4第三章水文地質(zhì)勘探

1、專門水文地質(zhì)學(xué),第三章水文地質(zhì)勘探,概述水文地質(zhì)勘探 水文地質(zhì)勘探是在水文地質(zhì)測繪的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它是水文地質(zhì)測繪工作的繼續(xù)和深入。其目的是通過各種勘探工程（鉆探、坑探、槽探、物探等），進(jìn)一步探明礦井設(shè)計(jì)開采地段的水文地質(zhì)條件，為礦井設(shè)計(jì)和供水水源提供可靠的水文地質(zhì)資料。 在各種水文地質(zhì)勘探工作種類中，鉆探工作是最主要的一種。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 水文地質(zhì)鉆探是直接探明地下水的一種最重要、最可靠的勘探手段，是進(jìn)行各種水文地質(zhì)試驗(yàn)的必備工程，也是對地下水資料調(diào)查、水文地質(zhì)物探成果所作地質(zhì)結(jié)論的檢驗(yàn)方法。 1、水文地質(zhì)鉆探的目的 其目的是通過各種鉆探工程，進(jìn)一步查明未來開采地段

2、（地區(qū)）的水文地質(zhì)條件，為分析煤田充水因素、預(yù)計(jì)礦井涌水量、地下水綜合利用設(shè)計(jì)等提供可靠的水文地質(zhì)資料。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 2、水文地質(zhì)鉆探的任務(wù) 水文地質(zhì)鉆探的具體任務(wù)有以下7點(diǎn)： 1）研究地質(zhì)、水文地質(zhì)剖面，進(jìn)一步查明含（隔）水層的數(shù)目、層位、厚度、埋藏深度、分布狀況、空隙性及隔水層的隔水性等。 2）測定各個(gè)含水層中的地下水位（包括初見水位和靜止水位）及其動(dòng)態(tài)變化。 3）測定含水層在垂直和水平方向上的透水性和含水性的變化。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 2、水文地質(zhì)鉆探的任務(wù) 水文地質(zhì)鉆探的具體任務(wù)有以下7點(diǎn)： 4）測定各個(gè)含水層之間、地下水與地表水之間的水

3、力聯(lián)系，以及斷層的導(dǎo)水性。 5）按規(guī)程要求取水樣，分析研究地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 2、水文地質(zhì)鉆探的任務(wù) 水文地質(zhì)鉆探的具體任務(wù)有以下7點(diǎn)： 6）按規(guī)定要求采取巖樣和土樣，分析研究巖石的水理性質(zhì)、物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。 7）進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)（主要指抽水試驗(yàn)），測定鉆孔涌水量和含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，為計(jì)算坑道涌水量和地下水儲(chǔ)量提供依據(jù)。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 3、水文地質(zhì)鉆孔的布置原則 水文地質(zhì)鉆探是一項(xiàng)成本高、技術(shù)復(fù)雜的工作，在布置水文地質(zhì)鉆探時(shí)必須進(jìn)行詳細(xì)分析論證，力求以最少的鉆探工作量取得較多的水文地質(zhì)資料。 1）總原則 投入最

4、小、信息最大的原則 重點(diǎn)與宏觀控制的原則 當(dāng)前與未來變化結(jié)合的原則,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 3、水文地質(zhì)鉆孔的布置原則 2）一般原則 由已知到未知、由淺入深、由疏到密 由已知到未知，即鉆孔首先布置在資料掌握較充分及較有把握的地段，然后再向外推移。 由淺入深，是指鉆孔首先應(yīng)布置在首采區(qū)及第一開采水平深度內(nèi)，且重點(diǎn)放在首采區(qū)，對深部的水文地質(zhì)條件，也要布置一定數(shù)量的鉆孔進(jìn)行解。如在精查階段的專門水文地質(zhì)孔，要盡可能結(jié)合礦井設(shè)計(jì)的需要，著重布置在礦井的初期采區(qū)、第一水平直接充水含水層富水性強(qiáng)和斷裂比較發(fā)育的地段。 由疏到密，是指先在較大的范圍內(nèi)布置控制性的鉆孔，然后逐步加密，以進(jìn)一步

