【规范】水文地质工程地质勘探规范（二）
矿区水文地质工程地质勘探规范(GB12719—1991)
4 矿区水文地质勘探
4.1 勘探类型划分
4.1.1 根据矿床主要充水含水层的容水空间特征，将充水矿床分为三类：
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；
第三类 以岩溶含水层充水为主的矿床，简称岩溶充水矿床。
本类可按岩溶形态划分为三个亚类：
第一亚类 以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床；
第二亚类 以溶洞为主的岩溶充水矿床；
第三亚类 以暗河为主的岩溶充水矿床。 ·
4.1.2 各类充水矿床按矿体(或层，下同)与主要充水含水层的空间关系，充水方式分为：
直接充水的矿床：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。
顶板间接充水的矿床：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(注)或弱透水层，地下水通过构造破碎带、导水裂隙带或弱透水层进入矿坑。
底板间接充水的矿床：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坊。
注：一般将钻孔单位涌水量小于0.001L/s·m的岩层视为隔水层。
4.1.3 根据主要矿体与当地侵蚀基准面的关系，地下水的补给条件，地表水与主要充水含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，将各类充水矿床勘探的复杂程度划分为三型：
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。
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。
4.2 探程度要求
4.2.1 一般要求
4.2.1.1 研究区域水文地质条件，确定矿区所处水文地质单元的位置，详细查明矿区地下水的补给、径流、排泄条件，区域地下水对矿区的补给关系，主要进水通道及其渗透性。
4.2.1.2 详细查明矿区含(隔)水层的岩性、厚度、产状，分布范围、埋藏条件，含水层的富水性，矿床顶底板隔水层的稳定性。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、动态变化以及地下水迳流场的基本特征，确定矿区水文地质边界。
4.2.1.3 详细查明对矿坑充水有较大影响的构造破碎带的位置、规模、性质、产状、充填与胶结程度、风化及溶蚀特征、富水性和导水性及其变化、沟通各含水层以及地表水的程度，分析构造破碎带可能引起突水的地段，提出开采中防治水的建议。
4.2.1.4 详细查明对矿床开采有影响的地表水的汇水面积、分布范围、水位、流量、流速及其动态变化、历史上出现的最高洪水位、洪峰流量及淹没范围。详细查明地表水对井巷充水的方式、地段，并分析论证其对矿床开采的影响，提出地表水防治的建议。
4.2.1.5 矿层与含(隔)水层多层相间的矿床，应详细查明开采矿层顶、底板主要充水含水层的水文地质特征和隔水层的岩性、厚度、稳定性和隔水性，断裂发育程度、导水性以及沟通各含水层的情况，分析采矿对隔水层的可能破坏情况。当深部有强含水层时，应查明主要充水含水层从底部获得补给的途径和部位。
4.2.1.6 调查老窿的分布范围、深度、积水和塌陷情况，大致圈定采空区，估算积水量，提出开采中对老窿水的防治建议。
4.2.1.7 对有热水、气(有害气体，下同)的矿床，应基本查明热水，气的分布、压力、温度、梯度、流量，大致查明热水、气的来源及其控制因素，有害气体成分及其浓度，地热盖层的厚度，热异常区的范围、温度及热水、气对矿床开采的影响。
4.2.1.8 冻土地区矿床，应详细查明冻土的类型、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。
4.2.1.9 水溶法开采的盐类矿床，应详细查明岩、矿层的空间分布，矿层顶底板岩石的物理力学性质和水理性质(指可塑性、膨胀性、收缩性、崩解性、透水性等)，地质构造发育程度及分布规律，各含水层与矿层的空间关系及其水力联系情况。
