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非煤矿山矿区地形地质和水文地质图

发布时间: 2025-12-03 作者: 分享到:
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一、矿区地形地质图:三维地质空间的精准映射
(一)基础要素与核心功能
地形地质图在地下矿山开采中,扮演着极为关键的角色,堪称地下矿山开采的 “空间底图”。它并非简单的图形,而是整合了地形地貌与地质构造双重信息的重要资料,为矿山开采的各项决策提供了不可或缺的依据。
从地形层面来看,其精度要求颇高,等高线的标注精度通常不低于 1:2000 比例尺 ,这使得地形的起伏变化能够精准呈现。坐标网格采用高斯投影分带,保证了地理位置的准确表达,为后续的测量和定位工作奠定了坚实基础。水系分布的标注也十分详尽,涵盖河流、湖泊、井泉等,这些水系不仅影响着矿山的生产和生活用水,还可能对矿体的形成和分布产生影响。地表建(构)筑物的标注同样重要,它们与矿山开采活动息息相关,比如厂房、仓库等设施的位置,会影响到运输路线的规划和设备的布局。
在地质层面,地层界线的呈现是关键,需要清晰标注时代、岩性等信息,这有助于了解地层的演化历史和地质构造的形成过程。矿体露头的圈定至关重要,它能够直观地展示矿化带的范围,为找矿和采矿提供了直接的线索。断裂构造的区分和标注也不容忽视,正 / 逆断层的区分以及产状要素的标注,对于分析矿体的赋存状态和开采安全性具有重要意义。岩浆岩侵入体的划分同样重要,划分岩相带能够揭示岩浆活动的规律和对周边地质体的影响。
以某金属矿为例,通过 1:1000 比例尺地形地质图,清晰地呈现了矿体受北东向断裂控制的赋存规律。这一发现为开拓巷道的布置提供了直接依据,使得矿山开采能够更加科学、高效地进行。如果没有如此精准的地形地质图,开拓巷道的布置可能会盲目进行,不仅增加成本,还可能影响开采效率和安全性。
(二)编制流程与技术要点
在第四系覆盖区,基岩界面的推断是一个难点。为了解决这一问题,可通过探槽揭露与物探反演相结合的方法。探槽揭露间距≤50m,能够直接观察到基岩的情况,但探槽揭露的范围有限。因此,结合物探反演,如高密度电法测深,利用地球物理方法推断基岩界面的位置,确保地质界线误差≤图上 0.5mm。某煤矿区通过三维地震勘探数据,修正了传统钻探控制下的煤层底板等高线偏差,使储量计算精度提升 12%。这充分说明了先进的数据采集和处理方法,对于提高地形地质图的精度和可靠性具有重要作用。
图面还需附上综合地层柱状图、典型地质剖面图及勘探工程分布图等辅助图表。综合地层柱状图比例尺为 1:500,能够直观地展示地层的分层情况和各层的特征。典型地质剖面图垂直矿体走向布置,比例尺同主图,它能够清晰地呈现矿体在地下的赋存状态和地质构造的垂直变化。勘探工程分布图标注钻孔、坑道编号与采样位置,为矿山开采提供了详细的工程信息。某金矿在图面整饰中,通过不同色阶填充区分氧化带与原生矿带,直观反映了矿体氧化程度的空间分异。这种图面表达和综合取舍的方法,使得地形地质图更加直观、易懂,为矿山开采提供了更有价值的信息。
二、水文地质图:地下水环境的可视化解码
(一)地下水类型划分与关键参数表征
在地下矿山开采中,水文地质图的重要性不言而喻,它就像是地下矿山的 “水情档案”,为矿山开采过程中的防治水工作提供了关键依据。水文地质图的核心在于对地下水的全面、精准呈现,这其中,地下水类型的划分和关键参数的表征是基础且重要的环节。
依据 GB/T 14538 标准,我们可以将矿区地下水划分为五大基本类型,每一种类型都有其独特的形成机制和赋存特征。松散岩类孔隙水,根据其埋藏条件的不同,又可分为潜水与承压水亚类。这类水主要赋存于松散的砂、砾石等沉积物的孔隙中,其分布与地形和沉积物的粒度密切相关。碎屑岩类裂隙孔隙水,赋存于碎屑岩的裂隙和孔隙中,其富水性受到岩石的裂隙发育程度和胶结程度的影响。碳酸盐岩类岩溶水,是在碳酸盐岩地区,由于岩溶作用而形成的特殊地下水类型,其流动通道复杂,常形成溶洞、暗河等岩溶地貌,富水性变化较大。基岩裂隙水,存在于各种基岩的裂隙中,其分布和富水性与基岩的岩性、构造裂隙的发育程度密切相关。冻结层水,则是在高纬度或高海拔地区,由于地层冻结而形成的特殊地下水类型,其动态变化受气温影响显著。
在图面上,我们需要突出展示三大核心要素,这些要素对于理解地下水的赋存和运移规律至关重要。富水性是其中之一,我们按单井涌水量将其划分为五级,从极丰富到极贫乏,通过渐变色填充的方式直观呈现。比如,在某煤矿的水文地质图中,孔隙含水层就以蓝色系的深浅来表示富水等级,涌水量的差异通过色标得到了精准量化,让人一目了然。埋藏条件也是关键要素,潜水位等高线和承压水等水压线的叠合展示,能够清晰地呈现地下水的埋藏深度和水头压力情况。潜水位等高线的间距一般为 0.5m,这样的精度能够准确反映潜水位的变化趋势。承压水等水压线则需要标注水头高度,以便准确掌握承压水的压力状态。对于冻土层水,还需要标注多年冻土层底板埋深,精度要求达到 ±0.3m,这对于在寒冷地区进行矿山开采具有重要的指导意义。水质特征同样不容忽视,我们以分区符号标注矿化度,不同的矿化度范围采用不同的填充方式,如微咸水用网点填充,咸水用交叉线填充,同时标注重金属超标区域,像 As>0.01mg/L 的区域,以便在矿山开采过程中采取相应的防护措施。