5、深入了解勘探區(qū)的水文地質(zhì)條件。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 3、水文地質(zhì)鉆孔的布置原則 2）一般原則 任務(wù)明確、針對性強(qiáng) 布置一個(gè)鉆孔都必須有明確的目的，且能起到舉一反三的作用。因此，應(yīng)盡量布置在能控制各個(gè)不同的地質(zhì)、水文地質(zhì)剖面中含水層的典型地段上，并在不同地段的交接處適當(dāng)加密。 機(jī)動(dòng)靈活 根據(jù)鉆進(jìn)過程中獲得的資料，在有必要的情況下可適當(dāng)修改原設(shè)計(jì)，使之更加符合實(shí)際情況。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 3、水文地質(zhì)鉆孔的布置原則 2）一般原則 一孔多用 水文地質(zhì)鉆孔應(yīng)盡可能結(jié)合其它目的的布置，做到一孔多用。 綜合考慮、整體安排 布孔時(shí)，除應(yīng)考慮上述因素外，還需考慮交通運(yùn)

6、輸及鉆孔的用水、排水條件等。 對于水文地質(zhì)鉆探工程量、勘探線距、鉆孔間距等，應(yīng)根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度、研究程度、礦床規(guī)模、勘探階段及礦床儲(chǔ)量等級而定。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 3、水文地質(zhì)鉆孔的布置原則 3）實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，專門水文地質(zhì)鉆孔應(yīng)布置的地段是： 能穿越主要含水層的地段； 大的斷裂破碎帶和巖溶發(fā)育地段； 地下水與地表水可能有水力聯(lián)系的地段； 未來生產(chǎn)礦井首采區(qū)和礦產(chǎn)主要開采地段； 老窯、廢礦坑等人工破碎帶及與礦床充水有關(guān)的地段； 向斜構(gòu)造的軸部。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 水文地質(zhì)鉆探成果是靠鉆探過程中的

7、觀測和編錄取得的。觀測和編錄還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并指導(dǎo)鉆探施工，因此在鉆探過程中水文地質(zhì)觀測和編錄要及時(shí)。觀測和編錄的內(nèi)容主要有： 1）巖心觀測； 2）水文地質(zhì)觀測； 3）水文地質(zhì)鉆探的編錄工作,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 1）巖心觀測 巖心觀測是確定地層巖性及其空隙性的主要手段。在水文地質(zhì)鉆探過程中，要求每次提鉆后立即對巖心進(jìn)行編號，仔細(xì)觀察、描述、測量和編錄。觀測內(nèi)容包括巖性、厚度、裂隙發(fā)育特征及充填膠結(jié)情況，計(jì)算巖心采取率及裂隙率或巖溶率。 巖心地質(zhì)描述 對巖心觀察描述內(nèi)容與對地面巖石露頭描述的內(nèi)容基本相同。重點(diǎn)放在判斷巖石的透水性上。,第三章

8、水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 1）巖心觀測 計(jì)算巖心采取率 研究巖心采取率，可以判斷堅(jiān)硬巖石的破碎程度及巖溶發(fā)育強(qiáng)度，分析巖石的透水性和確定含水層位。一般基巖中,巖心采取率要求不得小于70，構(gòu)造破碎帶、風(fēng)化裂隙帶、巖溶帶中,巖心采取率不得小于30。 統(tǒng)計(jì)裂隙率及巖溶率 裂隙率或巖溶率，可統(tǒng)計(jì)全孔、某層位或某個(gè)深度內(nèi)的，視要求而定。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 1）巖心觀測 采取巖樣或土樣 按設(shè)計(jì)層位和深度，采取巖樣或土樣，以供觀察、鑒定、分析和實(shí)驗(yàn)之用。 準(zhǔn)確劃分含水層（段） 按要求在終孔前在孔內(nèi)進(jìn)行綜合物

9、探測井，以準(zhǔn)確劃分含水層（段），取得有關(guān)參數(shù)資料。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 2）水文地質(zhì)觀測 沖洗液的觀測 沖洗液質(zhì)和量的變化能反映鉆進(jìn)巖層的巖性和透水性。 鉆進(jìn)過程中要隨時(shí)觀測沖洗液的消耗量及顏色、稠度和水溫的變化，并記錄其變化的位置。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 2）水文地質(zhì)觀測 孔中水位的觀測 當(dāng)鉆孔中揭露新的含水層時(shí)，孔內(nèi)的水位會(huì)發(fā)生變化，所以在鉆進(jìn)過程中要隨時(shí)測量孔中的水位。 為不影響鉆進(jìn)工作，通常是利用起、下鉆之間的時(shí)間間隙。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水位明顯上升或下降時(shí)應(yīng)測量其初見水位和穩(wěn)定水位，并記

