前言
矿区地质勘查是确定矿床的位置、规模和性质的关键步骤。准确全面的地质勘查有助于提高矿山工程的成功率,降低风险,并最大限度地提高矿产资源的利用率。
勘查步骤
1. 全面调查
全面调查包括收集矿区的地质构造、矿石分布和储量方面的详细数据。常用的技术包括:
- 钻探:通过钻孔获取岩芯样品,以研究地质构造和矿石层位。
- 采样:采集岩石、土壤和水样,以确定矿石的矿物成分和化学性质。
- 地球物理勘测:利用地震波、重力或电磁波等方法,探测地下矿石体和地质结构。
2. 数据分析和建模
收集到数据后,需要进行分析和建模,以解释矿区的地下地质条件。这包括:
- 创建地质剖面图:显示矿区不同深度的岩层结构和矿石层位。
- 建立三维地质模型
以往地质工作程度
一、以往基础地质工作程度
大兴安岭地区由于植被覆盖严重,人烟稀少,交通欠发达,地质工作程度较低,尤其是大兴安岭中北部地区地质工作程度更显不足。 新中国成立前仅有少数中、外地质工作者沿交通线做过少量路线地质调查,曾有俄国人、日本人在铁路沿线和免渡河一带进行过地质矿产概查,并发现了铅锌矿和煤矿。
新中国成立后,国家一直对大兴安岭地区地质工作非常重视,使得该区地质工作得到飞速发展。
新中国成立初期,专门成立了大兴安岭区测队,首先完成了1∶100万区域地质调查工作,填补了本区地质工作的空白,对本区进行了第一次区域性的地质总结。 1951~1953年刘国昌、姜春潮等在大兴安岭进行了1∶50万地质调查。 1980年内蒙古地质局116队完成了呼伦贝尔盟1∶50万地质图、矿产图、构造体系图、成矿远景区划图及相应的文字报告和说明书。
20世纪80年代前,在国家的统一布置下(计划经济时期),相继开展了全区1∶50万航磁测量、1∶100万区域重力测量和大面积的1∶20万区域地质测量工作,相当一部分地区还进行了1∶20万重力及1∶10万和1∶5万航磁测量,少数地区1∶5万区域地质和1∶2.5万航磁测量工作也开始起步,取得了极为丰富的基础地质资料,并发现了一大批有地表露头的大中型矿床。 1∶50万地质编图和区域地层表的编制及有关专家学者的专题研究等,使本区的地质工作步入系统化阶段,认识也逐步深入。
从20世纪50年代开始在本区先后开展了以矿产地质调查为主的1∶20万区域地质测量。 研究区共涉及其中68幅图,其中14幅尚属空白。 少数地区开展了1∶5万区域地质调查(图1-2)。 其中1990~1993年黑龙江省地质矿产局第二区域地质调查大队开展了M-51-10(六十林场幅)和M-51-16(阿里河幅)区域地质调查,1994年7月通过验收。 合理地建立了区内地层层序,对测区侵入岩进行了划分,确定了吉峰-环宇韧性推覆构造,并对区内矿床(点)、异常进行了详细调查、登记,在初步总结成矿规律的基础上,结合重砂、化探资料,圈定了6个成矿远景区。 20世纪80~90年代,国家计委、国家科委、地矿部和中国地质科学院组织有关研究所、高等院校和内蒙古自治区及相关省的地矿局等单位完成了“中国北方板块构造及成矿规律的研究”、“我国北方前寒武纪成矿地质背景及找矿远景预测”、“华北地块北缘矿化集中区控矿因素及成矿预测”以及“紧缺矿产的勘查与评价研究”等项目,对包括大兴安岭在内的中国北方广大地区地质、构造和成矿规律进行了系统研究,发表了一系列专著。
图1-2大兴安岭中北段区域地质调查工作程度
1995~1997年地质矿产部第一物探大队陆续完成了大兴安岭北段阿南林场、喀喇林场、克一河镇、兴安里、阿里河、六十林场等图幅1∶20万区域化探扫面工作,发现了一些有找矿价值的异常。
20世纪90年代末以来,随着国土资源大调查项目的全面实施,大兴安岭地区又一次迎来了地质工作的春天。 1∶20万区域化探扫面全面展开,1∶25万区域地质测量工作填补了1∶20万区调的空白,至2005年1∶20万化探可扫面积全部完成(图1-3)。 重要成矿带还进行了1∶5万区域地质和化探扫面工作,新发现了一大批物化探异常和矿产地。
与此同时,中国科学院和中国地质科学院牵头,联合内蒙古自治区有关部门进行了大量综合研究:20世纪80~90年代,在本区开展了各类综合研究,先后有许多单位和学者对大兴安岭中北段及邻区地质构造、火山岩和矿床做了大量的研究工作,先后完成了“区域地质志”、“地层单元清理”、“大兴安岭中南部中生代地层火山岩及成矿规律”等综合研究。 “七五”、“八五”期间该区又作为科技攻关重点研究区,先后提交了“内蒙古兴安盟地区与火山-侵入活动有关的铜多金属矿床成矿条件和成矿预测”、“大兴安岭及其邻区铜多金属矿产的勘查与评价研究”等科研报告,对大兴安岭地区板块构造运动的特点、多旋回和叠覆造山作用的总体特征、成矿规律等进行了较系统的总结。 通过对大量地质矿产资料的整理,对区内地层、岩浆岩、构造、有色金属成矿地质条件及成矿模式进行了系统总结和归纳;以板块构造理论为指导,论述了本区大地构造演化及其与成矿作用的关系;通过研究重点矿床,阐明了该区金属矿床成矿系列和成矿规律,划分了成矿带、圈定了找矿靶区;特别是近年来,中国地质调查局、中国地质科学院和中国科学院等单位有关专家带着队伍和先进设备,对主要成矿带和重要矿床(点)进行了详细工作,对该区成矿条件和赋矿规律有了更深刻的认识,不仅确立了中生代火山-岩浆活动对成矿的重要作用,而且认识到古生代构造-岩浆活动对区域矿产形成的重要作用;认识到成矿类型也是多元化的---不但矽卡岩型和热液型矿床不断被发现,而且与潜火山作用和海底火山-喷流作用有关的矿床类型也正在被人们认识;通过新理论、新观点的引进,发现了多处新类型矿床(点),通过新方法和技术的使用,使多数矿床扩大了远景。 这些工作使大兴安岭中北段地区显示出巨大的资源潜力,为后续基础地质研究和隐伏金属矿床找矿勘查工作提供了理论依据和信息。
图1-3大兴安岭中北段区域物化探工作程度
2001~2003年东北地区地质调查中心(沈阳地质矿产研究所)和吉林大学承担了地质大调查科研项目“大兴安岭北部地区成矿规律与找矿方向综合研究”,对金、铜、铅锌矿床控矿构造、矿产分布特征及矿床成因进行了研究。 研究认为,矿床具有北东成带、北西成行的分布特征,成矿作用主要集中在燕山晚期,与燕山晚期火山岩、次火山岩具有内在的成因联系;划分出2种成矿类型、3个成矿带,并建立了多金属矿床成矿模式。
二、矿产资源勘查研究状况
大兴安岭中北段正规的矿产勘查工作始于20世纪60年代,70年代以来在1∶20万区域地质调查及面积性物化探工作的基础上,相继开展了地质普查和矿床勘探工作,对发现的重要矿点(矿产地)和物化探异常进行了普查和勘探工作。大兴安岭中北段已发现金属矿产地332处(含砂矿),其中经过不同层次地质勘查工作的大、中、小型矿床27处,合计每万平方千米(中、北段面积按20.2×10 km 计)平均有1.34个矿床,是大兴安岭地区(25处/万平方千米)的1/18.6,是全国(200处/万平方千米)的1/149。大兴安岭中北段有色金属矿产勘查工作程度见图1-4。
