水文地質(zhì)特征與礦井水害防治的研究

張倩

摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，金屬礦山的開采數(shù)量也在不斷的增加，在金屬礦山開采過程中地質(zhì)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(zhì)、礦區(qū)水文地質(zhì)、礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造水文地質(zhì)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(jù)。關(guān)鍵詞：鐵礦床；水文地質(zhì)；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(zhì)灰?guī)r、結(jié)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(nèi)，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(nèi)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(jù)礦區(qū)地質(zhì)勘查，研究礦床的水文地質(zhì)條件，為礦石的開發(fā)設(shè)計以及地質(zhì)工作提供依據(jù)。

1、區(qū)域水文地質(zhì)

礦區(qū)位于太行山褶皺帶東翼，主要受太行山褶皺影響構(gòu)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(jù)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(jù)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(zhì)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(nèi)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(zhì)、白云質(zhì)灰?guī)r及完整的火成巖。其特征分述如下：礦區(qū)內(nèi)主要出露在黑龍腦、上臺及楊家莊區(qū)域內(nèi)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(zhì)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(xiàn)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(shù)（K）為0.32m～3.15m/日，水質(zhì)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?；鸪蓭r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(zhì)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(zhì)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(zhì)、白云質(zhì)灰?guī)r，黃褐色被視為隔水層。隔水層中巖性根據(jù)含鈣質(zhì)成分的高低進行區(qū)分，含鈣質(zhì)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(gòu)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(zhì)構(gòu)造水文地質(zhì)條件

礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)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(gòu)成一個隔水墻。從水文地質(zhì)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(zhì)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(jù)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(jīng)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(jù)礦區(qū)地形特征來判斷，地表水對井下水害的影響比較?。ǖ乇硭闹饕獊碓词谴髿饨邓?/p>

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(jié)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(jù)具體的實際情況并在參照專家意見的基礎(chǔ)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。