大,底板突水严重
与面岩溶陷落柱分布。地下溶隙网络形成在大面积纵横岩层中的区域构造，裂隙网络的基础 上，以溶隙为主包括部分小溶洞组成的岩溶水系统。岩溶发育在垂向上有“层控”性，在水 平方向有变构造控制的“构控”性。 1.主要特点 （1）巨型蓄水构造：以大型向斜、单斜构造盆地为主，形成完整的岩溶地下水系统。 构造盆地宽缓，分布面积以超千 km2 为主，个别如山西河东，准葛尔煤田的保偿系统达 1.16 ×104 km2；寒武奥陶系灰岩厚而较高，具相对统一的地下水面，地下水储存量以数十亿 m3 为主，个别如山西阳泉煤田的平定系统达 126×108 m3，调蓄库容大，蓄水构造上裸露区 面积一般占分布面积的 20~50%以上，以降水补给为主，干谷是入渗集中补给区，全区各蓄 水构造的平均补给量达 1~4×108 m3 /a。埋藏区上盖石崖，二叠系煤系地层，煤田座落在开 型、高水头的大“水盆”上，占铜山开采大水矿床的 50%，其中有矿坑涌水量位居国内之 最的河南焦作煤矿 89.17×104 m3 /b 和河北峥峥煤矿 33×104 m3 /d；裸露区在鲁冀等地有岩体 入侵，分布有矽卡岩型铁矿，因裸露面积大，且矿体与中奥陶灰岩直接接触，矿坑涌水量也 大，以地面岩溶坍陷溃水为主，有我国北方著名的大水矿床如山东莱芜和河北王窑等富铁矿。 （2）溶隙网络强径流带：它是巨型岩溶蓄水构造长距离漫长径流过程的强烈溶蚀分异 作用的产物，如同地表水一样，它也分干流与支流，在蓄水构造中起汇流、储存、传输和调 节作用。埋藏区受区域构造方向与断裂发育程度、强度的控制，沿构造断裂带、断块构造的 地垒，无压向承压转化的过渡带及排泄区等地分布；在裸露区受断裂构造，水文网及岩体控 制，沿断裂、水文网分布。水循环深度在埋藏区可达-500m；在水平方向上形成富水性与导 水性极弱且含水较均匀的集中径流带，水井成功几乎近 100%，导水系数达万~十万 m3 /d。 其渗流场特征如河北峥峥煤田王凤矿 1978 年大型抽水试验，抽水强度 13.56×104 m3 /d ，单 位涌水量 7.68×104 m3 /d.m，抽水降落漏斗呈碟状近同步等水位下降，水力坡度 0.4‰，水力 传递速度 0.18km/min，导水系数 7.14×104 m2 /d。矿坑大水量的突水点和地 岩溶坍陷均分 布其上。溶隙网络强径流带中的地下径流，在向排泄区运动中，因减压作用一般呈网络状分 散溢出，地表形成既分散又集中的数至数十个岩溶大泉。反之，可以从泉流量大小，集中程 度 解强径流的规模与水力性质。 （3）构造断裂的影响无所不在：大到控制蓄水构造、矿床、井田边界以及岩溶水的循 环深度与强径流带的分布；小到控制突水点的分布及其突水量；此外，断裂又是岩体入侵通 道，岩体控制充水围岩的厚度与边界；断裂与岩体的分割穿插常将岩溶水系统分割为边界条 件与富水性各异的含水条带，造成断层两侧矿坑涌水量的巨大差异。如河北黑龙洞岩溶水系 统中的王 煤矿和杨二庄铁矿分别位于南洛河阻水断层南、北两侧，南侧为大水矿床，北侧 因岩体分割包围为中等偏弱充水矿床。 （4）矿坑涌水量大小取决于：①蓄水构造的规模；②裸露区面积大小；③强径流带的 发育程度；④(煤矿)埋藏区在岩溶水系统水循环中的地位,在正倾系统(即正地形)中，埋藏区 位于系统的中下游汇流区，多大水矿床；在反倾系统(负地形)中由于埋藏取位于系统上游的 缓流区,无大水矿床；(铁矿)岩体对充水围岩的封闭程度。 3.开采的主要水文地质问题 （1）矿坑涌水量大，底板突水严重
