矿体埋深及形成双层水位深度与矿床防治水方法的相互关系

1. 矿体埋深及形成双层水位深度与矿床防治水方法的相互关系

任何一种治水方法都是以矿体为中心，各种方法和措施都紧紧围绕这个中心来进行，有了矿体，才有治水方法，矿体没有了，治水工作也就没有了；矿体在哪里，防治水工作就在哪里展开。因此，矿体埋藏深度和位置始终都是矿山防治水的首要因素。
目前矿山地下水治理方法基本可以分为两大类，一类是“疏干”，一类是“堵水”。
所谓“疏干”就是强排的方法，也称全面疏干的方法。它是当今矿山应用最广，取得成效最大，也是最安全的方法。这种方法的实质是通过一定集水手段(地表深井，坑下钻孔等)将地下水位降至矿体底板以下，使矿体暴露于地下水位以上，消除地下水患，再进行各种采矿活动。这种方法的优点是安全、可靠，采矿作业环境好；缺点是排水量大，采矿成本高，破坏地下水环境严重，影响范围大，有时会产生地表塌陷等工程地质问题，它需要有强大排水设备的支持。它适用的条件是疏干含水层的透水性较好，易于疏干，矿体与含水层的距离较短。
堵水的方法就是利用天然的隔水体、隔水层，或是在无任何隔水条件的情况下，用人工注浆的办法在适当位置把地下水对矿坑的充水通道堵住，使采矿过程免受地下水的危害。这种方法的优点是坑道排水量少，节约排水成本，对环境影响小，社会效益高。其缺点是采矿过程中带水压，安全程度差，注浆一次性投入大。应用这种方法所适用的条件，应该是矿床水文地质条件的研究程度高，地下水向坑内充水通道和隔水边界清楚，矿体规模大，采矿年限长。
作者提出的“深层局部疏干法”是一种介于疏干与堵水两者之间的方法。其优缺点也介于两者之间。这种治水方法所适宜的水文地质条件比较特殊——即矿床内必须具备形成双层水位流的水文地质条件，否则，不可以采用这种方法。
任何一种治水方法都有一定的适用条件。当客观环境超出这种方法的适用条件，就不宜采用这种方法，否则将会出现问题。与其他方法一样，深层局部疏干方法也同样具有一定的适用条件。
首先，在采用深层局部疏干的矿床内必须具备形成双层水位的水文地质条件(突变型和渐变型均可)，否则不宜采用深层局部疏干方法。至于形成双层水位差的大小，则只与采取下层局部疏干方法后的治水效果有关。
其次，是否具备形成人工双层水位条件的矿床都能采取这一方法?回答不一定。如果矿床内能够形成双层水位流，而且其安全开采高度能够满足采矿安全要求，则该矿床就具备了采用这种方法的条件，否则就不具备。当然，在特定条件下，如果人为地采取适当措施，创造条件后能够满足安全开采高度对形成人工双层水位的要求，则又当别论。因此，深入研究矿区内是否具备形成双层水位的水文地质条件和与之相适应的采矿方法，看其能否满足深层局部疏干方法的要求，则成为双层水位矿床开采前期的一项必不可少的重要工作。
当然，即使理论上存在采取深层局部疏干方法的条件，实际工作中仍然存在寻找最佳疏干工程的问题。最佳疏干工程是需要在生产过程中不断修改和完善。
一个好的治水方案并不在于其方法本身如何，主要看其是否能够适应矿山的水文地质条件。如果一个治水方案能够把矿山所有的有利条件全部都利用好了，克服了一切对矿床充水的不利因素，就是一个好的治水方案。否则就不能算是一个好的治水方案。比如说，一个矿床具备了形成双层水位的水文地质条件，如果不加分析地简单地采取全面疏干法，而不是因地制宜的采取下层局部疏干法，破坏了天然隔水层的良好条件，把双层水位矿床当成非双层水位矿床看待，把本来可以不疏干的上部地下水强行疏干下来了，不仅增加了矿坑排水量，同时也破坏了自然环境，显然是不合理的。反之亦然，如果把非双层水位矿床当成双层水位矿床处理，不仅不能取得好的治水效果，延误矿床的开采，有时可能还会造成更大的麻烦甚至灾难。
图3-9列出了矿体与含水层各种模式相互关系与所采取治水方法关系的图示。

