专门水文地质学试卷

名词解释

1、地下水的动态——指表征地下水数量与质量的各种要素(如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其它物理特征等)随时间而变化的规律。

2、地下水均衡——指在一定范围、一定时间内，地下水水量、溶质含量及热量等的补充(或流入)量与消耗(或流出)量之间的数量关系。

3、允许开采量——也称为可开采量或可开采资源量，指在技术上可行、经济上合理，并在整个开采期内出水量不会减少，动水位不超过设计要求，水质和水温在允许范围内变化，不影响已建水源地正常开采，不发生危害性环境地质问题的前提下，单位时间内从含水层系统或取水段开采含水层中可以取得的水量。简言之，允许开采量就是用合理的取水工程，单位时间内能从含水层系统或取水段取出来，并且不发生一切不良后果的最大取水量。

4、越流系数——表示臭水含水层和供给越流的非臭水含水层之间的水头差为一个单位时，单位时间内通过两含水层之间弱透水层单位面积的水量，即?=K'/b'。

5、储水系数——表示当含水层水头变化一个单位时，从底面积为一个单位、高等于含水层厚度的柱体中所示法（或储存）的水量。.

6、越流因素——也称为阻越系数，为主含水层的导水系数和弱透水层的越流系数倒数乘积的平方根，

7、地下水水质——指地下水水体中所含的物理成分、化学成分和生物成分的总和特征。

8、地下水资源管理——是运用行政、法律、经济、技术和教育等手段，对水资源的开发、利用和保护进行相关的组织、协调、监督和调度。协调地下水资源与经济、社会发展之间的关系，制订和执行有关地下水资源管理的条例和法规，处理各地区、各部门之间的用水矛盾，尽可能地谋求最大的社会、经济和环境效益。

9、地下水保护——为防止水资源因不恰当利用造成的水源污染和破坏，而釆取的法律、行政、经济、技术等措施的总和。

10、矿床充水——矿体尤其是围岩中赋存地下水，这种现象称矿床充水。

11、充水通道——地下水及与之有联系的其它水源，在开采状态下造成矿坑的持续涌水。把水源进入矿坑的途径称充水通道

一填空题

1、水文地质调查方法包括：地面调查钻探物探水文地质试验

2、水文地质钻孔的基本类型有勘探孔试验孔观测孔开采孔

3、水文地质试验包括抽水试验放水试验注水试验

4、地下水资源的特点包括：系统性和整体性流动性循环再生性可调节性

5矿井水灾害按水源划分类型有：地表水害、松散含水层水害、煤系砂岩水害灰岩水害

6、若含水层的单位涌水量:q=0.021L/m.s 则该含水层为弱含水层若含水层的单位涌水量:q=0.21L/m.s 则该含水层为中等含水层若含水层的单位涌水量:q=21L/m.s 则该含水层为强含水层

7、水文地质调查阶段地下水普查详查勘探开采

8、地下水资源分类（按供水水文地质勘察规范)为：补给量储存量允许开采量

9、矿井水灾害按突水机理划分类型有煤层顶板水害类煤层底板水害类

老空、老窑水害类其他水害类

10矿井主要导水通道有导水断层岩溶陷落柱导水钻孔采动破坏形成的裂隙和岩溶塌陷

二简答题

1、水文地质勘探工作程序应遵偱的原则？

答：（1）工作范围由大到小，工作要求由粗到精

（2）按测绘—勘探—试验—长期观测的顺序安排

（3）根据具体条件由少到多，由点到线，进一步控制到面

（4）每一勘查阶段按准备工作、野外施工和室内总结三段时期进行

2、如何计算岩芯裂隙率和溶隙率？

答：统计裂隙率及岩溶率公式为：式中y----线裂隙率或线岩溶率；∑bi----L段内平行岩芯轴线上测得的裂隙或岩溶的总宽度，m；L----统计段长度，m；Ku----L段内的岩芯采取率。

3、下三带是指哪三带？

答：下三带是指：底板破坏带、原始导升带、完整岩层带

4、生活饮用水水质的基本要求？

答：生活饮用水水质基本要求为：

（1）水的感官性状良好

（2）水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康

（3）水中不得含有病原微生物

5、什么叫导水裂隙带？

答：冒落带：指采矿工作面放顶后引起的直接垮落破坏。该带不仅透水而且透砂。裂隙带：指冒落带之上，大量出现的切层、离层和断裂隙或裂隙发育带。该带不会透砂但能透水。冒落带和裂隙带合称导水裂隙带。