10、錄其位置和水位高程。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 2）水文地質(zhì)觀測 鉆孔涌水現(xiàn)象觀測 孔口涌水，表明承壓水頭高于地面，應(yīng)立即停鉆，記錄鉆進(jìn)深度，測定穩(wěn)定水位和涌水量。 水溫觀測 當(dāng)鉆進(jìn)揭露不同含水層時(shí)，要分別測定其水溫。對厚層含水層，要分上、中、下三段，分別測定地下水溫度。測量水溫時(shí)，應(yīng)同時(shí)觀測氣溫。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 2）水文地質(zhì)觀測 孔內(nèi)現(xiàn)象觀測 鉆進(jìn)過程中對孔內(nèi)發(fā)生的能幫助分析判斷水文地質(zhì)條件的各種現(xiàn)象都應(yīng)進(jìn)行觀測和記錄。這些現(xiàn)象包括：進(jìn)尺突然變快、異常響聲、鉆具陷落、涌砂、孔壁坍塌

11、等。當(dāng)出現(xiàn)這些現(xiàn)象時(shí)都要分析產(chǎn)生原因并記錄其位置及起止深度。 取水樣 評價(jià)地下水水質(zhì)，一般可在測定含水層穩(wěn)定水位后采取。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 3）水文地質(zhì)鉆探的編錄工作 水文地質(zhì)鉆探編錄，就是將觀察描述的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)和取得的實(shí)物，準(zhǔn)確、完整、如實(shí)的進(jìn)行整理、測算、編繪和記錄的工作。編錄工作包括： 認(rèn)真整理巖心 重點(diǎn)鉆孔的巖心要長期保留，一般鉆孔按規(guī)定保留縮樣或標(biāo)本。 用文字，詳細(xì)地填寫各種記錄表（包括鉆探編錄表和各種觀測記錄表）。,第三章水文地質(zhì)勘探,第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探 4、水文地質(zhì)鉆探過程中的觀測與編錄 3）水文地質(zhì)鉆探的編錄工作

12、繪制水文地質(zhì)鉆孔綜合成果圖表 包括鉆孔結(jié)構(gòu)、地層柱狀圖、巖性及水文地質(zhì)特征、巖心素描及采取率、裂隙與巖溶率、沖洗液消耗量、地下水水位、測井曲線、孔內(nèi)現(xiàn)象等。以及水文地質(zhì)試驗(yàn)和水質(zhì)分析成果等。 鉆孔小結(jié) 對勘探線上全部水文地質(zhì)鉆孔成果資料進(jìn)行綜合分析、對比研究，得出水文地質(zhì)規(guī)律，并作出相應(yīng)水文地質(zhì)剖面或平面圖。,第三章水文地質(zhì)勘探,小結(jié) 1、巖芯觀測 1）巖心地質(zhì)描述 2）計(jì)算巖心采取率 3）統(tǒng)計(jì)裂隙率及巖溶率 4）采取巖樣或土樣 5）準(zhǔn)確劃分含水層（段） 2、水文地質(zhì)觀測 1）沖洗液的觀測 2）孔中水位的觀測 3）鉆孔涌水現(xiàn)象觀測 4）水溫觀測 5）孔內(nèi)現(xiàn)象觀測 6）取水樣,第三章水文地質(zhì)勘探

13、,小結(jié) 3、水文地質(zhì)鉆探的編錄工作 1）認(rèn)真整理巖心 2）用文字，詳細(xì)地填寫各種記錄表 3）繪制水文地質(zhì)鉆孔綜合成果圖表 4）鉆孔小結(jié),第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 水文地質(zhì)物探是根據(jù)地下巖層在物理性質(zhì)上的差異，借助于專門的物探儀器，通過測量、分析其物理場的分布、變化規(guī)律來進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查的一種勘探手段。 水文地質(zhì)物探具有成本低、速度快、用途廣泛的特點(diǎn)，是當(dāng)前水文地質(zhì)調(diào)查中不可缺少的勘查手段。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 1、水文地質(zhì)物探的基本原理 不同類型或不同含水量的巖石之間存在著物理性質(zhì)上的差異（包括導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，熱容量、溫度、密度、磁性、彈性波傳播速度及放射性等