图3-9 各种模式双层水位深度与矿体埋深相互关系与采矿顺序及应采取的防治水方法关系图示

2. 双层水位矿床的水文地质结构特征

大水矿山的主要充水含水层多数与巨厚的碳酸盐含水层密切相关，一般称为岩溶充水矿床。根据矿床水文地质分类，按其充水形式的不同通常分成两大类：一类为岩溶充水矿床；一类为溶隙充水矿床。
岩溶充水矿床主要分布在我国南方，以长江中下游以及南岭一带的金属矿床为代表，如湖南、江西等地的泥盆纪、石炭纪、二叠纪及三叠纪碳酸盐类岩层，其溶洞发育，矿床充水主要以岩溶形式。溶隙充水矿床主要分布在我国北方，如华北、鲁中地区的石炭系、二叠系中的煤田和夕卡岩铁矿床以及东北的多金属和非金属矿床等，其充水岩层主要有寒武系、奥陶系和石炭系石灰岩层，其中，奥陶系石灰岩分布最广、影响也最大。如河北的邯邢地区、山东的鲁中地区(淄博的山东金岭铁矿)等。
根据若干矿山疏干后产生双层水位流这一特殊水文地质现象发现，能够产生双层水位流的矿床具备一定的水文地质特征和条件。
矿山主要充水含水层为溶隙含水层，适宜于形成双层水位，而岩溶含水层不宜产生双层水位流。

图1-10 铁山灰岩溶隙含水层渗透系数随深度变化关系曲线

溶隙含水层的厚度必须“足够”大。以溶隙含水层为主要充水含水层的矿床也并非都能够形成双层水位流，尤其不一定能够形成矿山用来防治地下水患的“深部疏干”的双层水位流。能够被利用来进行“深部疏干”的双层水位流，溶隙含水层必须应有“足够”大的厚度。矿床类型不同，这个“足够”大的厚度也不同。能够产生被用来进行“深部疏干”的双层水位流溶隙含水层厚度的大小，与溶隙含水层渗透性随深度变化指数(A)的大小有关(见第三章)。
即 Lg=2/A
式中：Lg为产生双层水位流溶隙含水层厚度(m)；A为含水层渗透性随深度变化指数。
矿床溶隙含水层渗透性具有随深度增加而逐渐减小的规律。许多国内外学者对岩层渗透性随埋深的变化而变化的规律进行过广泛而深入的研究，最后都认为这样的规律是普遍的，即岩层的渗透性在浅部因受表生作用的影响大而增大，在深部因受围岩压力的增大而减小。甚至有些学者指出了岩层渗透性按负指数(或负对数)规律向深部递减。不管呈什么规律递减，岩层的渗透性具有上强下弱这个特点是普遍的规律。
田开明教授和万力教授在《各向异性裂隙介质渗透性的研究与评价》一书中指出：“岩石渗透性沿岩层层面的各向异性特征随埋深逐渐削弱，最终趋于各向同性”。同时提出了“岩石渗透性随埋深的变化普遍具有如下规律：
各渗透主值都随埋深的增加按负指数规律减小；
各渗透主值随埋深衰减的速率不同，垂直方向渗透主值衰减的速率大于水平方向渗透主值衰减的速率；
由于垂直方向和水平方向渗透主值随埋深衰减的速率不同，在某一深度上垂直方向渗透主值大于水平方向渗透主值，以下则相反，这一介质各向异性渗透性特征的转变，是连续流场中在特定条件下出现局部非连续流现象的基础。这就是说，如果具有“足够”大的厚度是溶隙含水层产生双层水位流必要条件的话，那么溶隙含水层的渗透性随埋深的增加而有规律的减小，则是产生双层水位流的充分条件。
如铁山矿床，中奥陶统马家沟组溶隙灰岩含水层厚度达几百米(+50m～-380m)，20世纪60年代进行水文地质勘探时就发现灰岩溶隙含水层的渗透系数随深度增加而逐渐减小的规律。生产疏干后便发现了双层水位流，并在后期深部疏干中以最小的疏干水量获得了较大疏干降深的良好效果(图1-11)。