(二)编制步骤与数据处理
三、双图协同:从图纸编制到采矿实践的深度耦合
(一)开采设计中的空间决策支撑
在地下矿山开采设计中,地形地质图与水文地质图犹如一对紧密协作的 “智囊团”,为开采决策提供了全方位的空间决策支撑。这两张图并非孤立存在,而是在坐标系、比例尺及图层划分上紧密匹配,形成了一个有机的整体。
在坐标系方面,统一采用 CGCS2000,这就像是给矿山建立了一个统一的 “空间坐标语言”,保证了两张图在地理位置表达上的一致性,使得不同来源的数据能够准确地融合在一起。比例尺的误差控制在≤1%,这一高精度要求确保了两张图在细节展示上的一致性,无论是地形的微小起伏,还是地下水水位的细微变化,都能在两张图上得到准确的呈现。图层划分的匹配则更加细致,将地质体、构造、含水层等要素进行统一分层,方便在进行空间分析时能够快速准确地提取所需信息。
在巷道布置环节,这两张图的协同作用尤为关键。通过将地形地质图与水文地质图叠合,就像是给矿山开采戴上了一副 “透视眼镜”,能够清晰地看到地下的地质情况和水文条件。在某铅锌矿的开采中,通过这种叠合分析,发现原计划的主运输巷选线位于地形陡峭区(坡度>30°),且下方存在高富水断裂带(涌水量>500t/d)。如果按照原计划施工,不仅施工难度大,成本高,而且存在极大的安全隐患。于是,矿山开采团队根据两张图提供的信息,将主运输巷选线调整至中等富水的砂岩裂隙区,避开了地形和水文的不利因素。调整后,掘进期间涌水量减少了 40%,大大降低了施工难度和成本,提高了开采的安全性。
在防治水设计中,两张图同样发挥着重要作用。在地形低洼的岩溶发育区(标注溶洞密度>5 个 /hm²),这些区域往往是地下水汇聚和流动的通道,容易发生突水事故。通过水文地质图中的承压水头等值线,结合地形地质图中的地形信息,能够准确地确定超前探孔的布置位置和止水套管的埋设深度。超前探孔的间距应≤10m,这样的密度能够有效地探测到前方的水文地质情况,及时发现潜在的水害隐患。止水套管的埋设深度需超过承压水位 5m,以确保在开采过程中能够有效地防止地下水涌入巷道,保障开采的安全。
(二)动态更新与数字化转型
随着地下矿山开采的不断推进,矿山的地质条件和水文状况也在不断变化,就像一个动态的 “地下世界”。因此,建立图纸动态更新机制是非常必要的,它能够及时反映矿山的这些变化,为开采决策提供最新的信息。
建议每季度整合新揭露的坑道地质编录、疏干排水监测数据及物探成果。坑道地质编录是对开采过程中揭露的地质现象的详细记录,包括岩石的性质、构造特征等,这些信息能够帮助我们及时了解矿山地质条件的变化。疏干排水监测数据则能够反映地下水水位的变化情况,其水位变化精度要求达到 ±2cm,这样的高精度监测能够及时发现地下水水位的异常变化,为防治水工作提供预警。物探成果如三维地震勘探分辨率≤5m,能够提供更详细的地下地质结构信息,帮助我们更好地了解矿山的地质情况。
数字化工具的应用为图纸的动态更新和管理提供了强大的支持。ArcGIS Mining 模块就是一款非常实用的数字化工具,它可实现双图的参数化联动。通过这个模块,地形地质图和水文地质图中的各种参数,如地形高度、地层厚度、地下水水位等,都可以进行实时更新和联动展示。在某智能化矿山中,通过 BIM 技术构建三维地质 - 水文模型,就像是在计算机中建立了一个虚拟的矿山 “地下世界”。这个模型能够实时模拟开采过程中地下水渗流场变化,通过对不同开采方案的模拟分析,为突水应急预案提供了精准的数字孪生支撑,大大提高了矿山应对水害的能力。
结语:以图纸精度筑牢矿山安全高效开采基石

矿区地形地质图与水文地质图的编制,本质是将复杂地质信息转化为可量化、可决策的工程语言。采矿工程师需秉持 “数据精准化、表达标准化、应用场景化” 原则,在野外实测与室内综合中把握细节(如地形等高线与地质界线的套合误差<0.3mm),在双图协同中挖掘价值(如通过富水性与矿体埋深耦合分析,优化排水系统布局)。随着无人机测绘、三维建模技术的普及,图纸编制正从 “二维平面” 走向 “立体动态”,而坚守基础编制规范、深化专业协同思维,始终是地下矿山实现安全高效开采的核心技术保障。

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【全文完】

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