眼前山鐵礦地表水控制方法與措施研究

吳慶深，劉顯鋒，徐能雄

(1.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司大孤山分公司，遼寧 鞍山 114043；2.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司眼前山鐵礦，遼寧 鞍山 114043；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

對(duì)地下礦產(chǎn)進(jìn)行開采時(shí)，由于礦區(qū)構(gòu)造裂隙發(fā)育，導(dǎo)水性強(qiáng)，如果不采取有效的地表防排水措施，大量地表水匯入露天礦坑后滲入井下，礦井排水任務(wù)巨大，極易發(fā)生水害，且井下排水費(fèi)用巨大，影響地下正常生產(chǎn)。在進(jìn)行深部開采時(shí)，原有截排水溝將被破壞，失去截排水功能。學(xué)者從多種角度對(duì)礦區(qū)水害問(wèn)題進(jìn)行了探討，并提出了相應(yīng)的防治措施[1-9]。另外，如果讓地表水進(jìn)入深部礦井，水由生產(chǎn)鉆爆工作后的區(qū)域滲入再排出，會(huì)被爆破產(chǎn)生的毒廢物質(zhì)污染，為后期的廢水排放或凈化再利用帶來(lái)更大困難，花費(fèi)更多的費(fèi)用。

將所截排的地表水、露天礦坑內(nèi)積水與地下水進(jìn)行綜合利用，實(shí)現(xiàn)變害為寶、變廢為寶，這樣會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。許多學(xué)者針對(duì)沉陷區(qū)水資源綜合開發(fā)利用作了深入研究。張彥賓等[10]針對(duì)趙固礦區(qū)高潛水位的采礦條件，提出煤礦開采沉陷區(qū)地表水綜合治理方案，實(shí)現(xiàn)邊采邊治理，避免災(zāi)后難治理。李牛[11]分析開采塌陷對(duì)環(huán)境的影響，并提出塌陷區(qū)的綜合治理方案。徐良驥等[12]對(duì)淮南礦區(qū)張集煤礦大型現(xiàn)代化礦井塌陷區(qū)水系現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究,提出了動(dòng)態(tài)的恢復(fù)治理方案。許士國(guó)等[13]以安徽省某采煤沉陷區(qū)為例，對(duì)沉陷區(qū)水資源的綜合利用進(jìn)行了探討，并對(duì)沉陷區(qū)綜合治理效果進(jìn)行了分析。

本文分析計(jì)算了眼前山礦區(qū)匯集的地表水總量，提出了有效的地表水防治措施，并采用數(shù)值模擬方法確定了井工開采過(guò)程中地表沉陷區(qū)邊界，為地表水防治與露天礦坑防水工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)與采礦概況

眼前山鐵礦開采分三個(gè)階段：①露天開采階段，從1960～2012年，主要采用露天開采；②過(guò)渡期開采階段，從2012年5月30日開始，主要包括東、西、北幫掛幫開采；③地下開采階段，在完成過(guò)渡期開采后，將轉(zhuǎn)入地下開采。

礦區(qū)內(nèi)出露地層有鞍山群、遼河群和第四系地層，以鞍山群變質(zhì)巖為主。礦區(qū)基本構(gòu)造格局為陡傾斜單斜構(gòu)造，走向270～300°，傾向北東或南西，傾角70～88°，局部直立。

在單斜層基本構(gòu)造格局上，產(chǎn)生一系列斷裂構(gòu)造，按其空間展布特征可分為走向斷層、斜交斷層和橫斷層三組，破壞了礦體的完整性。

眼前山鐵礦總體走向270～300°，由Fe1、Fe2、Fe3三個(gè)礦體組成，以Fe1礦體為主，在Fe1的礦體底部有一薄層FeP礦體斷續(xù)零星分布。礦體圍巖主要為千枚巖和混合巖，礦層中夾石有綠泥片巖、石英綠泥片巖、千枚巖、含鐵石英巖、含鐵透閃陽(yáng)起石英巖、閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖和正長(zhǎng)斑巖等。礦體走向、橫向及斜交斷裂分布，走向長(zhǎng)80～470 m，一般厚度1～17 m，出露最寬處在Ⅱ+100～Ⅱ剖面間達(dá)50 m寬。本礦床為沉積變質(zhì)礦床。

