昌黎縣坎上鐵礦水文地質(zhì)特征及注意問題分析

□周艷婷

昌黎縣坎上鐵礦水文地質(zhì)特征及注意問題分析

□周艷婷

昌黎縣坎上鐵礦位于河北省灤縣、昌黎縣兩縣交界處的灤河灘地內(nèi)，面積4.63km2，屬磁鐵石礦中型礦床。礦區(qū)主要涉及昌黎縣朱各莊鎮(zhèn)坎上及孫莊兩個(gè)村。坎上鐵礦區(qū)分南北兩個(gè)礦段：南礦段礦體呈似層狀，總體走向北近南北傾向西，傾角43～50°,長度1204m。北礦段走向600m，兩礦段礦體相距825m。礦體厚10～50m，估算礦石儲(chǔ)量為4311.8萬t。

1.礦區(qū)水文地質(zhì)特征

礦區(qū)位于燕山南麓，屬灤河河漫灘，地形開闊、較平坦。地面標(biāo)高為17.7～20.9m，灤河在礦區(qū)西南角300m處流過，河床標(biāo)高17.20m。

1.1 含水層劃分

一是第四系松散巖類孔隙水。第一含水層為極強(qiáng)富水含水層，主要巖性為砂礫石、礫卵石。q=10.16～83.33L/s.m，K=144.57～770.26m/d。補(bǔ)給來源主要為降水入滲補(bǔ)給、灤河滲漏補(bǔ)給、側(cè)向徑流補(bǔ)給和井灌回歸補(bǔ)給。主要排泄方式為人工開采和側(cè)向徑流排泄。第二含水層為弱富水，主要巖性為中等風(fēng)化的礫石、礫砂，與第一含水層之間以2.0～11.0m厚、分布較穩(wěn)定的黏性土弱透水層相隔。q=0.011～0.074L/s.m，K=0.15～0.60m/d。主要補(bǔ)給和排泄方式為側(cè)向徑流。礦床上覆第四系厚度55.50～88.86m，北礦段第四系底部存在不穩(wěn)定的黏性土層，南礦段第四系含水層與基巖直接接觸。

二是基巖裂隙水。分為太古界變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水與太古界變質(zhì)巖構(gòu)造裂隙水，北礦段弱富水，南礦段中等富水。巖性主要為混合花崗巖、磁鐵石英巖、黑云變粒巖等?；鶐r裂隙水與第四系第二含水層以弱透水和總厚度4.5～24.76m的黏性土層及基巖強(qiáng)風(fēng)化層相隔。

1.2 含水層的水力聯(lián)系

強(qiáng)富水的第四系第一含水層孔隙水與基巖裂隙水沒有直接水力聯(lián)系；弱富水的第四系第二含水層孔隙水與基巖裂隙水之間存在水力聯(lián)系；構(gòu)造裂隙水與風(fēng)化裂隙水水力聯(lián)系密切，基巖裂隙水沿礦體走向水力聯(lián)系較為密切。

1.3 礦坑涌水來源分析

一是第四系第一含水層與礦體之間有第一隔水層、第二含水層、第二隔水層、基巖風(fēng)化帶相隔。因此，第四系第一含水層對礦坑涌水基本沒有影響。二是第四系第二含水層與礦體之間有第四系底部黏性土層、基巖強(qiáng)風(fēng)化帶相隔，部分地段直接與基巖強(qiáng)風(fēng)化層接觸。第四系第二含水層可通過越流方式間接涌入礦井，構(gòu)成礦坑涌水的主要來源之一。三是太古界變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水與構(gòu)造裂隙水水力聯(lián)系密切。受頂部巖石錯(cuò)動(dòng)及斷層、裂隙連通影響，風(fēng)化裂隙水可進(jìn)入地下井巷系統(tǒng)，是礦坑涌水的主要來源之一。四是北礦段太古界構(gòu)造裂隙水弱富水，南礦段該層中等富水。井巷系統(tǒng)主要位于該含水層，因此構(gòu)造裂隙水是礦坑涌水的主要來源之一。

1.4 礦坑涌水量預(yù)測

礦井疏干排水時(shí)，含水層為承壓轉(zhuǎn)無壓性質(zhì)。在各生產(chǎn)梯段，風(fēng)化裂隙水含水層中形成的大井為完整井，構(gòu)造裂隙水形成的大井為非完整井。

根據(jù)礦區(qū)的水文地質(zhì)邊界條件和礦坑涌水來源，確定風(fēng)化裂隙含水層選用有越流補(bǔ)給的承壓轉(zhuǎn)無壓完整大井涌水量公式，構(gòu)造裂隙含水層選用有越流補(bǔ)給、井底和井壁同時(shí)進(jìn)水的承壓轉(zhuǎn)無壓非完整大井涌水量公式。

完整井：

非完整井：

礦坑涌水量計(jì)算參數(shù)根據(jù)水文地質(zhì)鉆孔抽水試驗(yàn)資料求算，結(jié)果顯示，北礦段標(biāo)高-150m時(shí)，涌水量為2735 m3/d；標(biāo)高-280m時(shí)，涌水量為2946 m3/d；標(biāo)高-385m時(shí)，涌水量為3067 m3/d。南礦段標(biāo)高-150m時(shí)，涌水量為47592 m3/d；標(biāo)高-280m時(shí)，涌水量為53928 m3/d；標(biāo)高-419.5m時(shí)，涌水量為55696 m3/d?？梢婇_采梯段越深，涌水量越大，開采梯段越淺，涌水量越?。槐钡V段礦坑涌水量較小，南礦段礦坑涌水量較大。

2.鐵礦開采應(yīng)注意事項(xiàng)

坎上鐵礦屬于水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床。該礦區(qū)采用地下開采方式，開采過程中可能會(huì)出現(xiàn)洪水淹沒、局部斷層突水、局部天窗透水、局部頂板垮落等問題。因此，礦山設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮防洪安全，盡量減少對上覆巖層的擾動(dòng)，保證弱透水層不被破壞，避免第四系孔隙水大量涌入井下和產(chǎn)生地面塌陷，建議采用空場嗣后充填上向采礦法。礦山設(shè)計(jì)前，須進(jìn)行水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探工作。建議下階段勘探重點(diǎn)是進(jìn)一步查明礦區(qū)斷層的分布規(guī)模、走向及其導(dǎo)水性。礦山設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留足保安礦柱（巖柱），建議在保留風(fēng)化礦柱的基礎(chǔ)上再保留一部分未風(fēng)化礦柱。主副井、風(fēng)井第四系地層可采用冷凍法施工。

3.結(jié)語

通過勘察研究，基本查明了礦區(qū)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件?？辈斐晒砻?，礦體圍巖構(gòu)造裂隙水與第四系強(qiáng)富水層孔隙水之間水力聯(lián)系較弱，地表水、第四系強(qiáng)富水層孔隙水不會(huì)直接大量涌入礦坑，據(jù)此，提出了礦床開采過程中將會(huì)遇到的問題以及解決問題的措施，為礦區(qū)鐵礦資源的開采提供了技術(shù)依據(jù)，也為類似開采難題礦床的開發(fā)利用提供了借鑒。□

2014-06-12

周艷婷，女，漢族，河北省地礦局水文工程地質(zhì)勘查院，助理工程師。