6、地下水环境评价的原则？

–重点突出，有针对性原则; 浓度控制和总量控制相结合的原则; 评价和治理并重，评价先行以及短期与长期影响同时考虑的原则; 以国家和地方的法规为准绳;充分利用现有资料，并根据评价需要尽可能取得实际勘探及测量数据。开展相应的野外试验和实验模拟工作也是十分必要的。

7、抽水实验的目的和任务？

–确定含水层及越流层的水文地质参数，如渗透系数K、导水系数T、储水系数S等

–确定抽水井的实际涌水量及其与水位降深之间的关系

–研究降落漏斗的形状、大小及扩展过程

–研究含水层之间及含水层与地表水体之间（或与老窑积水之间）的水力联系

–确定含水层的边界位置及性质（补给边界或隔水边界）

–进行含水层疏干或地下水开采的模拟，以确定井间距、开采降深、合理井径等群井设计参数

8、划分矿井水文地质类型的主要指标是哪些？

-受采掘破坏或影响的含水层情况- 矿井涌水量- 开采受水害的影响程度- 防治水工作的难易程度

9、冲洗观测的方法和意义？（5分）

–水位观测水温观测

–冲洗液消耗量的观测

–冲洗液消耗量的变化最能说明岩层透水性的变化。冲洗液的大量消耗，表明钻孔可能是揭露了透水性很好的透水层、透水通道或含水层。Q=(Q1+Q2)-Q3

式中Q—本回次钻进时的冲洗液消耗量，m3 ; Q1--钻进前泥浆槽内冲洗液体积，m3；Q2—钻进中加入槽内的冲洗液体积，m3 ; Q3—提钻后泥浆槽内的冲洗液体积，m3

–钻孔涌水量现象的观测钻具陷落的观测取水样

三论述题

1、影响矿井水灾害的因素有哪些？

答：影响矿井水灾害的因素包括自然因素和人为因素。自然因素有：大气降水、地形、地表水、井巷围岩的性质、地质构造.大气降水决定了整个矿区的水量丰富程度。地形影响了水流和地下水的补给。地表水是充水因素之一，地表水不仅会影响地下水的富水性，在一些矿井，地下水也会直接溃入矿井。井巷围岩的性质不同可以分为：含水层和隔水层，含水隔越厚、裂隙越发育，其富水性越强，其发生水害的可能性越大，含水层的水压力越大，其发生水害的可能性越大。隔水层厚度越厚，岩层阻水性能越好，发生水害的可能性越小。地质构造是影响矿井突水的重要因素，岩层中的断层、裂隙、节理等都是导水的优势面，导水断层本身就能导含水，不导水断层有可能活化导水。导水岩溶陷落柱更是重要导水通道，易发生重大突水事故。人为因素有：老空积水、导水钻孔、采掘破坏、长期排水.老空水难以探查，一旦揭露，会发生突

然溃水。钻孔如封闭不良，一旦揭露，会发生突水事故。掘进过程中，在巷道周边会产生松动圈，会导致含水层的水进入巷道。采煤工作面顶板会产生导水裂隙带、底板也会产生破坏带，这些破坏带一旦沟通含水层，都会引起突水事故。矿井的长期排水也会引起含水的水位、水压发生变化，从而使矿井的充水条件发生变化。

2、允许开采量的评价方法有哪些，试以开采抽水法为例说明如何求得允许开采量的？

答：允许开采量的计算方法有：水量均衡法、数值法、开采试验法、回归分析法、地下水水文分析法。开采抽水法在计算区拟定布井方案，打探采结合井，在旱季，按设计的开采降深和开采量进行一至数月开采性抽水，抽水降落漏斗应能扩展到计算区的天然边界，根据抽水结果确定允许开采量。第一种情况：当动水位在达到或小于设计降深时，呈现稳定流状态，表明补给量与抽水量已达到平衡，说明按设计开采的水量是有补给保证的，此时实际抽水量可以作为允许开采量。第二种情况：动水位始终处于非稳定状态，此时要计算出补给量作为允许开采量。

方法步骤：

（1）根据抽水量与补给量和含水层提供的水量的关系

（2）对以上公式取不同的时间段的资料，可以利用消元法计算出补给量和单位储存量。

（3）并用水位恢复时的公式进行验证：

（4）据此计算的补给量可作为允许开采量

3、放水试验与抽水试验的异同点？

答：放水试验与抽水试验的原理相同，都是利用地下水动力学有关理论计算水文地质参数。放水试验与抽水试验目的相同，都是为求取水文地质参数，了解含水层富水性以及各含水层水力联系、构造的导水性能等；放水试验与抽水试验任务、技术要求和资料整理方法均都基本相同。放水试验与抽水试验不同在于（1）试验地点不同：抽水试验一般在地面进行，放水试验一般在井下进行。