截至1990年,境内煤铁矿床的总排水量为239×104m/d,占矿床分布区岩溶水的 19.7%。1956-1988年境内煤矿共发生突水1220次,直接经济损失30亿以上:1988年底境 内变底板突水威胁无法大面积开采的煤炭资源15987亿吨,占已探明资源的3833%。 (2)矿区供排矛盾突出 境内岩溶水天然资源40146m3/s,其中半数分布在煤矿所在的52个岩溶水系统中,计 201.29m3s。它们既是境内工农业生产的主要水源,又是煤矿开采的主要充水因素,由于 山长期排水,已引起相关岩溶水系统所在地区的用水紧张,供排矛盾日趋突出,据原煤炭部 调查,1986年各主要煤矿山缺水86×104m3/d 此外,辽、鲁、冀、皖的15个矿区的统计,共有岩溶坍陷坑432个,仅占国内总数的 1.8%左右。无论从普遍性、规模或经济损失,均无法与溶洞充水矿床相比较。 (二)溶洞充水矿床 分布在秦岭—一大别山—一淮河以南地区。矿种多,其中多金属及煤、铝土矿均在国体 经济中占重要地位。以溶洞充水为主,最大特点是地层岩溶坍陷对矿床开采的威胁。主要充 水含水层为泥盆~二叠系灰岩,其中以二叠系茅口灰岩的厚度最大(300~500m),富水性最 强,是大水矿床的主要充水含水层。地表岩溶形态千姿百态,地下以溶洞为主,溶隙为辅。 洞与洞之间有溶隙相通,组成具特色的洞、隙网络,局部有岩溶暗河管道分布。在地壳持续 间歇性上升地段,溶洞具成层性,上层溶洞在雨季是下层溶洞的蓄水库, 1.主要特点 (1)蓄水构造规模小:其规模因矿床成因类型而异,但与溶隙充水矿床相比规模小是 其基本特点,受岩体控制的矽卡型矿床的蓄水构造,小则仅km2,含煤构造台地稍大,但也 以数十km2为主,少数为100~300km2,因此地下水储存量与补给量极有限,对矿床充水强 度并不起控制作用 (2)岩溶发育极不均匀:在垂向上,上部为溶洞带,分布在-100--200m上下,下部溶 隙带一般在-300m以上:水平方向,沿断裂、岩体与灰岩接触带、硫化矿床氧化带和地表水 附近岩溶极发育:岩溶充填率高达40-80%以上,尤其在浅部溶泂均为充填或半充填,是造 成地面岩溶坍陷普遍发育的主要原因。 (3)地面岩溶坍陷规模大具普遍性:由于境内多溶洞、充填率高、降水强度高、入渗 强烈,加上蓄水构造规模小,矿坑排水时渗透场水力坡度大作用力强,使地面岩溶坍陷不仅 有普遍性且规模大。岩溶坍陷一般沿疏干漏斗范围内的岩体与充水围岩接触带、硫化矿床氧 化带、断层和地表水附近分布,河水和暴雨沿坍陷坑的回渗,是大水矿床形成的主要原因。 (4)矿坑涌水量大小的主控因素因矿床成因而异:本类矿床的矿坑涌水量一般以小和 中等为主,超过5×104md的较少,最大威胁来自雨季地表水沿坍陷坑的溃水造成淹井事 故。矽卡岩型矿床(大水矿床占国内25%左右),因岩体与充水围岩直接接触,多溶洞溃水, 其涌水量大小取决于成矿围岩的富水性,岩体对充水围岩的封闭程度与断层的作用,其大水 矿床的形成还需两个条件,即采后地面坍陷与地表水的规模;二叠系煤田(大水矿床占国内 15%),因煤层与底板充水含水层呈间接接触,煤盆也缘以岩溶坍陷溃水为主,煤盆内以底 板突水为主,其矿坑涌水量大小与岩溶坍陷底板隔水层厚度有关。如大水矿床恩口煤矿,其 底板仅有004~142m厚的粘土角砾岩与充水含水层茅口灰岩相隔,单个突水点的最大涌水