14、）。因此，我們可以借助各種物探測試儀器，測定出巖石或水體的某些物理特征值的變化，從而分析、推斷出巖性、構(gòu)造和巖層含水性的變化。例如，許多巖漿巖和石灰?guī)r的視電阻率（s）常?？蛇_(dá)n（102103）歐姆米；而泥巖、粘土的視電阻率值只有十到幾十m。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 1、水文地質(zhì)物探的基本原理 （1）在導(dǎo)電性方面：水是一種良導(dǎo)體，因此巖石的含水量及水本身的礦化度，對巖石的視電阻率值有很大的影響。厚層石灰?guī)r的無水地段的s值常常大于500m，比有水地段高很多。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 1、水文地質(zhì)物探的基本原理 （2）在磁性方面：不同種類的巖石之間也有較大差別，如許多

15、巖漿巖中的金屬元素含量相對較豐富，磁性較強(qiáng)；多數(shù)沉積巖的磁性均較弱。因此，當(dāng)磁法剖面跨過這兩種巖石時(shí)，便會(huì)有顯著的磁力差異。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 1、水文地質(zhì)物探的基本原理 （3）在放射性強(qiáng)度和熱輻射強(qiáng)度方面：不同類型的巖石，以及巖石中富水和貧水地段之間，也常有較大的差異。 從下圖所示的熱行為剖面上可清楚地顯示出斷裂富水帶的平均輻射溫度（地面下0.8m）要比斷裂兩側(cè)分冊地帶低711。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 1、水文地質(zhì)物探的基本原理,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 在水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法有兩大類：（1）

16、地面物探方法，（2）地球物理測井。 現(xiàn)將各種物探方法在水文地質(zhì)調(diào)查中的作用，即能解決的水文地質(zhì)問題簡介于下。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 （1）電阻率法 原理：巖石的電阻率與巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、孔隙度、含水量及地下水的礦化程度有關(guān)。通過測量巖石的電阻率值，分析推斷地質(zhì)體的水文地質(zhì)特征，從而解決有關(guān)的地質(zhì)問題。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 1）電阻率法 可用于查明下列水文地質(zhì)問題： （1）確定含水層的分布、厚度及埋深、尋找古河道、古沖洪積扇等； （2）尋找斷裂破碎帶和巖溶發(fā)育帶的分布、位置、圈定

17、富水帶，確定覆蓋層及風(fēng)化層的厚度等； （3）劃分咸淡水界面，尋找淡水透鏡體； （4）估算水文地質(zhì)參數(shù)等。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 1）電阻率法 適用條件： （1）所測含水層的視電阻率與頂?shù)装鍘r石的視電阻率有顯著差別； （2）含水層分布范圍較大； （3）含水層埋藏深度不大，小于100米。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 2）自然電場法 原理：這種方法是以地下存在的天然電場作為場源。由于天然電場主要是與地下水通過巖石孔隙、裂隙時(shí)的滲透作用及地下水中離子的擴(kuò)散、吸附作用有關(guān)。因此，可根據(jù)在地面測量到的

18、電場變化情況，查明地下水的埋藏、分布和運(yùn)動(dòng)狀況。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 2）自然電場法 可用于： （1）尋找掩埋的古河道、基巖中的含水破碎帶； （2）及確定水庫、河床及堤壩的滲漏通道； （3）測定抽水鉆孔的影響半徑等。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 2）自然電場法 適用條件：一般只適用于地下水埋藏較淺、水力坡度較大和所形成的過濾電位強(qiáng)度較大時(shí)的情況。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 3）激發(fā)極化法 原理：這種方法是根據(jù)供電極斷電后，由電化學(xué)作用引

19、起的巖石和地下水放電電場（即二次場）的衰減特征來尋找地下水。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 3）激發(fā)極化法 可用于：主要用于尋找層狀或似層狀分布的各種地下水以及較大的溶洞含水帶，并可確定它們的埋藏深度。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 3）激發(fā)極化法 適用條件：不適用于覆蓋層較厚（如大于20m）和工業(yè)游散電流較強(qiáng)的地區(qū)。電源笨重、工作效率較低、成本較高，也是這種方法的不足之處。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 4）交變電磁場法 原理：這種方法是以巖石、礦石