（2）抽、放水方式不同：抽水采用抽水设备抽水，水量大小易于控制，放水试验在井下直接放水，水量大小不易控制，但井下放水试验的水量和降深可以不受抽水设备能力的限制。（1.5分）

（3）放水试验工程量小，抽水试验工程量大。

（4）放水试验的钻孔设计受井下巷道限制。

4、水文地质孔的孔径包括哪些？为什么要变径？（10分）

?孔径设计内容包括开孔孔径、终孔孔径、变径尺寸

?孔径的大小取决于钻孔的类型、结构、抽水设备及对钻孔出水量大小的要求

终孔直径的确定：终孔孔径大小取决于出水量、过滤器的尺寸和抽水设备类型；应比过滤器直径大150mm~200mm。

变径的要求：下套管、隔离含水层、维护孔壁、井下放水孔安全套管

5、试述露头防水煤柱留设的原则和方法。

原则：(1)在有突水威胁但又不宜疏放（疏放会造成成本大大提高时）的地区采掘时，必须留设防水煤（岩）柱。(2)防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到最低限度，以提高资源利用率。为了多采煤炭，充分利用资源，也可以用采后充填、疏水降压、改造含水层（充填岩溶裂隙）等方法，消除突水威胁，创造少留煤柱的条件。(3)留设的防水煤（岩）柱必须与当地的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，还要与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。(4)一个井田或一个水文地质单元的防水煤（岩）柱应该在它的总体开采设计中确定，即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应，否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难，甚至无法留设。(5)在多煤层地区，各煤层的防水煤（岩）柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤（岩）柱，致使整个防水煤（岩）柱失效。(6)在同一地点有两种或两种以上留设煤（岩）柱的要求时，所留设的煤（岩）柱必须满足各个留设煤（岩）柱的要求。(7)对防水煤（岩）柱的维护要特别严格，因为煤（岩）柱的任何一处被破坏，必将造成整个煤（岩）柱失效。防水煤（岩）柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过煤柱时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施，保护

煤（岩）柱的完整性。(8)留设防水煤（岩）柱所需要的数据必须在本地区取得。邻区或外地的数据只能参考，如果需要采用，应适当加大安全系数。(9)防水岩柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。

煤层露头防隔水煤（岩）柱的留设，按以下公式计算：

1、煤层露头无覆盖或被粘微透水松散层覆盖时：H防=H冒+ H保

2、煤层露头被松散富含水层覆盖时（见附图8-1）；H防=H裂+H保

根据上两式计算的值，不得小于20米。式中H防-----防水煤（岩）柱高度（m）；H冒-----采报冒落带高度（m）；；H裂-----垂直煤层的导水裂隙带最大高度（m）；；H保-----保护层厚度（m）；；a------煤层倾角（°）。

四、计算题

某矿地表出露夜郎泥灰岩及钙质泥岩，煤层距地表300m。间接顶板为岩溶化的长兴灰岩，厚度为65.5 m，长兴灰岩为矿井充水的含水层，煤层底板为相对隔水层。整个巷道系统是不规则圆形，总面积为3.911km2，灰岩含水层渗透系数为0.144m/d，水头高度为210 m，试计算矿井涌水量。（10分）

附表：解析法公式一览表

解：根据已知条件:

M=65.5m,K=0.144m/d，,H0=210m。

先计算出γ 0、R和R0

γ 0＝＝＝1116（m）

根据吉哈尔公式

R＝10s =10×210 =797（m）

R0=R+γ 0=797+1116=1913（m）

由于矿井排水，水位已降至隔水项板以下，应选用承压转无压水时的公式，h=0即

Q=19510(m3/d)

2、某矿一工作面开采9煤，9煤最低标高-500m，煤层底板下40m，发育徐灰含水层，含水层水头标高-100m，试用突水系数法评价本工作面开采过程徐灰水有无突水的可能性。解：徐灰的水压力为：P=-100-（-500-40）/100=4.4Mpa

M=40m（1分）

T=P/M=0.11Mpa/m（2分）

根据水文地质规程有关规定，突水系数的临界值一般为0.06～0.1 Mpa/m，而本煤层的突水系数为0.11 Mpa/m，大于临界值，有突水的危险。