截至 1990 年，境内煤铁矿床的总排水量为 239×104 m3 /d，占矿床分布区岩溶水的 19.7%。1956~1988 年境内煤矿共发生突水 1220 次，直接经济损失 30 亿以上；1988 年底境 内变底板突水威胁无法大面积开采的煤炭资源 159.87 亿吨，占已探明资源的 38.33%。 （2）矿区供排矛盾突出 境内岩溶水天然资源 401.46m3 /s，其中半数分布在煤矿所在的 52 个岩溶水系统中，计 201.29 m3 /s。它们既是境内工农业生产的主要水源，又是煤矿开采的主要充水因素，由于矿 山长期排水，已引起相关岩溶水系统所在地区的用水紧张，供排矛盾日趋突出，据原煤炭部 调查，1986 年各主要煤矿山缺水 86×104 m3 /d。 此外，辽、鲁、冀、皖的 15 个矿区的统计，共有岩溶坍陷坑 432 个，仅占国内总数的 1.8%左右。无论从普遍性、规模或经济损失，均无法与溶洞充水矿床相比较。 （二）溶洞充水矿床 分布在秦岭——大别山——淮河以南地区。矿种多，其中多金属及煤、铝土矿均在国体 经济中占重要地位。以溶洞充水为主，最大特点是地层岩溶坍陷对矿床开采的威胁。主要充 水含水层为泥盆~二叠系灰岩，其中以二叠系茅口灰岩的厚度最大（300~500m），富水性最 强，是大水矿床的主要充水含水层。地表岩溶形态千姿百态，地下以溶洞为主，溶隙为辅。 洞与洞之间有溶隙相通，组成具特色的洞、隙网络，局部有岩溶暗河管道分布。在地壳持续 间歇性上升地段，溶洞具成层性，上层溶洞在雨季是下层溶洞的蓄水库。 1.主要特点 （1）蓄水构造规模小：其规模因矿床成因类型而异，但与溶隙充水矿床相比规模小是 其基本特点，受岩体控制的矽卡型矿床的蓄水构造，小则仅 km2，含煤构造台地稍大，但也 以数十 km2 为主，少数为 100~300 km2，因此地下水储存量与补给量极有限，对矿床充水强 度并不起控制作用。 （2）岩溶发育极不均匀：在垂向上，上部为溶洞带，分布在-100~-200m 上下，下部溶 隙带一般在-300m 以上；水平方向，沿断裂、岩体与灰岩接触带、硫化矿床氧化带和地表水 附近岩溶极发育；岩溶充填率高达 40~80%以上，尤其在浅部溶洞均为充填或半充填，是造 成地面岩溶坍陷普遍发育的主要原因。 （3）地面岩溶坍陷规模大具普遍性：由于境内多溶洞、充填率高、降水强度高、入渗 强烈，加上蓄水构造规模小，矿坑排水时渗透场水力坡度大作用力强，使地面岩溶坍陷不仅 有普遍性且规模大。岩溶坍陷一般沿疏干漏斗范围内的岩体与充水围岩接触带、硫化矿床氧 化带、断层和地表水附近分布，河水和暴雨沿坍陷坑的回渗，是大水矿床形成的主要原因。 （4）矿坑涌水量大小的主控因素因矿床成因而异：本类矿床的矿坑涌水量一般以小和 中等为主，超过 5×104 m3 /d 的较少，最大威胁来自雨季地表水沿坍陷坑的溃水造成淹井事 故。矽卡岩型矿床（大水矿床占国内 25%左右），因岩体与充水围岩直接接触，多溶洞溃水， 其涌水量大小取决于成矿围岩的富水性，岩体对充水围岩的封闭程度与断层的作用，其大水 矿床的形成还需两个条件，即采后地面坍陷与地表水的规模；二叠系煤田（大水矿床占国内 15%），因煤层与底板充水含水层呈间接接触，煤盆也缘以岩溶坍陷溃水为主，煤盆内以底 板突水为主，其矿坑涌水量大小与岩溶坍陷底板隔水层厚度有关。如大水矿床恩口煤矿，其 底板仅有 0.04~1.42m 厚的粘土角砾岩与充水含水层茅口灰岩相隔，单个突水点的最大涌水