1966~1970年原黑龙江省地质五队、地质八队、物探队在环宇地区进行普查找矿和物化探工作,完成磁法、自然电场法、化探测量22.8km ,发现花岗岩接触带矽卡岩中的多金属矿化。1973年编写了环宇矿点普查报告。
1970~1971年原黑龙江省地质五队对嘎仙多金属、镍钴矿点进行了普查。 1972年对吉峰十一支线多金属矿点进行了普查,同时对吉峰九支线多金属矿点和超基性岩进行了普查。
1987~1988年中国有色金属工业总公司黑龙江地质勘查局同日本国际协力事业团、金属矿业事业团合作,在吉源林场、吉峰林场、三十六林场和西陵梯林场西部地区开展了1∶5万地球化学普查、异常查证和矿产普查工作,完成1∶5万化探5000km ,1∶5万地质调查605km ,1990年2月提交了《黑龙江西北部基础地质调查报告书(日文)》。1988~1989年黑龙江有色地质勘查局703队对西陵梯林场Au、As异常区、三十六林场Cu、Pb、Zn异常区进行了检查。
20世纪90年代以后,随着国土资源大调查成果的不断取得,特别是1∶20万化探扫面和重要成矿带上1∶5万水系沉积物测量工作的开展,在大兴安岭地区发现了大量成矿元素综合异常,为进一步普查找矿和扩大远景指明了靶区。 在国家和内蒙古自治区各级政府的支持下,该区矿产勘查工作又取得突破性进展,近年来在大兴安岭西坡陆续又发现和评价了一批矿床(点)和具一定前景的矿产地,矿种主要有铜、铅、锌、银、金等。 拜仁达坝富铅锌、银矿已评价为大型,并有望成为特大型。 同时,与大兴安岭相邻的蒙古、俄罗斯的边境地区也相继取得找矿重大突破。
总的来看,无论基础地质工作程度,还是矿产资源勘查研究现状,大兴安岭中北段地区由于植被覆盖严重,工作条件较差,且受以往传统勘查技术的限制,许多成矿有利地区未开展系统的地质找矿工作。 从图1-2和图1-3可以看出,大兴安岭中北段地区只是围绕一些勘查程度相对较高的矿区周围做过一些零星小面积的大、中比例尺的矿产勘查工作,大部分地区工作程度比较低,至今在本工作区仅发现2处大型矿床(六一硫铁矿、嘎罗索钛铁砂矿)、4处中型矿(谢尔塔拉铁锌矿、红旗沟铁锌矿、梨子山铁钼矿、苏呼河三号沟铁锌矿)、32处小型矿床(其中含7处砂矿)。
图1-4大兴安岭中北段有色金属矿产勘查工作程度
2001~2005年北京矿产地质研究院在鄂伦春自治旗八岔沟铅锌矿、吉峰林场、西陵梯、嘎仙、牙克石市扎敦河、扎兰屯市碰头岭等地区开展了地质、物探、化探综合找矿工作,完成1∶5万化探483km ,1∶2万土壤测量53km ,1∶1万地质测量40km ,地质、物探、化探剖面37km。通过上述工作认为八岔沟铅锌矿、吉峰林场AS-5Pb-Zn-Ag异常、西陵梯AS-8
Cu-Mo-Ag异常、嘎仙镍钴铅锌矿点、扎兰屯碰头岭金银矿化异常区具有较大找矿前景。 综上所述,大兴安岭中北段区域地质、矿产地质和地质科研工作程度均比较低。 区域地质仅限于小比例尺航空磁测、1∶20万区域地质测量、1∶20万区域化探,1∶5万地质测量开展尚少。 矿产地质勘查投入工作量较少,主要是20世纪60~70年代对个别矿点的检查和普查,工作没有取得重大进展。 此后的较长时间内投入的有效找矿工作较少,致使该地区至今已发现的大中型矿产地甚少。
在勘查技术方面对特殊景观地区(森林沼泽区、戈壁沙漠区等)找矿方法进行了试验研究,总结出一套切实可行的方法技术,使大兴安岭地区基础地质工作更加系统,找矿方法、技术日臻成熟,思路更加明确。 2001~2005年北京矿产地质研究院(原中国有色金属工业总公司北京矿产地质研究所)承担了国土资源调查技术方法类研究项目“得尔布干成矿带北段森林沼泽景观中大比例尺化探方法研究”(2001~2002年)和“森林沼泽景观异常查证方法研究”(2003~2005年),对森林沼泽区元素迁移集散规律、异常影响因素进行了研究,制定了该类景观地区中大比例尺化探方法和异常查证评价技术,并在示范测量中取得很好的地质效果。
在地球物理勘查方面,应用航空物探发现了一批电、磁异常,1999年在海拉尔、满洲里地区又进行了1∶5万航空物探(电/磁)综合测量,为研究本地区构造格架、地层及岩体分布、普查找矿等提供了高质量的地质、地球物理信息,其成果经三级异常查证,取得了一定的地质找矿效果。
高分辨率电磁测深、大深度的脉冲瞬变电磁测深、大功率激电、高精度磁法等新技术、新方法及多种方法的组合应用,为寻找隐伏、半隐伏矿床及解决大兴安岭中北段找矿中的一些技术难点问题提供了新的技术和手段。
近年来遥感技术也取得了较快的发展,多平台、多光谱分辨率和多空间分辨率的遥感技术为找矿勘查提供了基础数据。 在森林沼泽特殊景观区,如何有效地应用遥感技术开展区域地质研究及找矿靶区优选工作,尚处于探索研究阶段。
三、邻国邻区矿产资源发展状况及可借鉴经验
大兴安岭与近邻的俄罗斯、蒙古国的相邻地域均处于同一构造单元,是铜、金、钼、锌、稀土、铀等金属矿床集中分布区(图1-5)。据统计,在俄罗斯、蒙古国境内已发现规模不同的矿床500多个,其中超大型、大型矿床43处,有色及贵金属占80%以上,已探明的储量中,铅锌大于700×10 t,银大于t,金在2000t以上,铀大于20×10 t,另有萤石矿2000×10 t以上。在距我国仅10km的额尔古纳河以西,俄罗斯境内别列佐夫已发现4.47×10 t的大型富铁矿,矿石品位达50.33%;同样距我国仅20km处有鲁戈卡因大型铜金矿床,铜储量达169.8×10 t,金储量167t;另有诺依昂-塔洛格铅锌矿,金属储量达300×10 t以上;斯特列措夫超大型铀钼矿,其中铀储量大于20×10 t;已生产150年之久的巴列依金矿,已采金在1500t以上;达腊松金矿采砂金已有150年的历史,1927年进行原生矿勘探后变成一超大型金矿;舍尔洛夫戈尔大型锡钨钼矿床距满洲里仅120km。同样,在与我国毗邻的蒙古国境内的东方省已知有吉尔万布拉克超大型铀矿,乌兰、查布、巴彦乌拉等大型铅锌矿,肯特省阿伦努尔大型钨矿,爱尔得尼-托洛加大型铜矿,莫苏盖胡都格特大型稀土矿等。这些矿床距我国内蒙古地区一般均在200km以内。
在我国大兴安岭的呼伦贝尔地区也相继发现了斑岩型乌奴格吐山大型铜钼矿、额仁陶勒盖大型银多金属矿、查干布拉根及甲乌拉等银铅锌多金属矿。 在内蒙古东部的黑龙江境内先后发现了斑岩型多宝山、铜山、三矿沟、小多宝山等大中型铜钼金矿;在紧邻工作区北部的黑龙江境内也发现了小伊诺尔盖、沙宝斯、东安等大、中型金矿及一批大、中型砂金矿,如乌玛、韩家院子、兴隆沟等。 在大兴安岭南部地区也先后发现了一批大、中型有色金属矿,如白音诺尔超大型铅锌银矿、科尔沁右翼前旗的超大型巴尔哲稀土矿、巴林左旗浩布高大型矽卡岩型铅锌铜多金属矿、克什克腾旗黄岗大型矽卡岩型铁锡钨多金属矿等。 这些矿床的发现说明在我国大兴安岭地区有寻找和发现有色、贵金属等矿产的巨大潜力,尤其是在中北部地区,占地面积与已发现的矿床规模和数量远不如邻国及邻区。 选择俄罗斯、蒙古国与毗邻地区的代表性矿床进行比较,见表1-1,从中可以汲取一些宝贵经验。