礦區(qū)位于華北地臺(tái)，遼東臺(tái)背斜、鞍山復(fù)向斜西南翼，西鞍山-大孤山-眼前山鐵礦帶的東端。區(qū)內(nèi)出露的地層以太古宙鞍山群變質(zhì)巖系為主，另有小部分元古界遼河群地層及第四系覆蓋層。

綜上所述，根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》(GB 12719—91)，按充水礦床勘探的復(fù)雜程度，該礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬中等～復(fù)雜類型。

2 礦區(qū)地表水系特征與匯水量預(yù)測(cè)

2.1 地表水系特征

為了了解眼前山礦區(qū)地表水系分布特征，通過(guò)直接觀察和訪問(wèn)群眾，對(duì)地表水進(jìn)行調(diào)查。①查明地表水體的類型、分布，所處的地貌單元；②調(diào)查地表水體的水位、流量、水溫，觀測(cè)地表水體的動(dòng)態(tài)；③查看河流水系的徑流情況及干流支流的分布。

圖1為眼前山鐵礦區(qū)域的地表水系分布圖，從圖1可知，眼前山鐵礦是北、東、南三面的地表水匯集點(diǎn)。圖1中細(xì)實(shí)線表示地表溪流的分布。從礦坑以東3～4 km、以南2～3 km區(qū)域的地表水流入礦坑南側(cè)的谷首峪河，該區(qū)域匯水面積2 384.74萬(wàn)m2，該區(qū)域見(jiàn)圖1的虛線封閉范圍。礦坑以北約1 km區(qū)域的地表水流入礦坑，該區(qū)域匯水面積290.7萬(wàn)m2，該區(qū)域見(jiàn)圖1的粗實(shí)線封閉范圍。眼前山鐵礦區(qū)域總匯水面積2 675.44萬(wàn)m2。

圖1 眼前山鐵礦地表水系分布圖Fig.1 Map of the surface water system ofYanqianshan iron mine

礦坑南部的谷首峪河為礦區(qū)唯一地表水排泄河道，屬季節(jié)性河流，冬季結(jié)冰。河流自東向西流，在礦坑?xùn)|南方向有兩個(gè)支流，一支經(jīng)谷首峪村流入干流，另一支經(jīng)洪臺(tái)村匯入干流。該河流經(jīng)整個(gè)礦區(qū)，在七嶺子村與千山河匯集后注入沙河。谷首峪河除直接受大氣降水補(bǔ)給外，還受出露于基巖和第四系地層中的泉水所補(bǔ)給，通過(guò)構(gòu)造裂隙返補(bǔ)給地下水。

2.2 礦區(qū)降雨量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)鞍山市氣象局提供的資料，本文對(duì)鞍山市的歷年降雨量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。歷年平均年降雨量為721 mm。由于眼前山鐵礦距離鞍山市雨量觀測(cè)站尚有一定距離，為了驗(yàn)證鞍山市雨量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在眼前山礦的適用性，研究人員在眼前山鐵礦設(shè)置了雨量觀測(cè)站，進(jìn)行了降雨量監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間為2012年6月1日到2012年10月30日。

自2012年5月26日開始對(duì)眼前山礦區(qū)進(jìn)行雨量監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)放在礦坑南約800 m的鞍山附屬企業(yè)工程公司招待所院內(nèi)，雨量計(jì)按照《降雨量觀測(cè)規(guī)范》(SL 21—2006)安設(shè)。雨量計(jì)為量筒式，根據(jù)天氣情況實(shí)時(shí)進(jìn)行雨量監(jiān)測(cè)。圖2為礦區(qū)日降雨量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，圖3為月降雨量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2.3 地表水匯水量計(jì)算

地表徑流的估算計(jì)算方法很多，包括等值線圖法、降雨徑流關(guān)系法以及水文比擬法等。

2.3.1 年均徑流量計(jì)算

本次計(jì)算鞍山眼礦地表徑流量，采用年徑流均值等值線圖法和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法。根據(jù)遼寧省水利廳編寫的《遼寧省水資源》，眼前山鐵礦區(qū)域的地表徑流系數(shù)為0.233，匯水面積2 675.44 m2，年均降雨量為721 mm。