3. 双层水位矿床矿坑涌水量预测的基本概念

矿坑涌水量是指单位时间流进矿坑的水量，一般用每天立方米或每分钟立方米表示。
矿坑涌水量的大小是评价矿坑充水条件复杂程度的主要指标，也是制定矿山防治水设计方案的主要依据。因此，做好一个矿山的矿坑涌水量预测，对于矿山能否制定出正确的防治水设计以及能否及早地开发矿产资源有着极其重要的意义。
预测矿坑涌水量通常是在水文地质勘探结束以后，根据矿区水文地质条件及矿山设计规划来确定计算方法并进行计算。露天开采矿山，要预测各开采台阶的矿坑涌水量；地下开采矿山，一般要求预测井筒及各开采水平的坑道涌水量，通常包括：单项开拓工程或疏干工程的涌水量；某一开采系统的涌水量和矿坑总涌水量。有些矿山的矿坑涌水量常具有季节性变化，因此，矿坑涌水量亦有正常涌水量(Q0)和最大涌水量(Qmax)之分。正常涌水量是指平水期(或枯水期)保持相对稳定的总涌水量；最大涌水量是指雨季矿坑涌水量不断增加时的洪峰涌水量。两者的影响因素、动态特征和预测方法都有所不同。应分别进行分析、评价和计算。一般说的矿坑涌水量都是指正常涌水量，之后，再考虑雨季的最大涌水量。
预测矿坑涌水量时，必须密切结合矿坑开采方式，不同的开采方式有不同的充水方式，因此矿坑涌水量的计算方法也就不同。比如露天采矿场的矿坑涌水量预测时，实际上就是计算采矿场影响范围内地下水的储存量和补给量，这种情况下，最大降雨量和降雨强度等数据，对计算结果影响较大。相反，地下开采的矿山对此类因素的要求和影响并不大。矿坑充水主要来自含水层的垂直或水平渗透，因此，计算其矿坑涌水量，主要是含水层中地下水涌入竖井和坑道的总水量。对于具有双层水位条件下的地下矿山，主要是按照双层水位的要求，结合矿山治水方案，分别计算上层和下层的矿坑涌水量和矿坑总涌水量。
计算参数及原始数据的可靠程度以及是否合理，将直接影响着涌水量计算结果的正确性和可靠性。因此，在进行矿坑涌水量预测时，必须结合开采方案和矿床的具体水文地质条件，选择真正具有代表性的计算参数，切忌片面性。
传统矿床水文地质学的矿坑涌水量预测方法尽管很多，但到目前大都欠成熟，虽然有若干种计算方法和公式，其实，各种方法都有其利弊，尚无一种方法能够一次准确可靠地预测出令人满意的结果。为了确保所需资料能够满足矿坑涌水量预测时合乎计算要求，一般采取下述两种措施：一方面在勘探阶段就制定出矿坑涌水量计算方案；另一方面，由勘探部门根据开采设计或矿山部门的要求，配合计算方案，尽量多地搜集与矿山开采有关的水文地质资料，有目的地布置勘探试验工作和工程布置方向、项目和要求。
对于双层水位矿床，目前可能尚做不到上述的要求，因为在未进行水文地质勘探的矿床中，无法知道该矿床是否属于双层水位矿床(某些突变型双层水位矿床，有时可以根据地质条件初步判断为双层水位矿床)。因此，对于双层水位矿床的矿坑涌水量预测就更难，困难更大，目前尚处探索和研究阶段。
本书讨论的双层水位矿床矿坑涌水量预测，仍是在传统矿床水文地质学矿坑涌水量预测方法的基础上，充分利用传统水文地质勘探早已算出了的各种水文地质参数，补充某些个别条件下的矿坑涌水量计算方法。由于双层水位矿床本身所具有的特殊性，在进行矿坑涌水量预测时，必须首先弄清矿床是否是双层水位矿床，如果属于双层水位矿床，其分层的位置在哪里?属于什么类型的双层水位矿床?是突变型还是渐变型?然后，才能根据所确定的双层水位矿床类型进行分层涌水量预测，以备矿山建设部门根据不同情况进行选择和利用。
实际上，目前矿床水文地质常用的矿坑涌水量预测方法，均可以应用于双层水位矿床的矿坑涌水量计算，只是在计算时充分考虑双层水位这一特殊条件就可以，归纳起来主要有以下几种：①水文地质比拟法；②回归分析法；③水均衡法；④解释法；⑤模拟法；⑥数值法。

