水文地質特征與礦井水害防治的研究

張倩

摘要：隨著我國經濟的快速發(fā)展，金屬礦山的開采數量也在不斷的增加，在金屬礦山開采過程中地質災害隨時都有可能發(fā)生。因此對河南省林縣楊家莊鐵礦區(qū)域水文地質、礦區(qū)水文地質、礦區(qū)地質構造水文地質分析，及礦區(qū)地下水的補給、徑流、排泄條件分析，為鐵礦床開采提高水文條件和依據。關鍵詞：鐵礦床；水文地質；含水層；隔水層；地下水引言：甲鐵礦賦存于巖漿巖侵入體與奧陶系灰?guī)r的接觸帶上，礦體直接頂板主要是O_22-2和O_22-3段灰?guī)r，比如角粒狀灰?guī)r、大理巖、白云質灰?guī)r、結晶灰?guī)r等，其間有蝕變閃長巖、鉀長石化閃長巖、閃長巖侵入。礦體的直接底板主要是奧陶系灰?guī)r，并侵入礦區(qū)巖漿，巖性為鉀長石化閃長巖、閃長巖。礦體頂板、底板以及邊緣位置均有矽卡巖，主要由綠簾石、綠泥石、透輝石組成，松軟、薄層、易碎。

楊家莊鐵礦區(qū)位于河南省林縣境內，礦區(qū)地形位于太行山東部，林縣城東的丘陵山地，北有塔山，黃龍腦，南有五華山和磨盤腦，東有紗帽山，礦區(qū)內為群山環(huán)抱，山勢走向基本為東西向延展，最高標高+645.08m，最低標高+337.70m。年平均降水量700mm。本次研究根據礦區(qū)地質勘查，研究礦床的水文地質條件，為礦石的開發(fā)設計以及地質工作提供依據。

1、區(qū)域水文地質

礦區(qū)位于太行山褶皺帶東翼，主要受太行山褶皺影響構造走向為NNE-SSW。礦區(qū)主要受奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r、大理巖和火成巖，為裂隙巖溶含水層。

中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r和大理巖裂隙巖溶含水層，遍布于全區(qū)，含水層根據其厚度色澤將其分為七層，其中一般情況下含水量最大的是奧陶統(tǒng)馬家溝組，其次是第三層，第五層最差。水位標高為+131.5m～+382.89m，單位水量為4.87L/s·m～55.3L/s·m。

火成巖風化裂隙含水層，有閃長巖、蝕變閃長巖、角閃閃長巖及閃長斑巖、斜長斑巖，遍布于全礦區(qū)，據目前測量最大風化裂隙發(fā)育深度為82m左右。一般為53m～73m。水位埋藏深度變化大。單位涌水量為0.029L/s·m～0.50L/s·m。受季節(jié)影響比較大。

2、礦區(qū)水文地質條件

礦區(qū)屬于盆地，處于太行山東麓的線割切的低山區(qū)，由于礦區(qū)坡度大，礦區(qū)內沒有地表積水。

礦區(qū)地層和隔水層均受區(qū)域影響，但又存在不同之處，其主要含水層為中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r和大理巖裂隙巖溶含水層，次要為火成巖風化裂隙含水層，隔水層有泥質、白云質灰?guī)r及完整的火成巖。其特征分述如下：礦區(qū)內主要出露在黑龍腦、上臺及楊家莊區(qū)域內的含水層是奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r及大理巖裂隙巖溶含水層，次要含水層巖性為灰、灰白、深灰色，中厚層狀，致密塊狀，質較純，局部有黃斑狀及假角礫狀。出露厚度為132m，裂隙比較發(fā)育，在鉆孔中發(fā)現少量的巖溶，最大的直徑為3.1m。在水平和垂直方向上，其規(guī)律性不明顯。在巖溶中很少有充填物。地下水位標高為+309.91m～+381.88m，含水層厚度為2 5.94m～74.12m。單位涌水量（g）為0.218L/s·m～1A29L/s·m，滲透系數（K）為0.32m～3.15m/日，水質類型為HCO₃SO₄～CaMg型到HCO₃SO₄Ca型水，礦化度為0.338g/L～0.47g/L，pH值為7.6左右。受大氣降水的直接補給。水位季節(jié)性變化幅度較大。礦區(qū)與區(qū)域此含水層的差別是，一是中奧陶統(tǒng)馬家溝組上部含水層在礦區(qū)被剝失了，二是水量小的多，三是水位高的多。火成巖風化裂隙含水層，主要有閃長巖、蝕變閃長巖和角山閃長巖。在礦區(qū)分布廣泛。本層含有風化裂隙潛水，潛水面埋藏深度為6.2m～2 5.3m，單位涌水量（g）為0.747L/s·m～0.034L/S·m，水質類型為HCO₃Ca型至SO₄。HCO₃～Ca.K+Na型水，PH值為7.7左右，礦化度為0.30g/L～0.59g/L。大氣降水是維意的補給來源，所以水位和水量季節(jié)性變化幅度大。

由于巖層的泥質成分高，不易滲水，因此被稱為隔水層，其中中奧陶統(tǒng)馬家溝組泥質、白云質灰?guī)r，黃褐色被視為隔水層。隔水層中巖性根據含鈣質成分的高低進行區(qū)分，含鈣質成分高的就稍微含一點水，含鈣成分地的就不含水。火成巖除風化裂隙發(fā)育帶和構造裂隙發(fā)育處外，其余是致密、堅硬的、裂隙不發(fā)育的火成巖，一般皆不含水，是良好的隔水層。

3、礦區(qū)地質構造水文地質條件

礦區(qū)地質構造是褶皺為主，斷裂次之。楊家莊主背斜控制全區(qū)。背斜軸走向為121°左右，背斜軸部由閃長巖和角山閃長巖組成，兩翼為馬家溝組灰?guī)r組成。馬家溝組灰?guī)r組成的背斜構成一個隔水墻。從水文地質資料中可以印證，在靠近背斜軸部為角閃長巖，抽水試驗時，降深為27.48m，水量為0.868L/₃，因此該巖層被看做是隔水層，由地質條件可以看出兩翼馬家溝組灰?guī)r，被火成巖切割而不相連接。所以地下水沒有相通。

4、礦區(qū)水源

由于礦區(qū)地形特征，坡度較大，地表水不易積水，根據這種地形特征地面水對井下的補給很小，所以說大氣降水主要是沿著周邊的河流流出，河流的流經過程中會有部分滲入地下，補充地下水，一小部分蒸發(fā)，其余的流入下游。根據礦區(qū)地形特征來判斷，地表水對井下水害的影響比較小（地表水的主要來源是大氣降水）。

第四系孔隙的水源補給主要是：大氣降水和上覆巖層的基巖裂隙水：基巖裂隙水的水源補給有泉水、地表水。結論：想要有效避免淹井事故的發(fā)生，應首先對礦井充水特征有一個清晰正確的認識，然后根據具體的實際情況并在參照專家意見的基礎上有針對性地開展防治水工作，才有這樣才能有效降低突水的發(fā)生，甚至預知到突水的發(fā)生，然后采用準備措施來降低突水的危害。