图1-5大兴安岭及邻区矿产分布示意(据赵一鸣等,1997,有修改)
表1-1 大兴安岭及周围地区大型以上代表性矿床主要特征及控矿因素
续表
1)研究表明许多大型-超大型矿床在空间的分布,首先受控于大型成矿域的有利位置,近年来在新疆东天山发现的土屋斑岩型铜矿,蒙古国境内发现的奥玉陶勒盖斑岩型铜矿、查干苏布尔加斑岩型铜钼矿、纳林呼都克铜矿、洪古特-黑德铜矿等与大兴安岭西部的乌奴格吐山和东部的黑龙江多宝山斑岩铜钼矿带,均处于东西向古生代古亚洲成矿域,它们受西伯利亚古板块南缘古生代活动大陆边缘岛弧系的控制,因此在大兴安岭寻找与斑岩型有关的铜钼金多金属矿重点应考虑与古生代基底岩层有关的东西向构造中分布的浅成斑岩体及与之有关的矿化和蚀变。
2)大兴安岭的邻区已发现的许多大型-超大型矿床,主要与北东向、北西向和东西向3个断裂系统组成的区域构造的复杂网格状断裂有关,它们决定了中生代岩浆活动和成矿作用的空间范围(阎鸿铨等,2000)。 尤其是近东西向构造向北东向构造转弯处(在俄罗斯境内北部地区及蒙古国的南部由于受西伯利亚古板块牵制,构造表现为从东西向向北东东向转弯)是成矿密集区。 区内成矿带的分布和若干矿田的成矿位置,主要受控于北东—北北东向与北西向或近东西向断裂的交汇部位,如诺依昂-塔洛格铅锌矿、舍尔洛夫戈尔锡钨矿、乌兰铅锌矿、乌奴格吐山铜钼矿、多宝山铜钼矿等均受北东向深断裂和北西向或近东西向断裂交汇构造控制。
3)巨型火山-深成岩浆隆起带内次级相对隆起区或向沉降区过渡地带是大型成矿区带最重要的构造环境。 分布在岩浆隆起区不同级别的次一级构造,如破火山洼地(斯特列措夫铀钼矿)、断陷火山盆地边缘(诺依昂-塔洛格铅锌矿)、次火山-侵入穹窿(乌奴格吐山铜钼矿)、近岩浆穹窿核部(达腊松金矿)等,往往是形成大型-超大型矿田的重要构造条件。 这是在大兴安岭地区寻找大型-超大型矿床必须考虑的重要因素。
4)从俄罗斯、蒙古国和大兴安岭地区已知的矿产组合可以看出,其成矿元素及组合十分相似。 大致可分为3类:铁及多金属组合(如铁-锌、铁-锰等)、有色金属及贵金属组合、稀土-放射性元素组合。 如蒙古国有大型图木尔廷敖包铁锌矿,大兴安岭地区有谢尔塔拉中型铁锌矿;俄罗斯有超大型鲁戈卡因铜金矿,大兴安岭地区嫩江有三矿沟铜金矿;俄罗斯有超大型贝斯特里铜钼矿,大兴安岭地区有乌奴格吐山、多宝山铜钼矿等,说明大兴安岭地区与俄罗斯、蒙古国有相同的成矿基底,并有相似的成矿机理,只是在工作区目前只发现矿化显示或小型矿床,如扎兰屯市敖尼尔河仅发现钨锡矿化点,而在俄罗斯已发现大型舍尔洛夫戈尔锡钨矿;蒙古国肯特省阿伦努尔已发现大型钨钼矿,而大兴安岭地区鄂伦春卫江东山、博克图镇川岭等地仅有矿化显示。 研究境外大型-超大型矿产的组合,对我们在大兴安岭中北段类似成矿条件下寻找相关的矿产组合会有一定的启示。
冯景兰主要经历
冯景兰冯景兰(1898.3.9——1976.9.29),地质教育家、矿床学家、地貌学家。 从事地质教育50多年,培育了几代地质人才。 在两广地质、川康滇铜矿地质、豫西砂矿地质、黄河及黑龙江流域新构造运动、工程地质学等方面进行过大量开创性工作。 而对矿床共生、成矿控制及成矿规律等研究上贡献尤大,提出了“封闭成矿学说”,他参与主编的《矿床学原理》是矿床学的系统专著和教科书。 他是中国矿床学重要奠基人之一。 他提出了“丹霞地貌”概念在地貌学上亦有建树。 中文名:冯景兰别名:冯淮西,冯怀西国籍:中国民族:汉出生地:中国河南出生日期:1898年3月9日逝世日期:1976年9月29日职业:地质教育家,矿床学家,地貌学家毕业院校:科罗拉多矿业学院,哥伦比亚大学主要成就:提出封闭成矿和丹霞地貌学说代表作品:《云南之地质矿产及矿业》,《矿床学原理》等人物生平冯景兰,字淮西、怀西。 1898年出生于河南省唐河县一个地主之家(其祖父有1200亩土地),父亲冯台异是清末进士,哥哥冯友兰是著名哲学家,妹妹冯沅君是现代著名女作家。 这家有做诗的家风。 冯景兰也爱好做诗,继承了这个传统。 他父亲曾协助张之洞兴办“洋务”,欲以实业救国。 这对幼年的冯景兰有影响。 不幸,景兰小时丧父,以后靠母亲吴清芝教育成人。 景兰儿时入家乡私塾,后就读于县城小学,1913年入河南开封省立第2中学学习,1916年考入北京大学预科。 1918年冯景兰考取公费赴美留学,入美国科罗拉多矿业学院,学习矿山地质,1921年毕业;同年考入美国哥伦比亚大学研究院,攻读矿床学、岩石学和地文学,1923年获硕士学位。 当年回国,从此终生献身于祖国的地质教育和矿产地质勘查事业。 1923—1927年,冯景兰任河南中州大学讲师、教授和矿物地质系系主任。 除教学工作外,他还研究了开封附近的沙丘。 这是他与黄河治理和开发结下不解之缘的开始。 1927年他还到河北昌平黑山寨分水岭调查金矿地质。 这是中国最早进行的现代矿床地质工作之一。 1927—1929年冯景兰任两广地质调查所(广州)技正。 他先后与朱_声、乐森_等共同工作。 调查广九铁路沿线地质(1927年,这是中国人自己首次在两广境内进行的现代地质调查工作)、粤北地质矿产(1927年底)和粤汉线广州至韶关段(1929年)沿线地质矿产综合考察工作等。 他们对粤北的地形、地层、构造和矿产进行了详细的调查研究;并充分注意到区内第三纪红色砂砾岩层广泛分布。 该层在仁化县的丹霞山发育最完全,因而命名为“丹霞层”。 丹霞层厚300~500m,呈平缓状产出,经风化剥蚀后形成悬崖峭壁,到处奇峰林立,构成独特的景观,遂命名为“丹霞地形”或“丹霞地貌”。 这个命名仍为中外学者沿用。 1928—1929年先后进行了以柳州为中心的煤田地质调查工作和桂北的煤矿、银铅矿、锑矿及“龙山系”、“金竹坳砂岩”等地层及区内构造运动做了大量调查研究工作。 他们又在上述工作的实际材料的基础上,对两广的地层、地质构造和矿产进行了综合研究。 1929年在爪哇巴达维亚(今雅加达)举行的第四届泛太平洋科学会议上,冯景兰宣读了关于广东地质矿产的学术论文。 回国后,他还着文介绍了国外火山学研究的进展。 1929—1933年冯景兰任北洋大学教授,讲授矿物学、岩石学、矿床学和普通地质学等课程。 这段时期调查过辽宁沈海铁路沿线地质矿产、河北宣龙铁矿成因、陕北地质等。 这时,冯景兰不仅潜心于国内的地质调查工作,而且对国际上地学动态也十分重视,并且尽量将重要的信息介绍到国内,以提高国内地质工作的水平。 