量达55×104m3/d,矿坑总涌水量11.3×104m3/d 2开采的主要水文地质问题 地面岩溶坍陷对溶洞充水矿床的开采危害最大,且具普遍性。对境内20个矿山截止1985 年的统计:总岩溶坍陷坑为20588个,平均每个矿山达10279个。其中如湘中恩口煤矿, 1972-1986年共产生坍陷坑6100个,面积25km2,毁坏农田9500亩,小型水库8座,1.83 万m成房搬迁,1977年暴雨二条河流因岩溶坍陷侧流,矿坑涌水量增至17×104m3/d,后 耗资980万元进行回填治理,但19906.12暴雨又造成150个回填坍陷坑的复坍,壶天河再 次断流侧渗,河床中的复坍洞面积15810m2,侧渗量48×104m3d 此外,溶洞充水矿床由于溶洞的充填率很高,开采时也普遍存在泥沙突击问题,其最大 突击量有时可以占总溃水量的50%。因变水动力条件控制一般发生深部井巷开拓的初期 恩口煤矿1980.923曾发生突泥封住工作中12人死亡的事故 (三)暗河管道充水矿床 分布是西南岩溶山区与岩溶丘陵。据统计仅(1)东南4个区就有暗河200条。暗河管 道充水矿床是指具有管道充水特征,并是开采中的主要充水水源。境内分布最广、储量最大 的是煤和硫铁矿。最大特点是矿坑涌水量及不均匀。主要充水含水层是二叠、三叠灰岩,岩 溶多裸露型。 1.主要特点 (1)管道流的特点:①管道中地下水运动与地表水有若干类似,人称加盖的地表水, 不符合地下水渗流理论的基本特征;②暗河中管道泥与分散泥并存,分散的裂隙水泥量虽小 但它是暗河较稳定的补给源,使大多数暗河终年不枯:③管道泥在流场场面上呈低水槽,雨 季瞬间流场则呈反漏斗,抽水时因含水不均难成统一的降落漏斗;④其水动力场的流速大、 水力坡度大(如四川红岩煤矿,最大流速20225/d,主管道平均水力坡度2%)衰减系数和 不稳定系数、流量与水位动态沿暗河管道时空不同步、疏干漏斗范围据13个矿区统计一般 仅数百米。 2)矿床充水特征 矿坑涌水量时空分配悬殊,常见水量在枯季水量小,雨季涌水量为平均水量的数-数十 倍,由于流速快,雨后数十小时最多数天后涌水量猛增,因此多溃水突泥,但雨停既退。矿 坑的平均涌水量很少超过万m2/d,涌水量大小取决于地面汇水面积、降水强度以及所处构 造部位。一般汇水面积大,矿坑涌水量大而较稳定,反之则差:位于向斜部位的矿坑涌水量 较大、单斜次之、背斜部位最小:降雨强度直接影响矿坑涌水量大小。也是溃水突泥的直接 控制因素。 2开采的主要水文地质问题 溃水突泥是该类矿床的最大危害。由于管道系统规模有限,流速快,故调蓄动能差,暴 雨期间多发灾害性突泥。境内几乎所有矿山都无一能免,轻则淹井淤泥,重则人员伤亡甚至 报废矿井。如湖南翻花岑金属矿1990.11的一次溃水中突泥一万吨:四川红岩煤矿10次溃 水突泥淹井事故中,最大矿坑涌水量67×104m3d。 由于矿坑涌水量变化悬殊,给治水设计带来很大困难。若据常见水量值设计矿坑排水沟 断面、水泵排水能力、水仓容积,到暴雨时会淹井,若据最大预测值设计,则耗资巨大,利