20、（包括水）的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性及介電性的差異為基礎(chǔ)，通過對以上物理場空間和時(shí)間分布特征的研究，達(dá)到查明隱伏地質(zhì)體和地下水的目的。,第三章水文地質(zhì)勘探,第二節(jié)水文地質(zhì)物探 2、水文地質(zhì)調(diào)查中使用的物探方法簡介 4）交變電磁場法 可用于：目前已在生產(chǎn)中使用的有甚低頻電磁法（利用超長波通訊電臺發(fā)射的電磁波為場源）、頻率測深法（以改變電磁場頻率來測得不同深度的巖性）、地質(zhì)雷達(dá)法（利用高頻電磁波束在地下電性界面上的反射來達(dá)到探測地質(zhì)對象的目的）等。其中，甚低頻法對確定低阻體（如斷裂帶、巖溶發(fā)育帶和含水裂隙帶）比較有效；而地質(zhì)雷達(dá)則具較高的分辨率（可達(dá)數(shù)厘米），可測出地下目的物的形狀、大小及其空間位置。,第三

21、章水文地質(zhì)勘探,小結(jié) 常用的水文地質(zhì)物探方法 1、電阻率法 2、自然電場法 3、激發(fā)極化法 4、交變電磁場法,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 處于不同環(huán)境中的水，它們的化學(xué)成分不同，地表水、地下水和礦井老窯水都有自己的水化學(xué)特點(diǎn)。 影響地下水化學(xué)成分的主要因素是： 含水層巖石組分及其地球化學(xué)作用； 地下水補(bǔ)給來源、成分及水交替速度和方式。 因此，煤礦水文地質(zhì)勘探時(shí)，可以利用水化學(xué)標(biāo)志來研究礦井水的形成，即通過采取水樣，進(jìn)行水質(zhì)分析，作為查明地下水補(bǔ)給來源和徑流速度的一種手段。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 特征元素：某水源獨(dú)有的或是比其它水源同種元素在數(shù)量上有顯著差異的化

22、學(xué)元素，以及不受地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件影響的比較穩(wěn)定的化學(xué)元素。 特征元素常不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備，在現(xiàn)場就可以分析檢出。在充分了解煤礦區(qū)主要充水含水層以及地下水、地表水、老窯水的化學(xué)成分及其變化規(guī)律的情況下，找出它們的特征元素，這樣，當(dāng)?shù)V井突水或出現(xiàn)新的出水點(diǎn)后，通過現(xiàn)場取樣化驗(yàn)，對化學(xué)成分分析比較，就能大體上判斷出水點(diǎn)的補(bǔ)給來源。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 煤礦床地下水的化學(xué)成分，反映著地質(zhì)歷史過程中形成的地下水的分帶性，這些地下水分布在不同深度的含水層，以及各種構(gòu)造帶中，它們的化學(xué)性質(zhì)不同，各有特點(diǎn)。 下面簡述部分水化學(xué)成分及性質(zhì)

23、的一些規(guī)律：,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 1)pH值與重碳酸根離子 煤礦區(qū)各類型水的pH值變化十分明顯，它們清楚地反映出各自所處的環(huán)境，所以pH值是分析礦井水來源的重要指標(biāo)。 （1）在巖溶水分布地區(qū)，pH值一般在7.08.5之間，如果水中含大量二氧化碳，pH值會(huì)有所降低，而碳酸鹽的形成與富集又會(huì)使pH值升高。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 1)pH值與重碳酸根離子 （2）礦區(qū)老窯水及廢巷道中的水都是強(qiáng)酸性水，pH值很低，有的甚至小于2.0，它們是含煤地層中的硫化礦物在氧化環(huán)境中被氧化、水解

24、以及地下水溶濾的結(jié)果。 （3）pH值與水中某些離子的含量有密切的關(guān)系，如地下水中pH值小于4.4，水中就不含重碳酸根離子及碳酸離子，更不會(huì)出現(xiàn)氫氧化物。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 1)pH值與重碳酸根離子 （4）重碳酸根離子的含量與地下水徑流條件有關(guān)。徑流條件好的地段，重碳酸根的含量低一些，反之，就高一些。在同一含水層中，由于徑流條件的差異，其含量亦會(huì)有較大的變化。 （5）一般當(dāng)水中重碳酸根含量與二氧化碳趨于平衡時(shí)，水中沒有侵蝕性二氧化碳，只有水中增加了二氧化碳后，才促使碳酸鹽溶解。由于二氧化碳在地表水中的含量較低，所以重碳酸根離子的含量