4.2.1.10 扩大延深勘探矿区，应充分研究已有勘探和矿山生产的资料，评价矿区的水文地质条件，扩大勘探的矿区，应详细查明主要充水含水层，断裂破碎带及矿区水文地质边界在扩大范围内的变化，当水文地质条件变化不大时，可用比拟法预测矿坑涌水量，否则应按新矿区的要求进行勘探。延深勘探矿区，应详细查明主要充水含水层的富水性，断裂破碎带向深部的变化，若水文地质条件变化不大，可用比拟法预测矿坑涌水量：当深部发现新的充水含水层和导水构造破碎带时，应按4.2.1.2和4.2.1.3条执行，并可根据实际条件结合已有的矿山巷道进行放水试验，查明深部含水层富水性变化及地下水径流场特征，预测矿坑涌水量。
4.2.2 各类充水矿床应着重查明的问题
4.2.2.1 孔隙充水矿床：应着重查明含水层的成因类型，分布、岩性、厚度、结构、粒度、磨圆度、分选性胶结程度、富水性、渗透性及其变化；查明流砂层的空间分布和特征，含(隔)水层的组合关系，各含水层之间，含水层与弱透水层以及与地表水之间的水力联系，评价流砂层的疏干条件及降水和地表水对矿床开采的影响。
4.2.2.2 裂隙充水矿床：应着重查明裂隙含水层的裂隙性质、规模、发育程度、分布规律、充填情况及其富水性；岩石风化带的深度和风化程度；构造破碎带的性质、形态、规模、及其与各含水层和地表水的水力联系；裂隙含水层与其相对隔水层的组合特征。
4.2.2.3 岩溶充水矿床：应着重查明岩溶发育与岩性、构造等因素的关系，岩溶在空间的分布规律、充填深度和程度、富水性及其变化，地下水主要径流带的分布。
以溶隙、溶洞为主的岩溶充水矿床，应查明上覆松散层的岩性、结构、厚度，或上覆岩石风化层的厚度、风化程度及其物理力学性质，分析在疏干排水条件下产生突水、突泥、地面塌陷的可能性，塌陷的程度与分布范围以及对矿坑充水的影响。对层状发育的岩溶充水矿床，还应查明相对隔水层和弱含水层的分布。
以暗河为主的岩溶充水矿床：应着重查明岩溶洼地、漏斗、落水洞等的位置及其与暗河之间的联系；暗河发育与岩性、构造等因素的关系；暗河的补给来源、补给范围、补给量、补给方式及其与地表水的转化关系；暗河入口处的高程、流量及其变化；暗河水系与矿体之间的相互关系及其对矿床开采的影响。
4.2.3 不同充水方式的矿床应着重查明的问题
4.2.3.1 直接充水的矿床：应着重查明直接充水含水层的富水性、，渗透性，地下水的补给来源、补给边界、补给途径和地段：直接充水含水层与其他含水层、地表水、导水断裂的关系。当直接充水含水层裸露时，还应查明地表汇水面积及大气降水的入渗补给强度。
4.2.3.2 顶板间接充水的矿床：应着重查明直接顶板隔水层或弱透水层的分布、岩性、厚度及其稳定性、岩石的物理力学性质和水理性质、裂隙发育情况、受断裂构造破坏程度，研究和估算导水裂隙带高度(附录F)，分析主要充水含水层地下水进入矿坑的地段。
4.2.3.3 底板间接进水的矿床：应着重查明承压含水层径流场特征，直接底板的岩性、厚度及其变化，岩石的物理力学性质和水理性质，以及断裂构造对底板完整性的破坏程度，分析论证可能产生的底鼓，突水的地段(附录G)。
4.3 勘探工程布置原则及工程量
4.3.1 勘探工程布置原则
4.3.1.1 应结合矿区具体条件，针对主要水文地质问题做到有的放矢。从区域着眼，立足矿区、把矿区和区域的地下水，地表水和大气降水作为统一系统进行研究。应重视水文地质测绘和钻孔简易水文地质观测与编录等基础工作，配合地面物探或井中物探，因地制宜地进行适当规模的抽水试验，运用多种勘探手段，加强综合分析研究，从而查明矿区的水文地质条件及主要充水因素。
4.3.1.2 水文地质勘探钻孔，应尽量构成剖面，既控制地下水天然流场的补给、径流、排泄各个地段；又要控制开采后流场变化，特别是进水通道地段。
4.3.1.3 群孔抽水试验，主孔宜布在主要充水含水层的富水段或强迳流带上。必须有足够的观测孔(点)，观测孔布置必须建立在系统整理、研究各勘探资料的基础上，根据试验目的，水文地质分区情况，矿坑涌水量计算方案等要求确定，应尽可能利用地质勘探钻孔、地下水天然或人工露头作为观测孔(点)。
4.3.2 勘探工程量
4.3.2.1 各类型充水矿床勘探所需的基本工程量应结合矿区的具体情况确定，以满足相应的勘探程度要求为原则。可参照表1、表2执行。