量达 5.5×104 m3 /d，矿坑总涌水量 11.3×104 m3 /d。 2.开采的主要水文地质问题 地面岩溶坍陷对溶洞充水矿床的开采危害最大，且具普遍性。对境内 20 个矿山截止 1985 年的统计：总岩溶坍陷坑为 20588 个，平均每个矿山达 1027.9 个。其中如湘中恩口煤矿， 1972~1986 年共产生坍陷坑 6100 个，面积 25km2，毁坏农田 9500 亩，小型水库 8 座，1.83 万 m2 成房搬迁，1977 年暴雨二条河流因岩溶坍陷侧流，矿坑涌水量增至 17×104 m3 /d，后 耗资 980 万元进行回填治理，但 1990.6.12 暴雨又造成 150 个回填坍陷坑的复坍，壶天河再 次断流侧渗，河床中的复坍洞面积 15810 m2，侧渗量 48×104 m3 /d。 此外，溶洞充水矿床由于溶洞的充填率很高，开采时也普遍存在泥沙突击问题，其最大 突击量有时可以占总溃水量的 50%。因变水动力条件控制一般发生深部井巷开拓的初期。 恩口煤矿 1980.9.23 曾发生突泥封住工作中 12 人死亡的事故。 （三）暗河管道充水矿床 分布是西南岩溶山区与岩溶丘陵。据统计仅（1）东南 4 个区就有暗河 200 条。暗河管 道充水矿床是指具有管道充水特征，并是开采中的主要充水水源。境内分布最广、储量最大 的是煤和硫铁矿。最大特点是矿坑涌水量及不均匀。主要充水含水层是二叠、三叠灰岩，岩 溶多裸露型。 1.主要特点 （1）管道流的特点：①管道中地下水运动与地表水有若干类似，人称加盖的地表水， 不符合地下水渗流理论的基本特征；②暗河中管道泥与分散泥并存，分散的裂隙水泥量虽小， 但它是暗河较稳定的补给源，使大多数暗河终年不枯；③管道泥在流场场面上呈低水槽，雨 季瞬间流场则呈反漏斗，抽水时因含水不均难成统一的降落漏斗；④其水动力场的流速大、 水力坡度大（如四川红岩煤矿，最大流速 20225/d，主管道平均水力坡度 2%）衰减系数和 不稳定系数、流量与水位动态沿暗河管道时空不同步、疏干漏斗范围据 13 个矿区统计一般 仅数百米。 （2）矿床充水特征 矿坑涌水量时空分配悬殊，常见水量在枯季水量小，雨季涌水量为平均水量的数~数十 倍，由于流速快，雨后数十小时最多数天后涌水量猛增，因此多溃水突泥，但雨停既退。矿 坑的平均涌水量很少超过万 m2 /d，涌水量大小取决于地面汇水面积、降水强度以及所处构 造部位。一般汇水面积大，矿坑涌水量大而较稳定，反之则差；位于向斜部位的矿坑涌水量 较大、单斜次之、背斜部位最小；降雨强度直接影响矿坑涌水量大小。也是溃水突泥的直接 控制因素。 2.开采的主要水文地质问题 溃水突泥是该类矿床的最大危害。由于管道系统规模有限，流速快，故调蓄动能差，暴 雨期间多发灾害性突泥。境内几乎所有矿山都无一能免，轻则淹井淤泥，重则人员伤亡甚至 报废矿井。如湖南翻花岑金属矿 1990.11 的一次溃水中突泥一万吨；四川红岩煤矿 10 次溃 水突泥淹井事故中，最大矿坑涌水量 67×104 m3 /d。 由于矿坑涌水量变化悬殊，给治水设计带来很大困难。若据常见水量值设计矿坑排水沟 断面、水泵排水能力、水仓容积，到暴雨时会淹井，若据最大预测值设计，则耗资巨大，利