4. 双层水位类型与双层水位矿床

(一)双层水位类型
田开铭教授在《对“连续介质中非连续流”的研究》一文中指出：在地下水渗流场内存在两个极限水力梯度，一个是最小水力梯度I0，是地下水运动服从达西定律的下临界梯度，如果实际水力梯度小于I0，则含水层中没有地下水流动。同样，地下水在含水层中还存在一个上临界梯度，即最大水力梯度I1，地下水流动的水力梯度一般不会大于上临界梯度I1。如果地下水的实际渗流梯度大于上临界梯度I1时，地下水流则不再服从达西定律，而会变成紊流、湍流等非达西定律规律运动。应该指出的是，服从达西定律运动和非达西定律运动的地下水运动都是连续流运动。实际上，可能还存在另外一种极限水力梯度I2，当地下水力梯度达到或超过I2时，地下水的运动便不再会受连续流运动规律的限制而发生断流，断流后的地下水运动主要受重力的作用，而成垂直下落的滴状流状态，从而产生非连续流——即形成双层水位流。
根据实际非连续流形态的不同，田开铭教授将非连续流分成两类。
第一类非连续流主要指形成非连续流在剖面上的形态。在巨厚灰岩中，各向异性渗透张量在随深度增加而呈递减的同时，竖立椭球体倒转为平卧椭球体。倘若在顺层渗透主值大于垂层渗透主值的深度以内排取地下水，那么，在原先具有统一流场或一个压力分布的渗透性垂向连续的介质中，可以形成上下重叠的两个流场，在稍受干扰的上层水位之下，还局部分布着另一个具有自由水面的疏干漏斗，即在连续介质中出现了非连续流现象；或者由于各段岩性成分的差异等原因，顺层渗透主值与垂层渗透主值在各层的各向异性程度不同，当边坡体外部水位骤降时，在原先仅具有统一流场的边坡含水岩体中，会出现数个上下重叠的水面，即在渗透性垂向连续的介质中产生了非连续流现象。这就是说，第一类非连续流考虑的主要是产生非连续流在垂直剖面上的形式——上下重叠的两个或多个自由水面降落漏斗，并不考虑产生非连续流介质的形式以及在野外是否容易被识别等问题，也不考虑它应该属于哪一种形式的双层水位模式。
第二类非连续流考虑的主要是产生非连续流在平面上的表现形式——地下跌水。当地下水横越渗透性骤然减少的阻水断层构造时，在天然或人工排泄不断加剧时，由于断层构造岩石的渗透性骤然变弱，降位漏斗受到极限水力梯度(I2)的限制，将最终停止发展。于是，在断层两盘原先具有一个统一流场，而后分解成两个前后耦合的流场，原先具有唯一的一个连续的压力分布状态，最后在断层处被分开来，成为两个不连续的压力分布场。我们定义这种现象为连续介质中的第二类非连续流，又叫地下跌水。
田开铭教授对连续流的分类，既指出了产生非连续流的形成原因和实质，又形象生动地表达了形成非连续流的存在形态。
作者多年从事矿山水文地质现场工作，根据形成双层水位原因的不同，为便于现场操作，易于野外识别，增加其可操作性，从另一个角度将双层水位分成如下两种类型——突变型双层水位和渐变型双层水位。这样，更方便矿山现场工作。
1.突变型双层水位