如为促进中国矿产资源的开发,他编著了《探矿》一书。 该书1933年商务印书馆初版后,不止一次再版,发行甚广。 该书内容全面且简明扼要,介绍了当时国际先进经验。 这本书也是如今的《找矿勘探地质学》前身。 同年,他还发表了《放射性与地热学说》的文章。 而地热地质在中国较为广泛的传播和应用应是70年代以来的事情。 1933年起,冯景兰任教于清华大学地学系,不久,兼任地学系系主任,讲授矿床学、矿物学和岩石学等课程。 1933—1937年,暑假期间冯景兰等调查了河北平泉、山西大同、山东招远以及泰山等地的地质和矿产。 他是招远玲珑金矿地质研究的先驱之一。 近十多年玲珑金矿的地质研究才是兴盛时期。 1938—1946年,抗日战争时期,清华大学被迫南迁,在昆明与北京大学等校组成西南联合大学,冯景兰任西南联合大学教授。 1943—1945年间他还兼任云南大学工学院院长和采矿系系主任。 这段时期,冯景兰主要研究四川、西康(当时有西康省建制)和云南三省的铜矿。 1942年出版了《川康滇铜矿纪要》。 书中“关于西南铜矿之地理分布、造矿时间、母岩、围岩、产状、构造及矿物成分等均略作分析,以推论其成因,并估计其储量,研究其产量多寡、矿业盛衰之原因,以及其将来发展之可能途径。 ”由于该书既有理论概括又有实际意义。 因此,获当时教育部的学术奖。 此外,还发表了《西康铜矿》(1941年)和《云南大理县之地文》(1946年)等文章。 后者除作地貌学理论探讨外,还注重实际应用,包括开发水力资源和水利等方面。 可以说,这时期冯景兰除在地质教育方面的贡献外,还充分发挥了他在地质、地貌等方面科研的专长。 1946年西南联合大学结束,师生回平津原校。 冯景兰仍在清华大学任教。 1946—1948年间,他发表了《川康滇铜矿之表生富化问题》(英文)、《云南之地质矿产及矿业》、《云南玉溪地质矿产》、《中国水系的不对称发展》(英文)等论文。 1949年中华人民共和国成立,冯景兰积极投身于祖国的建设事业。 先后在清华大学和北京地质学院任教,努力培养人才;同时还从事地质矿产和水利资源的调查研究。 1949年11月,应燃料工业部之邀,冯景兰调查江西鄱(阳)乐(平)煤田。 1950年3月,应水利部邀请,参加豫西黄河坝址地质勘察。 他指出,三门峡坝址的地质条件最好。 同年7月,又应河南省人民政府之请,与张伯声等对豫西地质矿产进行调查。 1951年6月,冯景兰被任命为中国地质工作计划指导委员会委员,参与新中国地质工作的全面规划。 1954年又被聘为黄河规划委员会地质组组长。 同年12月,冯景兰编写了《黄河综合利用规划技术调查报告》中的地质部分。 1956年冯景兰参加了全国12年科学发展规划工作。 同年被选为全国社会主义建设积极分子,出席了全国和北京市先进工作者代表大会。 1957年冯景兰被选为中国科学院学部委员、一级教授。 冯景兰根据国家需要,开始招收研究生。 他是中华人民共和国成立后第一批研究生的导师。 他先后指导约20个研究生。 这些人如今已经是教授、研究员和高级工程师。 1956—1958年,冯景兰参加了中苏合作黑龙江综合考察队工作,为中方负责人。 1957年他赴苏联参加中苏黑龙江综合考察会议。 两国专家共同研究黑龙江流域开发规划。 他在会上的发言受到与会者的重视。 1958年,冯景兰在《中国第四纪研究》等刊物上发表论文阐述黑龙江水系地区新构造运动的8种迹象等。 在50年代,冯景兰还调查过吉林天宝山铜铅矿,辽宁兴城县夹山铜矿、甘肃白银厂铜矿等。 他对中国重要有色金属矿床的地质特征和成因作了分析研究。 60年代初期,冯景兰的学术活动主要集中在金、铜等金属矿床成因理论和区域成矿规律方面的研究上。 他先后调查了北京市平谷、密云等地的金矿、河北的涞源和兴隆、冀东、浙江、豫西、鄂东、赣北、辽宁丹东等地的矿床。 1963年9月,冯景兰提出了“封闭成矿”的概念。 1965年出版了冯景兰和袁见齐共同主编的《矿床学原理》。 1969年11月至1972年春,冯景兰与夫人在江西峡江农村五七干校度过。 他们从干校回京后,冯景兰立即翻译国外新出版的《岩浆矿床论文集》中的文章,他一共译了9篇。 1976年9月29日上午8时,冯景兰因心脏病猝发去世。 个人成就教书育人冯景兰从事地质教育达50年之久,培养了几代地质人才。 在《冯景兰教授诞辰90周年纪念文集》中撰文的他的学生中,有学部委员、教授、研究员和高级工程师等,真是“桃李满天下”。 而撰稿者仅仅是他的学生中的很少一部分,绝大多数学生是在心中默默追忆他们的老师。 这表明了冯景兰的突出业绩,也体现出他诚挚的爱国心、高尚的人格、广博的学识和诲人不倦的作风。 冯景兰的教育思想和实践大致有如下方面。 以身作则,教书先教人。 冯景兰先生信任党、热爱祖国和人民,对人诚恳、平易近人,对事物实事求是,从实际出发,对己严,生活节俭。 “深感东风暖,喜见桃李芳;大好形势下,衰老也坚强。 ”这是他年逾古稀写的诗句,表达了他对祖国前途的希望和鼓励学生奋进,并引以自勉。 热爱地质工作,通过野外工作培养学生艰苦朴素、吃苦耐劳和不怕困难的作风。 冯景兰很注重野外教学,使学生学会地质工作。 他的学生苏良赫写道:“在野外他总是大步走在前边,学生们必须紧步才能跟上。 他边讲边行,行进速度既快又均匀。 在行进途中遇到地质现象,就详细讲解。 同学们虽然感到劳累,但收获则是丰富的”。 冯景兰说过,走不了山路就别干地质。 他还常教导学生在思想上和工作上要能适应野外的各种环境。 他非常注意体育锻炼,希望学生也这样。 这是顺利进行野外工作的保证。 精心备课,认真编写教材。 虽然冯景兰是老教授,但备课认真,十分注重讲课的系统性,还经常补充新的内容。 他的同事袁见齐认为冯景兰是坚持实事求是的态度来对待矿床学教学内容的,并认真编写教材。 袁见齐写道:“在编写教材工作中,冯老和我被推为主编,在他负责审阅教材前半部章节时,他在原稿上逐字逐句地斟酌、修改,连标点符号也不放过,这种认真负责、一丝不苟的精神,使我深受教育。 ”注重讲课。 讲课是教学的主要一环,冯景兰的讲课,很受欢迎。 刘乃隆形象地回忆:“淮西师以他浓重的河南口音与极为响亮清晰、抑扬动听的口语,生动通俗、深入浅出地讲授了地质科学的基本概念,使学生们很快对地质学有了初步认识而且产生了兴趣。 ”而且讲课方式,随情况而变化。 曾繁_回忆:“冯先生讲课很有条理,听课笔记很好记。 3年级时岩石学讲得全面而系统,配合标本和薄片鉴定,以实物印证理论。 4年级的矿床学对提高了要求,他用英语讲授,有时提问;要求做读书报告。 岩石和矿床这两门课程,冯先生给打下了良好的基础”。 关心研究生的培养。 经过了严格的入学考试,按要求学好必修课程,并有扎实的野外教学,这是他每个研究生对此都有深刻的体会。 关于研究生论文选题,冯先生放手由本人选择,以充分发挥研究生的主动性。 