4.3.2.2 表1、表2工作量指各勘查阶段的基本工作量，小型矿床可酌减。
4.3.2.3 表1、表2所列抽水试验和动态观测孔的数量，指控制矿区主要充水含水层的基本工程量，次要充水含水层及构造破碎带必须根据矿区的具体条件增加相应的工程量。
4.3.2.4 矿区附近有水文地质条件相似的生产矿井资料可利用时，可适当减少抽水试验或其他工作量。
4.4 勘探技术要求
4.4.1 水文地质测绘
4.4.1.1 水文地质测绘分为区域和矿区。区域水文地质测绘范围应包括一个完整的水文地质单元，以查明区域地下水的补给，径流、排泄条件为重点，水文地质条件简单的矿区，可不进行区域水文地质测绘；矿区水文地质测绘应包括矿床疏干可能影响的范围及补给边界，以查明矿床充水因素及矿区水文地质边界条件为重点。
4.4.1.2 水文地质测绘比例尺，区域一般采用1∶50000—1∶10000；矿区一般采用1∶10000—1∶2000。
4.4.1.3 水文地质测绘一般在地质测绘的基础上进行，应全面搜集和充分利用航(卫)片解释、区域水文地质普查和相邻矿区的资料。
4.4.1.4 水文地质测绘应全面收集矿区及相邻地区历年的水文、气象资料；详细调查矿区地形地貌、地下水的天然和人工露头及其水化学特征、岩溶发育情况、第四系松散层的形成与分布、地下水的补给、径流、排泄条件，圈定矿区水文地质边界；调查矿山老窿的分布：对现有生产矿井或勘探坑道进行水文地质编录，系统收集生产矿井(或露天采矿场)的水文地质资料。
4.4.2 钻孔简易水文地质观测与编录
4.4.2.1 观测和详细记录钻进中涌(漏)水、掉块、塌孔、缩(扩)径、逸气、涌砂、掉钻等现象发生的层位和深度，测量涌(漏)水量，有条件时，应观测钻进中动水位和冲洗液消耗量的变化，必要时应测量稳定水位并进行简易放(注)水试验。
4.4.2.2 描述岩芯的岩性、结构构造、裂隙性质、密度、岩石的风化程度和深度以及岩溶形态、大小、充填情况、发育深度，统计裂隙率、岩溶率。
4.4.2.3 单一含水层(组)的钻孔应测定终孔稳定水位。
4.4.3 水文地质钻探
4.4.3.1 钻孔施工宜采用清水钻进，当地层破碎不能用清水钻进时，应在主要含水层或试验段(观测段)用清水钻进，若必须采用泥浆钻进时，应采取有效地洗井措施。
4.4.3.2 钻孔揭露多个含水层时，应测定分层稳定水位；分层抽水试验和分层测水位的钻孔，必须严格止水，并检查止水效果，不合格时应重新进行。
4.4.3.3 钻孔孔径视钻孔目的确定，抽水试验孔试验段孔径以满足设计的抽水量和安装抽水设备为原则，一般不小于91mm，水位观测孔观测段孔径应满足止水和水位观测的要求。
4.4.3.4 钻孔应取芯钻进。岩芯采取率：岩石大于70％，破碎带大于60％，粘土大于70％，砂和砂砾层大于50％。当采用水文物探测井，能正确划分含(隔)水层位置和厚度时，可适当减少取芯。
4.4.3.5 钻孔的孔斜应满足选用抽水设备和水位观测仪器的工艺要求。
4.4.3.6 钻孔控制深度以揭穿主要目的层为原则，重点控制第一期开拓水平，少数孔兼顾矿体主要储量分布标高。对底板直接或间接充水的矿床，应按勘探剖面加深控制，其深度以揭穿含水层的裂隙、岩溶发育带为原则。
4.4.3.7 应结合矿区的物性条件，选择有效的方法进行水文物探测井(含井中测流)。
4.4.3.8 钻孔除留作长期观测外，均应封孔，封孔方法宜结合水文地质条件和可能的开采方式研究确定。
4.4.4 抽水试验
4.4.4.1 抽水试验前应获得自然流场水位、流量变化趋势和速率的资料；试验过程中，严禁抽出的水就地排放造成回渗或倒灌；注意观测地面塌陷、沉降现象。
4.4.4.2 抽水试验方法分为稳定流和非稳定流，可根据概化的水文地质模型和水文地质参数计算的要求选择。
4.4.4.3 稳定流抽水试验要求
a．水位降深应根据试验目的和含水层富水程度确定，应尽设备能力作一次最大降深，其值宜不小于lOm；当采用涌水量与降深相关方程预测矿坑涌水量时，应进行三次水位降低。
b. 稳定时段延续时间宜根据含水层的特征，补给条件确定。单孔抽水试验最低不少于8小时，替水层抽水、带观测孔抽水和有越流以及潮汐影响的抽水，必须适当延长。