W=RA=CPA=

0.233×0.721×2675.44=449.46 萬(wàn)m3

2.3.2 月平均徑流量計(jì)算

根據(jù)鞍山市2002～2011年歷年月平均降雨量，可以計(jì)算出眼前山鐵礦區(qū)域月平均徑流量，見(jiàn)圖4。

圖2 眼前山鐵礦地區(qū)日降雨量統(tǒng)計(jì)Fig.2 Daily rainfall statistics of Yanqianshan iron mine

圖3 眼前山鐵礦地區(qū)月降雨量統(tǒng)計(jì)Fig.3 Monthly rainfall statistics of Yanqianshaniron mine

圖4 眼前山鐵礦區(qū)域月平均徑流量Fig.4 Monthly mean runoff of Yanqianshan iron mine

2.3.3 最大日徑流量計(jì)算

按照目前記錄的最大日降雨量237 mm(1975年9月1日)計(jì)算，眼前山鐵礦地區(qū)最大日徑流量為147.74萬(wàn)m3。

按照?qǐng)D1，粗實(shí)線線條所封閉區(qū)域內(nèi)的地表水將匯入露天礦坑，匯水面積為290.7 m2，由此得到以下統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：年均匯水量為48.84萬(wàn)m3；8月平均匯水量為12.89萬(wàn)m3；最大日徑流量為16.05萬(wàn)m3。

由于谷首峪河是礦區(qū)唯一的地表排水通道，匯入礦區(qū)的地表水經(jīng)谷首峪河流向西部，在七嶺子村與千山河匯集后注入沙河。為了統(tǒng)計(jì)礦區(qū)地表水總量，自2012年5月19日起，對(duì)谷首峪河流量與礦坑排水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)共有3個(gè)，礦坑西南側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為1號(hào)，礦坑?xùn)|南角谷首峪河監(jiān)測(cè)點(diǎn)為2號(hào)，洪臺(tái)村前小溪與谷首峪河交會(huì)處為3號(hào)，其中1號(hào)為主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)。流量監(jiān)測(cè)采用浮標(biāo)法。

浮標(biāo)法測(cè)流是指通過(guò)測(cè)定水中的天然或人工漂浮物隨水流運(yùn)動(dòng)的速度，結(jié)合斷面資料及浮標(biāo)系數(shù)來(lái)推求流量的方法。浮標(biāo)法測(cè)流適用于山溪性河流和流速儀測(cè)速困難(如溜冰嚴(yán)重、洪水時(shí)漂浮物多、漲落急劇等)或超出流速儀測(cè)速范圍的高流速等情況的流量測(cè)驗(yàn)。

圖5為測(cè)點(diǎn)1的日流速分布圖，可以看出2012年8月4日的流速最快，為31.8 m3/s，而當(dāng)天的降雨量為127.6 mm。圖6為測(cè)點(diǎn)1的月流量統(tǒng)計(jì)，2012年6～8月流量分別為31萬(wàn)m3、115萬(wàn)m3、300萬(wàn)m3，6～8月總流量為446萬(wàn)m3。

根據(jù)2012年1～8月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，露天礦坑月排水量見(jiàn)表1。

圖5 2012年5～8月測(cè)點(diǎn)1的日流速分布圖Fig.5 Daily flow rate distribution from May toAugust in 2012 at measuring point 1

圖6 2012年5～8月測(cè)點(diǎn)1月流量統(tǒng)計(jì)圖Fig.6 Monthly traffic statistics from May toAugust in 2012 at measuring point 1

表1 2012年1～8月露天礦坑實(shí)際月排水量Table 1 Actual monthly displacement of open pits fromJanuary to August in 2012

月份1月2月3月4月排水量/萬(wàn)m3-5.15-10.44月份5月6月7月8月排水量/萬(wàn)m310.2313.0220.7943.71

3 極限平衡方法確定采礦引起礦坑南北幫邊坡滑動(dòng)特征

依據(jù)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范，將采用極限平衡方法與數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)地下采礦引起的露天礦坑南北兩幫的邊坡滑動(dòng)破壞特征，采用概率積分法確定東、西端幫區(qū)域的開采沉陷規(guī)律。