冯先生要求研究成果应在前人基础上有所进步,这是起码的要求,也是高要求。 能达到这种要求,就可以避免在低水平上的重复研究,就是要求研究有开创性。 冯先生对年轻教员也是这样要求的。 关心毕业学生的成长。 冯景兰很重视毕业后学生的进步。 只有青出于蓝而胜于蓝,学术水平才能不断提高。 上面引用的诗句,便是冯先生和学生的诗作。 表明冯先生对学生长期的关怀和期望。 曾繁_是冯景兰早期的学生,他写道:“冯先生一直关心我的成长。 解放以后,我经冯先生介绍来东北工学院地质系任教。 ”这样的事例还有。 更重要的,冯先生希望学生超过先生。 只有学生毕业后的努力,以及得到有关方面的关怀和培养,才有可能达到冯先生的这种期望。 地质贡献中国近代矿床学的奠基者冯景兰幼时喜得湖北大冶矿石如获至宝,对大自然的兴趣愈益浓厚。 因而,留学时研读地质学、矿床学等,本世纪20年代学成回国后毕生从事地质矿产的教学和科研等工作,有大量关于矿床学的著述。 这都说明他是中国近代矿床学的奠基者之一。 上面提到冯景兰在地质教育上的成就。 他在这岗位上潜心研究矿床学问题,又充分利用野外地质工作期间发现和探讨的一些成矿理论项目,发表了《矿床学原理》等许多著述,便是结合教学工作的产物。 冯景兰在两广、辽宁沈海铁路沿线、陕北、云南某些县区等处的地质矿产调查及其研究成果,是基础的地质矿产资料,又是开拓性的工作。 中华人民共和国成立后,中国才大规模地进行区域地质调查和矿产普查工作。 50年代时,有的地质工作者在野外用冯景兰的有关著述做范本,实地证明其描述准确、结论公允,是好榜样。 冯景兰还注意科学普及工作。 早在30年代,发表的工业小丛书《探矿》,其目的便是普及近代矿产勘查知识、原理和方法。 50年代发表的《中国的矿产资源》一文,更体现了冯景兰希望多数人了解和关心中国的矿产资源问题。 治理黄河要治本早在1926年,冯景兰就著有《开封附近沙堆之成因分布与风力水力风向之关系》等文章,探讨黄河岸边沉积物的成因等问题。 50年代初,冯景兰多次参加豫西等地黄河坝址勘测,并写出报告。 其中的《豫西黄河坝址地质勘测报告》、《黄河的特点和问题》等,可说是治理黄河工程地质基础方面的力作。 对于根治黄河,冯景兰提出“治河必先知河”,应当科学地、充分地了解黄河的基本特点,才能把历史上对人民闯祸的黄河改变为为人民造福的黄河。 50年代时,冯景兰还多次着重指出黄河含沙量的问题,认为这样高度的含沙量,不仅使下游河床淤高,因而泛滥、迁徙,影响到防洪和航运,而且淤满水库,填满渠道,严重地威胁到水库寿命、水力发电和农田灌溉。 还指出:黄河在它那广大的冲积平原上,不但不汇聚华北平原之水,反成为河北水系和淮河水系间的分水岭。 这样长达千里的“河道分水岭”是世界上独一无二的。 当人们沉浸在悠久的黄河文化历史中徘徊时,认真研究这些治理黄河带根本性的大课题,无疑是更有意义的。 黑龙江流域综合开发的研究1956—1958年,冯景兰参加中苏合作黑龙江综合考察工作。 对黑龙江流域的矿产资源问题、坝库址的基岩及地形情况、沼泽地的分布成因及处理问题、新构造运动和河床覆盖层的厚度、森林采伐与水土保持及水库淤积问题等,冯景兰都进行过认真的考察并提出了看法。 而他对黑龙江流域沼泽地问题尤为关注。 无论是额尔古纳河或黑龙江的干支流都存在着严重的湿地现象。 每届晚春初夏开冻至秋末结冰期之间,形成沼泽、泥淖等,断绝交通,使农田开垦及地质调查都发生困难。 这个地区所以开发迟滞的原因,除天气严寒外,湿地的广泛分布也是其主要原因之一。 冯景兰认为,为了开发湿地,须先研究湿地的产状,了解湿地的成因,以便筹划处理湿地的方法;并认为现代湿地是由地形、气候和地质等多种原因形成的。 矿床地质研究冯景兰一生的论著达百篇,其中用英文写作的约20篇,论著中包括区域地质矿产19篇,矿床地质35篇,水文地质和工程地质15篇,铁路沿线地质5篇,地文学和新构造运动5篇,教材5种,其它有国际会议发表的论文以及译著等。 其中以矿床地质占的比重最大。 他于1932年撰写的《宣龙式赤铁矿鲕状构造及肾状构造之成因》一文,在详细的实地观察资料基础上,就矿物的共生关系、矿石化学成分和矿石结构构造状况等进行分析研究,提出了有关铁矿沉积环境和过程的看法。 在研究的全面性和详细程度上,该文还是值得矿床地质研究人员学习的。 冯景兰早就对金矿地质研究很重视,著有《北平昌平县黑山寨分水岭金矿》(1929年)和《山东招远金矿纪略》(1936年)。 他通过对地质、地文特征等的研究,提出应注意研究山东栖霞县唐山火山岩流下的砂金(1937年)。 这是很新颖的。 40年代初,冯景兰对西南各省尤其是云南的铜矿做了较深入的研究。 稍后,他还研究了上述铜矿的表生富化问题。 这是根据研究中发现问题后进行的,体现了他的首创精神。 比如,云南锡矿很出名。 可是作为长期生产对象的氧化矿(即表生富化矿),几乎见不到发表这方面的文章。 50年代初期,冯景兰和张伯声等,应人民政府之邀对豫西地质矿产进行勘察。 这是理论与实践相结合的范例。 通过野外工作和研究,他们肯定了河南平顶山煤矿和巩县铝土矿的经济价值。 在此基础上,经过地质勘探工作,证实了上述矿是大型或特大型矿。 在这里,冯景兰的功绩是不应低估的。 到了60年代,由于长期的经验积累和知识深化,在一系列场合或文章中,冯景兰对矿床地质理论问题提出了不少新颖的见解。 《关于成矿控制及成矿规律的几个重要问题的初步探讨》一文,比较集中地反映他对一些问题的看法。 其中他强调提出矿床共生规律问题。 他认为,单一的矿床和单纯的矿床类型的存在,可能只是少数,而多数矿区的矿床,经常是复杂的共生体。 并认为,掌握了这种共生规律,对于找矿勘探、综合评价及综合利用是更有利的。 他的这种认识受到同行的称赞。 提出成矿封闭学说1963年冯景兰提出“封闭成矿”的概念。 他写道:“封闭成矿是指矿质和有用元素聚积成矿起决定性的地质条件而言的”,“封闭成矿的概念是受石油地质学中的‘油捕’概念启迪转引来的。 金属和非金属矿床是固体,但在形成矿床之时,矿质系以气、液的状态搬运、沉淀和富集的,它们是流体”。 1959年,冯景兰调查燕山某地金矿时,见到一个剖面,上面为串岭沟页岩和长城石英岩,下有隐伏的花岗岩体。 含金石英脉沿石英岩的张节理裂隙生成而在页岩下面富集。 这里有一处1人在1天内采出百斤矿砂,淘出48两6钱黄金。 所以该矿坑就命名为48两6。 这显见是一种封闭成矿的关系。 在《关于成矿控制及成矿规律的几个重要问题的初步探讨》一文中,冯景兰进一步阐述了封闭成矿的意义。 他写道:只注意到成矿前及成矿时的断裂构造控制,而不注意或很少注意到封闭此种裂隙通道的构造圈闭控制,以及含矿气液流体的冷却凝固或(及)反应凝固,因而自行封闭的重要性,将见含矿的气液流体,自来自往,散而不聚,就不能固定下来形成所需要的矿体或富矿体。 