c．稳定时段内钻孔水位、流量稳定程度应结合区域地下水动态变化确定。水位波动相对误差：抽水孔不大于1％；观测孔水位变化不大于2cm。涌水量波动相对误差：当单位涌水量大于0.1L/s.m时，不大于其平均值的3％；当单位涌水量等于或小于0.1L/s.m时，不大于其平均值的5％，波动相对误差按式(1)计算：
d．抽水试验过程中应取全取准水位下降、流量、水温和水位恢复的连续观测资料。
4.4.4.4 非稳定流抽水试验要求
a．非稳定流抽水试验宜采用定流量或阶梯定流量抽水，也可用定降深抽水,其降深值可参照4.4.4.3a条执行。
b．抽水孔水位、流量的波动误差可参照4.4.4.3c条执行。
c．抽水孔水位、流量累计观测时间，可按对数轴上的分格点进行。
d. 抽水延续时间应根据试验目的参照水位降深——时间半对数曲线S(或h2)——lgt形态确定，当曲线出现固定斜率的渐近线时，观测时间需后延续一个对数周期；有越流补给时，观测时间则需曲线经过拐点后趋于水平时为止；有观测孔时，应以代表性观测孔的S(或h2)——lgt曲线判定。
e．停止抽水后，应立即观测恢复水位，观测时间参照4.4.4.4c执行。
4.4.4.5 具有多层含水层的矿区，需要分层评价时，应进行分层抽水试验。水文地质条件允许，可用井中测流方法进行混合抽水，分层求取水文地质参数。
4.4.4.6 大型抽水试验
a．大型抽水试验宜在勘探后期进行，必须建立在获得矿区水文地质条件和天然流场及其动态变化资料的基础上。
b.水位降深、降深次数和延续时间视矿区水文地质条件、试验目的和计算方法确定。抽水水量应对天然流场有较大的扰动，尽可能暴露储存量与迳流量的转化关系和矿区的水文地质边界。
c．观测孔(点)，应根据试验目的和计算方法确定。宜布在不同的富水区、参数区、边界水量交换地段以及地表水、“天窗”、断裂带等地段，必要时外围区亦应布少数孔控制。
d. 具体观测方法应按专项设计执行。
4.4.5 地表水、地下水动态观测
4.4.5.1 矿区进入详查阶段即应选择代表性井、泉、钻孔、生产矿井、地表水等进行动态观测，勘探阶段应进一步充实和完善。观测内容包括：水位、水量、水温和水质。
4.4.5.2 水位、水量、水温观测，一般每隔5—10天一次，雨季或急剧变化时段加密。日变幅大的地区，应选定一个时段进行微动态观测；水质一般按丰、枯季取样。连续观测时间不少于一个水文年，当勘探周期不足一年的中、小型矿床或水文地质条件简单的矿区可视矿区条件酌定。
4.4.5.3 地下水动态观测设施应采取有效措施予以保护，勘探工作结束后由生产部门继续观测。
4.5 矿坑涌水量计算
4.5.1 矿坑涌水量计算必须建立在正确认识矿区水文地质条件的基础上，勘探设计时应初步确定其计算方案，并在勘探过程中，随着对矿区水文地质条件认识的深化逐步的修正和完善。
4.5.2 应根据矿区水文地质特征、边界条件、充水方式，建立矿区水文地质模型和数学模型，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和最大涌水量。需预先疏干的矿床，应计算相应水平疏干漏斗范围内的地下水储存量，必要时，估算最低开拓水平的正常和最大涌水量。主矿体在侵蚀基准面以上，水文地质条件简单的矿区，可计算全矿区的正常和最大涌水量。
4.5.3 矿坑涌水量计算主要方法有：比拟法、数理统计法、水均衡法、解析法、数值法和物理模拟法等应根据概化的矿区水文地质模型和所获得的各项水文地质参数情况选择，必须注意计算方法的使用条件，有条件时应采用几种方法计算和对比。
4.5.4 对计算成果应进行详细评述，推荐作为矿山一期开拓水平疏干排水设计的矿坑涌水量，分析论证计算涌水量可能偏大或偏小的原因及矿床开采后矿坑充水因素和涌水量的变化。
4.6 矿区水资源综合利用评价
4.6.1 对矿坑排水应对其利用的可能性及可利用程度做出评价。
4.6.2 矿区内有可供利用的供水水源时，应根据现有资料做出评价；矿区无可供利用的水源时，应在区域上指出供水方向。
4.6.3 矿区内有地下热水时，应圈定热异常范围，大致查明热水的形成条件，估算热水量，测定其化学成分，分析热水开发利用前景。
4.6.4 根据矿区水化学分析成果，研究赋存矿泉水的可能性，对达到GB 8537—87《饮用天然矿泉水》国家标准的水点，应对其利用的可能性做出初步评价，提出进一步工作的建议。
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