这种类型包括“V型模式”和“L型模式”。由于在原本具有统一地下水流场的含水系统中，存在某个局部的阻水岩层、岩体或构造(如闪长岩床、岩墙或构造面及不同地质层位等)，在人工条件下，不断加大其下部的排水量，最终超过地下水的极限水力梯度(I2)而产生非连续流，上部地下水便以滴状流的形式垂直补给下部含水层，并形成上、下两个流场，这两个流场之间，地下水不再传递静水压力，形成双层水位流。我们定义这种双层水位流为突变型双层水位流。如山东青州店子铁矿南部黄鹿井—葫芦台断层的阻水，在天然条件下水位差达20多m，便是典型的天然条件下的地下跌水实例(图2-11)。召口矿床的灰岩含水层由于闪长岩床相对隔水层的存在，疏干下层灰岩时形成上、下两个疏干漏斗，是突变型双层水位的典型实例。很明显，这种类型双层水位流在野外比较容易识别和确认，尤其是在野外现场，根据“突变层”地质体的不同，一般情况下容易确认，根据水位差的大小也容易判断。突变型双层水位流最终表现出来的形式，或者形成两个降落漏斗；或者形成地下跌水。究竟形成什么形式，与隔水岩体产状有关，当隔水岩层呈水平状态时，产生的非连续流在剖面上会形成上下两个降落漏斗；当突变型岩层呈垂直产状时，则形成地下跌水，可操作性较强。
2.渐变型双层水位
渐变型双层水位，主要指由X模式组成的双层水位。这种类型的双层水位，在自然状态下，无论平面还是剖面一般不易发现。因为产生渐变型双层水位的必要条件之一，是在渗透椭球体发生倒转深度的下部有人工排泄地下水的活动。因此，渐变型双层水位矿床仅指剖面上的存在形式，平面上一般不会表现出来，即使自然界中存在这种形式，亦不会有明显的水文地质特征和实际意义。野外现场都很难做出准确的判断。
渐变型双层水位在同一剖面上形成的双层水位只能有一次，不会有两次，如果在同一剖面上同时出现有两次X型双层水位，可以断定，其中一次必为“假象”。
渐变型双层水位的野外认定比较困难，但实际中渐变型双层水位矿床并不少见。比如在金岭铁矿的四个开采的双层水位矿床中，有3个属于渐变型双层水位矿床，仅有1个(召口矿床)属于突变型双层水位矿床。
(二)双层水位矿床
采矿过程中能够形成双层水位的矿床，称为双层水位矿床。形成突变型双层水位的矿床，称突变型双层水位矿床；形成渐变型双层水位的矿床，称渐变型双层水位矿床。
渐变型双层水位矿床与突变型双层水位矿床的主要区别有下述5个方面：①渐变型双层水位矿床的产生必须是在一个“巨厚”含水层内。多厚才算“巨厚”?根据经验，几十米厚算不上巨厚，至少要上百米或几百米才能算巨厚；②渐变型双层水位矿床仅指剖面上的特征，它不包括“地下跌水”。“地下跌水”一般都是指在突变型阻水体的非连续流中产生双层水位；③渐变型双层水位矿床的巨厚含水层，没有明显性质突变的地质体或构造线，或者说，形成双层水位的真正原因，并不是因为含水层中存在渗透性突变的某个地质实体或构造线的存在，而是由于巨厚含水层渗透性能变化速率的不同所致；④产生渐变型双层水位的位置只能在巨厚含水层中的某个深度，而不是一个层位；⑤产生渐变型双层水位的必要条件，必须有人工排水，没有人工排水活动，渐变型双层水位便不可能产生和存在。或者说，渐变型双层水位与人工排水活动密切相关，共存共亡。而突变型双层水位则不一定，无人工活动的自然条件下也可以形成双层水位，如“地下跌水”。