冯景兰早在60年代提出的封闭成矿和矿床定位课题,在70、80年代才成为国际学术界的热门课题。 主要论著1冯景兰,朱_声.广东曲江仁化始兴南雄地质矿产.两广地质调查所地质年报,1928(1).2冯景兰,张会若.广东粤汉铁路沿线地质.两广地质调查所地质年报,1928(1).3冯景兰,乐森_.广西迁江合山罗城寺门煤田地质.两广地质调查所地质年报,1929,2(上册).4冯景兰.北平昌平县黑山寨分水岭金矿.矿冶会志,1929,1(3).5冯景兰.两广地质矿业概要.北洋月刊,1929,1(2).6冯景兰.宣龙式赤铁矿鲕状构造及肾状构造之成因.北洋大学采冶年刊创刊号,1932.7冯景兰.中国宣龙式铁矿之成因.北洋大学矿冶系特刊,1933.8冯景兰.探矿(工业小丛书).商务印书馆,1933.9冯景兰.放射性与地热学说.清华周报,1933,40(7—8).10冯景兰.山东招远金矿纪略.地质论评,1936,1(4).11冯景兰.关于中国东南部红色岩层之划分的意见.地质论评,1939,4(3、4合期).12冯景兰.川康滇铜矿纪要(教育部学术奖励获奖作品).高等教育季刊,1942,3(3).13冯景兰.路南县地质矿产报告.地学集刊,1943,1.14冯景兰.云南呈贡县地质.地学集刊,1945,3.15冯景兰.云南大理县之地文.地学集刊,1946,4(1—2).16冯景兰.云南玉溪地质矿产.地学集刊,1947,517冯景兰,张伯声.豫西地质矿产调查报告.河南地质调查所出版,1951.18冯景兰.豫西黄河坝址地质勘测报告.人民水利,1951(4).19冯景兰.黄河的特点和问题.科学通报,1954(9).20冯景兰.黄河的地质特点.黄河综合开发规划技术经济调查报告,第一部分,第六节,1955.21冯景兰.关于成矿控制及成矿规律的几个重要问题的初步探讨.矿床学论文集(矿床分类和成矿作用).科学出版社,1963:36—57.22冯景兰,袁见齐.矿床学原理.北京:中国工业出版社,1965.
煤矿防治水管理规定(2)
第三节 井下水文地质观测
第二十六条 对新开凿的井筒、主要穿层石门及开拓巷道,应当及时进行水文地质观测和编录,并绘制井筒、石门、巷道的实测水文地质剖面图或展开图。
当井巷穿过含水层时,应当详细描述其产状、厚度、岩性、构造、裂隙或者岩溶的发育与充填情况,揭露点的位置及标高、出水形式、涌水量和水温等,并采取水样进行水质分析。
遇含水层裂隙时,应当测定其产状、长度、宽度、数量、形状、尖灭情况、充填程度及充填物等,观察地下水活动的痕迹,绘制裂隙玫瑰图,并选择有代表性的地段测定岩石的裂隙率。 测定的面积:较密集裂隙,可取1-2 m2;稀疏裂隙,可取4-10 m2。 其计算公式为
式中 KT--裂隙率,%;
A--测定面积,m2;
l--裂隙长度,m;
b--裂隙宽度,m。
遇岩溶时,应当观测其形态、发育情况、分布状况、有无充填物和充填物成分及充水状况等,并绘制岩溶素描图。
遇断裂构造时,应当测定其断距、产状、断层带宽度,观测断裂带充填物成分、胶结程度及导水性等。
遇褶曲时,应当观测其形态、产状及破碎情况等。
遇陷落柱时,应当观测陷落柱内外地层岩性与产状、裂隙与岩溶发育程度及涌水等情况,判定陷落柱发育高度,并编制卡片、附平面图、剖面图和素描图。
遇突水点时,应当详细观测记录突水的时间、地点、确切位置,出水层位、岩性、厚度,出水形式,围岩破坏情况等,并测定涌水量、水温、水质和含砂量等。 同时,应当观测附近的出水点和观测孔涌水量和水位的变化,并分析突水原因。 各主要突水点可以作为动态观测点进行系统观测,并应当编制卡片,附平面图和素描图。
对于大中型煤矿发生300 m3/h以上的突水、小型煤矿发生60 m3/h以上的突水,或者因突水造成采掘区域和矿井被淹的,应当将突水情况及时上报所在地煤矿安全监察机构和地方人民政府负责煤矿安全生产监督管理的部门、煤炭行业管理部门。
按照突水点每小时突水量的大小,将突水点划分为小突水点、中等突水点、大突水点、特大突水点等4个等级:
(一)小突水点:Q≤60 m3/h;
(二)中等突水点:60 m3/h
(三)大突水点:600 m3/h
(四)特大突水点:Q>1800 m3/h。
第二十七条 矿井应当加强矿井涌水量的观测工作和水质的监测工作。
矿井应当分井、分水平设观测站进行涌水量的观测,每月观测次数不少于3次。 对于出水较大的断裂破碎带、陷落柱,应当单独设立观测站进行观测,每月观测1-3次。 对于水质的监测每年不少于2次,丰、枯水期各1次。 涌水量出现异常、井下发生突水或者受降水影响矿井的雨季时段,观测频率应当适当增加。
对于井下新揭露的出水点,在涌水量尚未稳定或尚未掌握其变化规律前,一般应当每日观测1次。 对溃入性涌水,在未查明突水原因前,应当每隔1-2 h观测1次,以后可适当延长观测间隔时间,并采取水样进行水质分析。 涌水量稳定后,可按井下正常观测时间观测。
当采掘工作面上方影响范围内有地表水体、富水性强的含水层、穿过与富水性强的含水层相连通的构造断裂带或接近老空积水区时,应当每日观测涌水情况,掌握水量变化。 含水层富水性的等级标准见附录二。
对于新凿立井、斜井,垂深每延深10 m,应当观测1次涌水量。 掘进至新的含水层时,如果不到规定的距离,也应当在含水层的顶底板各测1次涌水量。
当进行矿井涌水量观测时,应当注重观测的连续性和精度,采用容积法、堰测法、浮标法、流速仪法或者其他先进的测水方法。 测量工具和仪表应当定期校验,以减少人为误差。
第二十八条 当井下对含水层进行疏水降压时,在涌水量、水压稳定前,应当每小时观测1-2次钻孔涌水量和水压;待涌水量、水压基本稳定后,按照正常观测的要求进行。 疏放老空水的,应当每日进行观测。
第四节 水文地质补充勘探
第二十九条 矿井有下列情形之一的,应当进行水文地质补充勘探工作:
(一)矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作的;
(二)矿井原勘探工程量不足,水文地质条件尚未查清的;
(三)矿井经采掘揭露煤岩层后,水文地质条件比原勘探报告复杂的;
(四)矿井经长期开采,水文地质条件已发生较大变化,原勘探报告不能满足生产要求的;
(五)矿井开拓延深、开采新煤系(组)或者扩大井田范围设计需要的;
(六)矿井巷道顶板处于特殊地质条件部位或者深部煤层下伏强充水含水层,煤层底板带压,专门防治水工程提出特殊要求的;
(七)各种井巷工程穿越强富水性含水层时,施工需要的。
第三十条 水文地质补充勘探工程量布置,应当满足相应的工作程度,并达到防治水工作的要求。
矿井进行水文地质补充勘探时,应当对包括勘探矿区在内的区域地下水系统进行整体分析研究;在矿井井田以外区域,应当以水文地质测绘调查为主;在矿井井田以内区域,应当以水文地质物探、钻探和抽(放)水试验等为主。
