遼寧本溪某鐵礦水文地質條件與井巷涌水量預測

高明久，程 微，程 靜

(遼寧工程勘察設計院，遼寧 錦州 121000)

遼寧本溪某鐵礦水文地質條件與井巷涌水量預測

高明久，程 微，程 靜

(遼寧工程勘察設計院，遼寧 錦州 121000)

以遼寧本溪某鐵礦為例，對含水巖組及富水性和礦區充水條件進行分析，評述礦區的水文地質條件。水文地質參數由實測和計算取得，采用解析法計算預測井巷涌水量，對預測結果進行評述。

鞍山式鐵礦;礦區水文地質;井巷涌水量預測

遼寧本溪某鐵礦屬鞍山式鐵礦，位于細河北岸，太子河南岸，西側為葠窩水庫。礦區三面臨水，淺部侵蝕基準面以上礦層已開采完畢，擬轉入深部井巷開采，因此查明水文地質條件，準確預測井巷涌水量尤為重要。

礦區所處地貌類型為丘陵坡地，高程一般在150～300 m，地層主要由太古界鞍山群茨溝組變質巖系組成，巖性為云母石英片麻巖、磁鐵石英巖及斜長角閃巖，多呈厚層狀產出，傾向一般 130°～150°，傾角一般 20°～45°。磁鐵石英巖，垂向上多層分布，層厚幾米到幾十米不等，含鐵品位高，為礦層。侵入巖僅表現以花崗偉晶巖脈形式產出。

礦區內地質構造不發育，構造形跡顯示不明顯。

1 礦區水文地質條件

礦區內地下水按含水介質特征劃分為第四系孔隙潛水、基巖風化裂隙水及基巖構造裂隙水三種類型，第四系孔隙潛水和基巖風化裂隙水對深部礦體開采影響較小，現重點評述基巖構造裂隙水。

1.1 含水巖組及富水性

基巖構造裂隙水是礦區內的主要地下水類型，對未來礦區地下開采具重要影響。礦區地下水主要賦存于燕山期侵入的花崗偉晶巖接觸帶及該巖體的節理裂隙中。該巖脈是礦區地下水主要含水介質、賦存層位，又是礦區礦床的主要充水層帶。地下水類型為微承壓～承壓基巖構造裂隙水，單井出水量大小主要取決于脈體侵入層數及脈體巖石厚度，差異較大，小者不足2 m3/d，大者達500 m3/d以上，水位埋深一般10～20 m。

礦區地下水的主要補給方式是大氣降水補給、地下徑流補給及河水補給;排泄主要表現在徑流排泄、河水排泄及人工開采。

1.2 礦床充水條件分析

1.2.1 礦床充水水源

礦區主要含水巖組及充水層，均由燕山期侵入的花崗偉晶巖組成，該類巖石呈脈狀在礦區內廣泛而密集分布，厚度差異較大(幾米～幾十米不等)，該巖石節理裂隙相對發育，賦存相對豐富的地下水，該巖脈大多沿礦體頂、底板侵入，即形成頂、底板直接充水水源。該充水水源，具遠補給，深循環特點，補給量相對充沛，表現為多數抽水試驗孔水量、水位相對穩定。

1.2.2 礦床充水通道

礦區內無大的斷裂構造分布，小的斷層構造也不發育，因此礦區內存在斷裂帶充水通道的可能性不大。本礦區礦床充水通道主要表現是在未來開采條件下，與細河水有水力聯系的花崗偉晶巖侵入接觸帶及其層間裂隙是其主要充水通道。另外，采礦造成的裂隙通道，也是發生礦床充水的重要通道之一。

2 井巷涌水量預測

本次井巷涌水量計算，結合礦區水文地質特征，同時考慮不同計算方法的適宜性，選擇解析法進行計算。

2.1 水文地質參數的確定

2.1.1 直接獲得的參數

含水層厚度(M)、涌水量(Q)、降深(S)由鉆孔巖芯及鉆孔抽水試驗直接獲得。

2.1.2 間接獲得的參數

滲透系數(K)及影響半徑(R)值。

上述公式符號意義如下:

K為巖層的滲透系數(m/d);M為含水層厚度(m);R為影響半徑(m);rW為抽水孔孔徑(m);SW為抽水孔水位降深(m);S1為觀測孔水位降深(m);r1為觀測孔至抽水孔間距離(m)

計算結果見表 1。

表1 水文地質參數計算成果表

2.2 預測計算

2.2.1 礦區地下水流場及礦區邊界的概化

依據礦區水文地質特征，充分考慮未來地下開采條件的影響，把礦區地下水流場及礦區邊界特征概化為地下水具承壓轉無壓、平面輻射流運動形式為主。邊界條件按礦床南北兩側為隔水邊界(東西兩側為無限邊界)，兩邊界垂直距離約1.62 km。

2.2.2 計算公式的選擇及計算結果

選擇地下水向直線邊界附近的完整井的運動公式，具體而言，選擇條帶狀平行隔水邊界附近抽水井的穩定流涌水量公式，即大井法。

式中:Q為井巷涌水量(m3/d);φk為外邊界 K處的勢函數;φw為內邊界W處的勢函數;R為“大井”的影響半徑(m);rw為“大井”的引用半徑(m);R0為礦區代表性水文孔影響半徑的加權平均值(m);F為井巷系統分布范圍(m2);L為礦區隔水邊界間的距離(m);b為礦區大井(礦床主體分布中心)至較近隔水邊界的距離(m);為礦區代表性鉆孔滲透系數加權平均值(m/d);為礦區主要含水層(充水層)厚度的加權平均值(m);為0 m高程以上礦區內水文孔主要含水層厚度的加權平均值(m);為 －50 m高程以上礦區內水文孔主要含水層厚度的加權平均值(m);為－100 m高程以上礦區內水文孔主要含水層厚度的加權平均值(m);為礦區內代表性水文孔動水頭的加權平均值(m);設計0 m、－50 m、－100 m高程開采水平時===0

表2 礦區井巷涌水量計算成果一覽表

2.3 計算結果評述

本次井巷涌水量計算，從參數的確定到數學模型的建立，均在查清礦區水文地質條件的前提下，步步深入進行的。各類參數均來自于本次工作的基礎資料，準確、客觀;水文地質概念模型刻劃合理、依據充分;計算公式的選擇針對性強，滿足程度高。未來開采條件下，礦床充水因素會發生一定變化，進而井巷涌水量也會產生一定變化。

3 結語

礦區礦體由太古界鞍山群磁鐵石英巖組成，圍巖由同時代形成的斜長角閃巖、石英云母片麻巖組成，同時，燕山期侵入的花崗偉晶巖脈體大多順層穿插于上述地層中，礦區內地質構造不發育。

礦區地下水類型主要為基巖構造裂隙水，充水層帶為燕山期侵入的花崗偉晶巖及接觸帶，選擇解析法進行井巷涌水量預測計算，分別計算了0 m、－50 m、－100 m高程開采水平的涌水量，分別為 819.71 m3/d、1 900.54 m3/d、3 297.64 m3/d。

P641.4+63

B

1004－1184(2012)05－0026－02

2012－05－11

高明久(1973－)，男，遼寧鐵嶺人，水工環高級工程師，主要從事水文地質工程地質勘察工作。