5. 双层水位矿床的地下水运动特征

双层水位矿床进行深部疏干时，地下水具有一些自身特有的运动特征。
(一)水位随深度变化特征

表1-13 金岭铁矿区部分抽水孔不同深度抽水结果表

水文地质勘探时期，矿床不可能进行深部疏干，因此某些双层水位的特殊现象并不突出，往往只出现一些“初期”现象，如“钻孔漏水”、“孔内有流水声响”、单位涌水量随深度增加而减小以及同一层的水位上、下不一致等(表1-13)。尽管各个矿区的各个钻孔不同深度单位涌水量数值大小各不相同，但浅部大、深部小的基本特征还是明显的，两者比例相差最大者可达几百倍，小者也有几倍。这种差别说明，抽取同样多的水量，在不同钻孔深部和浅部的水位下降值是不同的，浅部小、深部大。
渐变型双层水位矿床疏干后，疏干漏斗具有多层性。由于溶隙含水层的渗透性随深度增加而有规律的减小，对这种双层水位矿床疏干后，地下水位必将会出现多个(至少与疏干水平数量相同)降落漏斗，决不会只出现一个降落漏斗，甚至会有几个疏干水平就有几个降落漏斗。作者称这种现象为双层水位矿床疏干水位的多层性。这些不同降落漏斗存在时间的长短各不相同，无固定次序，有的存在于采矿全过程，有的只存在几年便消失。各个漏斗存在时间的长短完全取决于漏斗本身发展过程中波及的边界类型及到边界时间的长短。如果降落漏斗波及的边界为给水边界，那么只要采矿过程不结束(疏干存在)，这种降落漏斗就会存在于采矿的全过程；如果降落漏斗波及到的是隔水边界(如阻水断层)，那么这个降落漏斗的存在是短暂的，在采矿过程的某个时期便会被疏干，降落漏斗将会消失(图1-5)。
渐变型双层水位矿床疏干后，地下水位与疏干水平具有同步性。众所周知，利用传统水文地质观点对矿床进行全面疏干时，由于残余水头的存在，一般必须超前开采水平一定深度进行疏干，目的是消除残余水头对采矿作业的影响，为采矿作业创造一个良好的条件和环境。对于渐变型双层水位矿床来说，由于含水层渗透性具有随深度增加而减小的特点，只要开采水平位于产生双层水位深度(Sa)以下，开采水平与疏干水平可以同步进行，不需要超前，同样能够获得与全面超前疏干法同样的疏干效果，因而可以节省超前疏干的工程与投资。
(二)水量随深度变化的特征
传统水文地质学中水量与降深的变化关系有四种：直线、抛物线、指数和对数关系。对于渐变型双层水位矿床含水层，矿坑涌水量与深度的变化关系随疏干方式的不同，基本存在两种形式。
1.自上而下逐层疏干的水量变化大

图1-11 铁山矿床疏干水量随深度变化曲线示意图

如铁山矿床，由于历史的原因，开采方式自上而下逐层向深部延深，疏干方式也随矿山开采自上而下逐层疏干。这种方式的矿坑涌水量随深度的变化特征如图1-11，在浅部水量随疏干深度的增加而增加，当疏干深度下延到Sd、水量达到最大后，随着开采深度的增加，疏干水量在保持一段时间的相对稳定后，便开始逐渐减小。这种水量减小的速度随着疏干深度的增加逐渐加快，当疏干深度达到产生双层水位深度(Sa)后，便开始加快，而水量则同时急剧减小。当疏干深度继续加深到一定深度(Sb)以后，矿坑涌水量开始趋于稳定，维持在某一个数值基本不变，如果有变化则多为季节性影响所致(图1-11，图1-12)。

图1-12 辰溪煤矿水量随深度变化曲线示意图

2.深层局部疏干的水量远比全面疏干的水量小
采取深层局部疏干的双层水位矿床，第一疏干水平便设计在产生双层水位深度(Sa)以下，这种情况下的矿坑涌水量具有两个特点：一是实际疏干水量与预计矿坑涌水量相差比较大；二是矿坑实际涌水量随开采时间和深度的增加逐渐小幅增加但总量很小，最大也不会超过逐层疏干的最小水量(表1-14)。