25、亦不高，一般小于200毫克/升。地下水中二氧化碳的含量比地表水中高，故地下水中的重碳酸根離子比地表水中多，甚至高出二倍以上。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 2)水的硬度 巖溶水的硬度一般并不高，在1025度之間，而老窯水的硬度比較高，這是因?yàn)榱蛩猁}含量高，它與鈣離子結(jié)合成硫酸鹽為主的永久硬度。 3）鐵、錳離子 鐵、錳離子的存在反映一定的水文地質(zhì)條件 （1）處于還原條件或徑流條件差狀態(tài)的水，常含有一些亞鐵的碳酸鹽、硫酸鹽或有機(jī)性鐵的化合物。高鐵離子主要存在于氧化環(huán)境或徑流條件好的水中，如徑流條件好的潛水。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘

26、探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 3）鐵、錳離子 （2）氧化環(huán)境中，錳易沉淀，因此水中含量很少。在地下水徑流條件較差或埋藏較深的水中，通常就會(huì)出現(xiàn)錳離子，而且常與亞鐵離子伴存。 4）硫酸鹽 地下水中硫酸鹽的含量，取決于補(bǔ)給區(qū)的距離、徑流條件和圍巖性質(zhì)。補(bǔ)給區(qū)遠(yuǎn)、徑流條件差、圍巖富含硫化礦物都有利于硫酸鹽的增高。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 5）耗氧量 地下水中耗氧量的大小反映一定的地球化學(xué)環(huán)境和水文地質(zhì)條件，老窯水由于所處的環(huán)境是停滯狀態(tài)的水，一般耗氧量較高，徑流條件好的地區(qū)耗氧量比較低。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探

27、 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 6）氣體成分 地下水中含有不同的氣體成分，有大氣來源的（氮?dú)狻⒀鯕?、二氧化碳、惰性氣體）、生物化學(xué)還原作用形成的（硫化氫、甲烷等）以及變質(zhì)作用形成的，而放射性氣體伴同各種類型氣體出現(xiàn)。 煤礦區(qū)地下水中溶解的氣體，一般以氮?dú)狻⒀鯕夂投趸紴橹?，還有少量的氬氣及極微量的氦氣、具有放射性的氡氣等，礦井水中還可能出現(xiàn)甲烷、硫化氫。這些氣體成分能清楚地反映地下水所處的地球化學(xué)環(huán)境。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 6）氣體成分 地下水中含有不同的氣體成分，有大氣來源的（氮?dú)?、氧氣、二氧化碳、惰性氣體）、生物化學(xué)

28、還原作用形成的（硫化氫、甲烷等）以及變質(zhì)作用形成的，而放射性氣體伴同各種類型氣體出現(xiàn)。 煤礦區(qū)地下水中溶解的氣體，一般以氮?dú)狻⒀鯕夂投趸紴橹?，還有少量的氬氣及極微量的氦氣、具有放射性的氡氣等，礦井水中還可能出現(xiàn)甲烷、硫化氫。這些氣體成分能清楚地反映地下水所處的地球化學(xué)環(huán)境。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 6）氣體成分 （1）生物成因的氮?dú)馐侨毖鯒l件下封閉構(gòu)造的特征；大氣成因的氮?dú)鈩t是表明地下水處于交替強(qiáng)烈的地帶。 （2）地下水中氧氣的含量與埋藏深度、補(bǔ)給水源、徑流條件等水文地質(zhì)條件有關(guān)。補(bǔ)給源很遠(yuǎn)、徑流條件差、埋藏較深則含氧量會(huì)減少甚至沒