矿井水文地质补充勘探工作应当根据矿井水文地质类型和具体条件,综合运用水文地质补充调查、地球物理勘探、水文地质钻探、抽(放)水试验、水化学和同位素分析、地下水动态观测、采样测试等各种勘查技术手段,积极采用新技术、新方法。
矿井水文地质补充勘探应当编制补充勘探设计,经煤矿企业总工程师组织审查后实施。 补充勘探设计应当依据充分、目的明确、工程布置针对性强,并充分利用矿井现有条件,做到井上、井下相结合。
水文地质补充勘探工作完成后,应当及时提交成果报告或者资料,由煤矿企业总工程师组织审查、验收。
第五节 地面水文地质补充勘探
第三十一条 矿井进行水文地质钻探时,每个钻孔都应当按照勘探设计要求进行单孔设计,包括钻孔结构、孔斜、岩芯采取率、封孔止水要求、终孔直径、终孔层位、简易水文观测、抽水试验、地球物理测井及采样测试、封孔质量、孔口装置和测量标志要求等。
钻孔施工主要技术指标,应当符合下列要求:
(一)以煤层底板水害为主的矿井,其水文地质补充勘探钻孔的终孔深度,以揭露下伏主要含水层段为原则;
(二)所有勘探钻孔均进行水文测井工作。对有条件的,可以进行流量测井、超声成像、钻孔电视探测等,配合钻探取芯划分含、隔水层,为取得有关参数提供依据;
(三)主要含水层或试验段(观测段)采用清水钻进。遇特殊情况需改用泥浆钻进时,经钻孔施工单位地质部门同意后,可以采用低固相优质泥浆,并采取有效的洗孔措施;
(四)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;水位观测孔观测段孔径,应当满足止水和水位观测的要求;
(五)抽水试验钻孔的孔斜,满足选用抽水设备和水位观测仪器的工艺要求;
(六)钻孔取芯钻进,并进行岩芯描述。 岩芯采取率:岩石大于70%;破碎带大于50%;黏土大于70%;砂和砂砾层大于30%。 当采用水文物探测井,能够正确划分地层和含(隔)水层位置及厚度时,可以适当减少取芯;
(七)在钻孔分层(段)隔离止水时,通过提水、注水和水文测井等不同方法,检查止水效果,并作正式记录;不合格的,重新止水;
(八)除长期动态观测钻孔外,其余钻孔都使用高标号水泥浆封孔,并取样检查封孔质量;
(九)观测孔竣工后,进行抽水洗孔,以确保观测层(段)不被淤塞。
水文地质钻孔应当做好简易水文地质观测,其技术要求参照相关规程、规范进行。 对没有简易水文地质观测资料的钻孔,应当降低其质量等级或者不予验收。
水文地质观测孔,应当安装孔口装置和长期观测测量标志,并采取有效措施予以保护,保证坚固耐用、观测方便;遇有损坏或堵塞时,应当及时进行处理。
第三十二条 生产矿井水文地质补充勘探的抽水试验质量,应当达到有关国家标准、行业标准的规定。
抽水试验的水位降深,应当根据设备能力达到最大降深,降深次数不少于3次,降距合理分布。 当受开采影响导致钻孔水位较深时,可以仅做1次最大降深抽水试验。 在降深过程的观测中,应当考虑非稳定流计算的要求,并适当延长时间。
对水文地质复杂型或者极复杂型的矿井,如果采用小口径抽水不能查明水文地质、工程地质(地面岩溶塌陷)条件时,可以进行井下放水试验;如果井下条件不具备的,应当进行大口径、大流量群孔抽水试验。 采取群孔抽水试验,应当单独编制设计,经煤矿企业总工程师组织审查同意后实施。
大口径群孔抽水试验的延续时间,应当根据水位流量过程曲线稳定趋势而确定,一般不少于10 日;当受开采疏水干扰,导致水位无法稳定时,应当根据具体情况研究确定。
为查明受采掘破坏影响的含水层与其他含水层或者地表水体等之间有无水力联系,可以结合抽(放)水进行连通(示踪)试验。
抽水前,应当对试验孔、观测孔及井上、井下有关的水文地质点,进行水位(压)、流量观测。 必要时,可以另外施工专门钻孔测定大口径群孔的中心水位。
第三十三条 对于因矿井防渗漏研究岩石渗透性,或者因含水层水位很深致使无法进行抽水试验的,可以进行注水试验。
注水试验应当编制试验设计。 试验设计包括试验层段的起、止深度;孔径及套管下入层位、深度及止水方法;采用的注水设备、注水试验方法,以及注水试验质量要求等内容。
注水试验施工主要技术指标,应当符合下列要求:
(一)根据岩层的岩性和孔隙、裂隙发育深度,确定试验孔段,并严格做好止水工作;
(二)注水试验前,彻底洗孔,以保证疏通含水层,并测定钻孔水温和注入水的温度;
(三)注水试验正式注水前及正式注水结束后,进行静止水位和恢复水位的观测。
第三十四条 物探工作布置、参数确定、检查点数量和重复测量误差、资料处理等,应当符合有关国家标准、行业标准的规定。
进行物探作业前,应当根据勘探区的水文地质条件、被探测地质体的地球物理特征和不同的工作目的等因素确定勘探方案。 进行物探作业时,可以采用多种物探方法进行综合探测。
物探工作结束后,应当提交相应的综合成果图件。 物探成果应当与其他勘探成果相结合,经相互验证后,可以作为矿井采掘设计的依据。
第六节 井下水文地质勘探
第三十五条 井下水文地质勘探应当遵守下列规定:
(一)采用井下物探、钻探、监测、测试等手段;
(二)采用井下与地面相结合的综合勘探方法;
(三)井下勘探施工作业时,保证矿井安全生产,并采取可靠的安全防范措施。
第三十六条 矿井有下列情形之一的,应当在井下进行水文地质勘探:
(一)采用地面水文地质勘探难以查清问题,需在井下进行放水试验或者连通(示踪)试验的;
(二)煤层顶、底板有含水(流)砂层或者岩溶含水层,需进行疏水开采试验的;
(三)受地表水体和地形限制或者受开采塌陷影响,地面没有施工条件的;
(四)孔深或者地下水位埋深过大,地面无法进行水文地质试验的。
第三十七条 井下水文地质勘探应当符合下列要求:
(一)钻孔的各项技术要求、安全措施等钻孔施工设计,经矿井总工程师批准后方可实施;
(二)施工并加固钻机硐室,保证正常的工作条件;
(三)钻机安装牢固。 钻孔首先下好孔口管,并进行耐压试验。 在正式施工前,安装孔口安全闸阀,以保证控制放水。 安全闸阀的抗压能力大于最大水压。 在揭露含水层前,安装好孔口防喷装置;
(四)按照设计进行施工,并严格执行施工安全措施;
(五)进行连通试验,不得选用污染水源的示踪剂;
(六)对于停用或者报废的钻孔,及时封堵,并提交封孔报告。
第三十八条 放水试验应当遵循下列原则:
(一)编制放水试验设计,确定试验方法、各次降深值和放水量。 放水量视矿井现有最大排水能力而确定,原则上放水试验能影响到的观测孔应当有明显的水位降深。 其设计由煤矿企业总工程师组织审查批准;
(二)做好放水试验前的准备工作,固定人员,检验校正观测仪器和工具,检查排水设备能力和排水线路;
(三)放水前,在同一时间对井上下观测孔和出水点的水位、水压、涌水量、水温和水质进行一次统测;