表1-14 侯庄矿床矿坑涌水量变化一览表

6. 双层水位矿床与勘探

广大水文地质工作者做了大量矿山水文地质工作，为我国矿山建设提供了大量的水文地质资料，保证了各种矿产资源的顺利开发，取得了巨大成就。然而，过去在某些矿床水文地质勘探过程中，也曾走过一些弯路，不同程度地存在着“重进尺，轻水文”和“管矿多，管水文少”等倾向，造成了不少矿区水文地质工作与地质勘探不相适应的地方，致使水文地质资料有时不能满足矿山设计和生产的需要，一个矿山的水文勘探几上几下的现象时有发生(并非因勘探阶段升级，主要是因为条件不清，需要重新补充勘探)，这样一来，既延缓了矿山建设速度，又造成了经济上的浪费。山东的金铃矿区和莱芜矿区以及河北的邯邢矿区等都有类似的经验和教训。
20世纪70年代以前的计划经济时代，我国水文地质勘探及矿床水文地质勘探工作范围的重点，基本上是紧紧围绕矿体来进行，勘探范围受到了局限。因而，所提供的水文地质资料也受到一定限制，与区域水文地质边界条件联系不密切，同一个水文地质单元中的不同矿床，基本都是单独勘探，独立评价。因此，预测的矿坑涌水量往往误差很大，严重地影响和阻碍了矿山的建设和生产。
如邯邢各矿区同属于一个被火成岩体或阻水断层围成的封闭的槽地中，几个主要矿山都位于槽地内同一个强径流带内，彼此之间存在着密切的水力联系，几个矿床属同一个水文地质单元。勘探时却把它们割裂开来，各个矿床单独勘探，单独评价，各自单独计算矿坑涌水量。这样预测出来的矿坑涌水量必然要大许多，甚至大许多倍。比如中关、王窑等矿床独立勘探时，各个矿床洪水期的累计矿坑涌水量多达120万t/d，枯水期也多达60万t/d，仅中关、玉窑就达48万t/d和32万t/d，结果以“矿床水量大，暂时无法开采”而告终。若干年后，再次对邯邢矿区各个矿床进行了统一的综合评价，重新预测了各矿床联合开采的干扰水量，结果与前述结果大不相同，矿床涌水量成倍减少，从而解放了这些原来被判定为所谓“水大不能开采”的矿山。如果在初期勘探期间就能够把几个矿床联系起来统一调查、统一勘探、统一评价，便不至于形成“矿床水量大，暂时无法开采”的错误结论，延误矿床开采。
诸如此类事例还有很多。金岭铁矿区周围有十几个矿床，都属同一个水文地质单元，具有统一的补给和径流条件，同一充水含水层。但在20世纪50年代勘探期间，这十几个矿床均采取了单独的和孤立的水文地质勘探，矿床与矿床之间的水力联系基本不考虑，结果几个矿床的累计矿坑涌水量达104.7万t/d(表6-1)。事实上，矿区内总的动储量累计也就10万t/d左右。如此大的差别，难以令人置信。