29、有。與之相反，地下水與地表水聯(lián)系密切，補(bǔ)給源近，徑流條件好，則地下水富氧，甚至與地表水相接近。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 1、水化學(xué)成分和性質(zhì)與補(bǔ)給、徑流的關(guān)系 6）氣體成分 （3）地下水中惰性氣體對查明礦井水的來源也很有幫助。如在水交替強(qiáng)烈地段氮和氬的比值很小，在水交替停滯帶，該比值就增大。 （4）氡是一種具有放射性的氣體，地下水中氡含量與巖石的破碎程度有關(guān)。巖石的比表面積越大，則有利于地下水氡含量的增高。而流經(jīng)巖石的水量越大，巖石的裂隙率或巖溶率越高，越不利于水體富集氡。所以，可以利用地下水氡含量的高低來圈定巖溶含水層中集中徑流帶的位置與發(fā)育方向。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三

30、節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 2、煤礦區(qū)各類水的水化學(xué)特征 通過對煤礦區(qū)各類水（地表水、地下水和老窯水）的水化學(xué)試驗(yàn)勘探，可以查明各水體間的水力聯(lián)系、地下水水源及徑流條件。 煤礦三類水的水化學(xué)特征簡介如下： （1）地表水 由于地表水受到補(bǔ)給條件的限制，以及在同巖石短暫的接觸中，溶濾量不大，因此，各種離子的含量一般都比較低。這種特征為分析觀測地段地下水和地表水之間是否有水力聯(lián)系提供了資料。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 2、煤礦區(qū)各類水的水化學(xué)特征 （2）含煤地層中的水 與徑流條件有關(guān)。 徑流條件好和氧化環(huán)境中的地下水 淺部含水層（包括含水層，空隙發(fā)育，透水性好，大氣降水或地表水通過空隙直接補(bǔ)給

31、含水層。這部分水源的特征是：礦化度低，各種離子含量不高，富含大氣中的氣體成分，水中往往含有少量高鐵離子。 徑流條件好的含水層，由于巖性不同，水化學(xué)成分亦有差異。如砂巖中的水，它的硬度、礦化度、鈣、鎂和碳酸鹽含量一般都較低，而灰?guī)r巖溶水中其含量就相對高一些。 巖溶水的氡含量與富水程度成反比。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 2、煤礦區(qū)各類水的水化學(xué)特征 （2）含煤地層中的水 與徑流條件有關(guān)。 徑流遲緩和還原環(huán)境中的地下水 分布于封閉構(gòu)造中埋藏較深的地下水，由于補(bǔ)給、徑流條件差，含水層透水性弱，水交替遲緩，大氣降水和地表水補(bǔ)給量有限。補(bǔ)給水源長時(shí)間與周圍介質(zhì)接觸，溶濾其中的可溶鹽類及一些

32、微溶元素，形成水化學(xué)成分比較復(fù)雜的高礦化氯化物類型水。因處于還原環(huán)境，脫硫作用使水中含硫化氫、甲烷。硫酸根離子含量少甚至沒有。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 2、煤礦區(qū)各類水的水化學(xué)特征 （3）老窯水 由于含煤地層中黃鐵礦等硫化礦物的氧化、水解作用，使水中硫酸鹽含量增高，為強(qiáng)酸性水。 一般硬度較高，不會(huì)出現(xiàn)負(fù)硬度?？傆捕戎幸粤蛩猁}永久硬度為主。由于pH值低，為亞鐵離子的存在提供了條件。,第三章水文地質(zhì)勘探,第三節(jié)水化學(xué)試驗(yàn)勘探 2、煤礦區(qū)各類水的水化學(xué)特征 在水化學(xué)試驗(yàn)勘探中，特征元素是關(guān)鍵，它為解決一系列水文地質(zhì)問題提供了目標(biāo)。 通過水化學(xué)分析試驗(yàn)，可以系統(tǒng)掌握勘探區(qū)或礦井主要含水層、地表水和老窯水的水化學(xué)特征，這些特征提供了地下水所處的水文地質(zhì)環(huán)境、富水區(qū)或強(qiáng)徑流帶位置的信息，所以，在礦井防治水斗爭中，水化學(xué)試驗(yàn)勘探是一種比較有效的勘探手段。,第三章水文地質(zhì)勘探,小結(jié) 煤礦區(qū)各類水的水化學(xué)特征 1、地表水 2、含煤地層中的水 3、老窯水,第三章水文地質(zhì)勘探,第四節(jié)連通試驗(yàn) 可深巖石大面積分布、出露的地區(qū)進(jìn)行煤田水文地質(zhì)勘探時(shí)，會(huì)遇到各類巖溶現(xiàn)象。其中包括直徑不一、形狀