(四)根据具体情况确定放水试验的延续时间。 当涌水量、水位难以稳定时,试验延续时间一般不少于10-15 日。 选取观测时间间隔,应当考虑到非稳定流计算的需要。 中心水位或者水压与涌水量进行同步观测;
(五)观测数据及时登入台账,并绘制涌水量--水位历时曲线;
(六)放水试验结束后,及时进行资料整理,提交放水试验总结报告。
第三十九条 对于受水害威胁的矿井,采用常规水文地质勘探方法难以进行开采评价时,可以根据条件采用穿层石门或者专门凿井进行疏水降压开采试验。
进行疏水降压开采试验,应当符合下列规定:
(一)有专门的施工设计,其设计由煤矿企业总工程师组织审查批准;
(二)预计最大涌水量;
(三)建立能保证排出最大涌水量的排水系统;
(四)选择适当位置建筑防水闸门;
(五)做好钻孔超前探水和放水降压工作;
(六)做好井上下水位、水压、涌水量的观测工作。
第四十条 矿井可以根据本单位的实际,采用直流电法(电阻率法)、音频电穿透法、瞬变电磁法、电磁频率测深法、无线电波透视法、地质雷达法、浅层地震勘探、瑞利波勘探、槽波地震勘探方法等物探方法,并结合钻探方法对资料进行验证。
第四章 矿井防治水
第一节 地面防治水
第四十一条 矿井应当查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况,疏水能力和有关水利工程等情况;了解当地水库、水电站大坝、江河大堤、河道、河道中障碍物等情况;掌握当地历年降水量和最高洪水位资料,建立疏水、防水和排水系统。
第四十二条 矿井井口和工业场地内建筑物的标高,应当高于当地历年最高洪水位。
如果在山区,除符合本条第一款的规定外,还应当避开可能发生泥石流、滑坡的地段。
矿井井口及工业场地内建筑物的标高低于当地历年最高洪水位的,应当修筑堤坝、沟渠或者采取其他防排水措施。
第四十三条 当矿井井口附近或者塌陷区内外的地表水体可能溃入井下时,应当采取安全防范措施。
严禁开采煤层露头的防隔水煤(岩)柱。
在地表容易积水的地点,应当修筑沟渠,排泄积水。 修筑沟渠时,应当避开露头、裂隙和导水岩层。 特别低洼地点不能修筑沟渠排水的,应当填平压实。 如果低洼地带范围太大无法填平时,应当采取水泵或者建排洪站专门排水,防止低洼地带积水渗入井下。
当矿井受到河流、山洪威胁时,应当修筑堤坝和泄洪渠,防止洪水侵入。
对于排到地面的矿井水,应当妥善处理,避免再渗入井下。
对于漏水的沟渠(包括农田水利的灌溉沟渠)和河床,应当及时堵漏或者改道。 地面裂缝和塌陷地点应当及时填塞。 进行填塞工作时,应当采取相应的安全措施,防止人员陷入塌陷坑内。
在有滑坡危险的地段,可能威胁煤矿安全时,应当采取防止滑坡措施。
第四十四条 严禁将矸石、炉灰、垃圾等杂物堆放在山洪、河流可能冲刷到的地段,以免冲到工业场地和建筑物附近或者淤塞河道、沟渠。
第四十五条 对于正在使用的钻孔,应当按照规定安装孔口盖。 对于报废的钻孔,应当及时封孔,防止地表水或含水层的水流入井下。 观测孔、注浆孔、电缆孔、与井下或者含水层相通的钻孔,其孔口管应当高出当地最高洪水位。
第四十六条 报废的立井应当填实封堵,或者在井口浇注1个大于井筒断面的坚实的钢筋混凝土盖板,并设置栅栏和标志。
报废的斜井应当填实封堵,或者在井口以下斜长20 m处砌筑1座砖、石或者混凝土墙,再用泥土填至井口,并加砌封墙。
报废的平硐,应当从硐口向里用泥土填实至少20 m,再砌封墙。 报废井口的周围有地面水影响的,应当设置排水沟。
封填报废的立井、斜井和平硐时,应当做好隐蔽工程记录,并填图归档。
第四十七条 矿井应当与气象、水利、防汛等部门进行联系,建立灾害性天气预警和预防机制。 煤矿应当及时掌握可能危及煤矿安全生产的暴雨洪水灾害信息,密切关注灾害性天气的预报预警信息;及时掌握汛情水情,采取安全防范措施;加强与周边相邻矿井信息沟通,发现矿井出现异常情况时,立即向周边相邻矿井进行预警。
第四十八条 矿井应当安排专人负责对本井田范围内可能波及的周边废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙以及可能影响矿井安全生产的水库、湖泊、河流、涵闸、堤防工程等重点部位进行巡视检查。 当接到暴雨灾害预警信息和警报后,应当实施24 h不间断巡查。 在矿区每次降大到暴雨的前后,应当派专业人员及时观测矿井涌水量变化情况。
第四十九条 矿井应当建立暴雨洪水可能引发淹井等事故灾害紧急情况下及时撤出井下人员的制度,明确启动标准、指挥部门、联络人员、撤人程序等。 当发现暴雨洪水灾害严重可能引发淹井时,应当立即撤出作业人员到安全地点。 经确认隐患完全消除后,方可恢复生产。
第五十条 矿井在雨季前,应当全面检查防范暴雨洪水引发事故灾难防范措施的落实情况。 对检查出的事故隐患,应当落实责任,并限定在汛期前完成整改。 防治水工程应当有专门设计,工程竣工后由矿井总工程师负责组织验收。
第二节 防隔水煤(岩)柱的留设
第五十一条 相邻矿井的分界处,应当留防隔水煤(岩)柱。 矿井以断层分界的,应当在断层两侧留有防隔水煤(岩)柱。
第五十二条 受水害威胁的矿井,有下列情况之一的,应当留设防隔水煤(岩)柱:
(一)煤层露头风化带;
(二)在地表水体、含水冲积层下和水淹区邻近地带;
(三)与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层;
(四)有大量积水的老窑和采空区;
(五)导水、充水的陷落柱、岩溶洞穴或地下暗河;
(六)分区隔离开采边界;
(七)受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔等。
第五十三条 矿井应当根据矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩物理力学性质、开采方法及岩层移动规律等因素确定相应的防隔水煤(岩)柱的尺寸。 防隔水煤(岩)柱的尺寸要求见附录三。
矿井防隔水煤(岩)柱应当由矿井地测机构组织编制专门设计,经矿井总工程师组织有关单位审查批准后实施。
第五十四条 矿井防隔水煤(岩)柱一经确定,不得随意变动。 严禁在各类防隔水煤(岩)柱中进行采掘活动。
第五十五条 开采水淹区下的废弃防隔水煤(岩)柱时,应当彻底疏放上部积水。 严禁顶水作业。
第五十六条 有突水历史或带压开采的矿井,应当分水平或分采区实行隔离开采。 在分区之前,应当留设防隔水煤(岩)柱并建立防水闸门,以便在发生突水时,能够控制水势、减少灾情、保障矿井安全。
第三节 排水系统
第五十七条 矿井应当配备与矿井涌水量相匹配的水泵、排水管路、配电设备和水仓等,确保矿井能够正常排水。
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