表6-1 金岭铁矿区20世纪50年代各矿床矿坑涌水量预测结果表

随着时间的推移和矿床水文地质工作的不断深入和发展，人们逐渐认识到，用这种孤立地方法来认识同一个水文地质单元中各个矿床的水文地质条件并预测矿坑涌水量，不仅是片面的，而且预测的矿坑涌水量也是不正确的。比如，侯庄矿床1955年预测的矿坑涌水量为236507t/d，1966年第二次勘探预测的矿坑涌水量为99170t/d，减少了一半多；到1972年第三次专门勘探时，预测的矿坑涌水量又减少了一半，成为45000t/d。不同时期预测的矿坑涌水量会有所不同，其中原因固然很多，但是，把本来就有密切水力联系的几个矿床硬要孤立的当成没有联系的来研究则是重要原因。事实证明：孤立地研究同一个水文地质单元中的某一个矿床的方法是不可取的。
于是，人们的目光又开始从矿床内部转向矿床外部，跳出了矿床本身的小范围，把目光又集中在水文地质单元的边界，把同一个水文地质单元内的若干矿床统一起来考虑，进行综合评价。这样一来，结果使原先单个矿床孤立的、单一计算的矿床矿坑涌水量成倍减少。侯庄矿床水文地质勘探三进三出，矿坑涌水量最终减少了4倍。事实上到2000年侯庄矿床的坑道实际排水量尚不足1万t/d，这又是为什么呢?
众所周知，水文地质勘探提交的矿坑涌水量偏离实际太大的原因主要有两个：一是将本属同一水文地质单元中的诸多矿床孤立地，互不联系地单独勘探，分别评价，水文地质勘探范围没有达到水文地质边界，没有考虑各个矿床之间具有一个相互削减和干扰的作用，结果使各矿床的累加矿坑涌水量远远超过实际；另一方面，由于已有水文地质勘探工程量大都集中在矿床的浅部和上部，甚至有些水文地质工作者有时会有意选择水量比较大的部位来施工试验钻孔，并据此试验资料提供报告，深部很少或基本没有布置什么勘探工程和抽水试验钻孔，依此(以大代小，以上代下)对矿床作出的评价能不片面吗?
如前所述，含水层渗透性的基本规律是随深度地增加而呈逐渐减少的趋势。这就是说，含水层的透水性上部大下部小是普遍规律。那么，用浅部渗透性大的试段获得的水文地质资料来预测深部渗透性小试段的矿坑涌水量，结果怎么能不大呢?肯定不行，偏离实际很大，自然便成为一种必然的结果，水量成倍变化也就不足为奇了。诸多事实说明，仅仅依靠传统水文地质学的传统工作方法，很难对双层水位矿床作出正确的评价，计算出比较准确的矿坑的涌水量。因此，改变这种状况的途径有两条，一条是继续完善和发展双层水位流理论，使双层水位矿床矿坑涌水量计算方法能够更加科学，更加准确；另一条是改变和补充水文地质勘探过程中的某些方法和规定，两者应该平行进行，偏废任何一方都不会收到理想的效果。
20世纪70年代初期，金岭铁矿在矿床疏干过程中首先发现了“双层水位”现象。进一步研究证明，金岭铁矿发现的“双层水位流”并不是个别地方的特殊现象，而具有一定的普遍意义。无论在南方还是在北方，双层水位矿山都有发现。比如，南方的辰溪煤矿、大坪煤矿等，北方的金岭铁矿、莱芜铁矿等都发现有双层水位矿床。正如田开铭教授在“对连续介质中非连续流的研究”一文中指出的那样：开辟研究“连续介质中的非连续流”的新领域，是发展现代水文地质的需要，特别当我国社会主义建设规模更趋宏伟，因强排地下水而引起大幅降深的地下水在连续介质中产生各类非连续流的机会，将更趋频繁。在解决具体生产问题时，如果一味依赖连续流模型，将会不可避免地造成更多的失误。于是，人们把研究矿床水文地质条件的目光又从矿床外部转向了矿床内部，从矿床浅部转向了深部。因为，如果矿床内存在双层水位现象，那么矿山地下水的防治方法便可以采取深层局部疏干，无论在平面上还是剖面上，都可以在矿床范围内一个小的局部内进行，不需要矿床全部疏干。只要是双层水位矿床，即便矿床上部和外部的条件再复杂，上部的矿坑涌水量再大，只要不是在深层局部疏干的范围内，那么，矿床上部大量的地下水便可以被深层局部疏干法排斥在“双层水位”的上部或以外，与局部疏干的“局部”基本无关(如水下采矿)。于是，双层水位矿床的相关理论及其防治水方法——深层局部疏干法便应运而生。
双层水位矿床研究的目的和任务与其它水文地质学一样，为正确防治与利用矿床地下水的措施提供水文地质论证和依据，以便将矿床地下水进行合理调控，有利于达到矿产资源开发的最佳状态。具体任务是：认识和掌握矿床形成双层水位的条件和位置，并利用这些条件提出矿床地下水防治方法，既要解除矿山生产中的地下水患，又要充分利用矿床地下水资源，最大程度地满足国家建设和人民生活的需要。