3.1 數(shù)值模擬計(jì)算模型

3.1.1 計(jì)算模型

根據(jù)眼前山鐵礦提供的礦區(qū)開采范圍及地質(zhì)勘查報(bào)告，在礦區(qū)范圍內(nèi)，確定11個(gè)剖面進(jìn)行模擬。剖面位置見(jiàn)圖7。將11個(gè)剖面以礦脈為中心，分別分成南、北兩個(gè)部分進(jìn)行模擬。剖面南北走向，長(zhǎng)約為3 300 m，以標(biāo)高為-700 m的水平為底部計(jì)算邊界。剖面南北走向方向?yàn)閄軸方向；高度方向?yàn)閅軸方向。主要模擬的巖層包括：混合巖，千枚巖，礦脈。利用FLAC軟件的建模與剖分功能將模型剖分成18 m×18 m的正方形網(wǎng)格。

圖7 計(jì)算剖面的位置Fig.7 The position of the calculated profile

3.1.2 邊界條件

計(jì)算邊界為位移約束邊界條件，剖面兩邊的豎向邊界為法向位移約束，底部為全約束，模型中的重力加速度取值為9.80 m/s2。

3.1.3 計(jì)算參數(shù)的選取

依據(jù)中冶北方工程技術(shù)有限公司編寫的《鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司眼前山鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書》中提供了研究區(qū)各巖層的物理力學(xué)參數(shù)，同時(shí)收集了《鞍鋼眼前山露天鐵礦邊坡地質(zhì)調(diào)查及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)》中提供的實(shí)驗(yàn)資料，采用室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果和工程類比相結(jié)合的方法對(duì)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行確定。

礦區(qū)各巖體主要為變質(zhì)巖，其巖體結(jié)構(gòu)主要為塊狀結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)，局部受構(gòu)造影響為碎裂結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較差。露天轉(zhuǎn)地下開采中直接影響礦體圍巖的穩(wěn)固性。

3.2 計(jì)算方法

FLAC程序設(shè)有多種本構(gòu)模型，能較好地模擬地質(zhì)材料在達(dá)到強(qiáng)度極限或屈服極限時(shí)發(fā)生的破壞或塑性流動(dòng)的力學(xué)行為，分析漸進(jìn)破壞和失穩(wěn)，特別適用于模擬大變形。另外，F(xiàn)LAC程序還設(shè)有界面單元，可以模擬斷層、節(jié)理和摩擦邊界的滑動(dòng)、張開和閉合行為。

眼前山鐵礦露天采場(chǎng)上口長(zhǎng)1 410 m，寬570～710 m，封閉圈標(biāo)高為93 m，露天底標(biāo)高-183 m，在采場(chǎng)形成了深200多米的大坑。當(dāng)進(jìn)行地下開采時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高邊坡，進(jìn)而發(fā)生滑坡，而FLAC模擬的是連續(xù)介質(zhì)，模型發(fā)生失穩(wěn)破壞后計(jì)算將會(huì)無(wú)法收斂；而且，在實(shí)際情況下，發(fā)生滑坡后，破碎巖體堆積在坡腳，對(duì)邊坡會(huì)有反壓作用。基于以上兩點(diǎn)，本次計(jì)算，要在礦脈巖層開挖的同時(shí)按著最小安全系數(shù)進(jìn)行削坡，忽略破碎巖體對(duì)邊坡的反壓作用，這樣得到的結(jié)果是保守的。

3.3 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析

由于剖面數(shù)較多，現(xiàn)選取其中5-5剖面的南坡計(jì)算結(jié)果進(jìn)行展示。

5-5剖面河位置的水平坐標(biāo)為513 580 m，4 547 393 m。計(jì)算剖面圖中X軸正方向?yàn)檎毕?。開采到-320 m高程，安全系數(shù)為1.1的滑動(dòng)面位于河北面103 m處，安全系數(shù)1.2的滑動(dòng)面位于河北面5 m的位置。開采到-500 m高程，安全系數(shù)1.0的滑坡面在河北面50 m處，安全系數(shù)1.1的滑坡面在河北面12 m處，安全系數(shù)1.2的滑坡面在河南面27 m的位置。不同安全系數(shù)對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面見(jiàn)圖8。

圖8 5-5南剖面圖Fig.8 Sectional view at the south side of 5-5

圖9為開采之前的模型，圖10～11為開采到-320 m水平后的位移云圖。由計(jì)算結(jié)果可知：坡頂處X方向的位移是10 mm，Y方向的位移是8.5 mm。谷首峪河處的X方向位移是7.9 mm，Y方向的位移是7.7 mm。地表X方向位移為10 mm的位置的X坐標(biāo)為4 547 552 m，在谷首峪河北側(cè)，距離為67 m。

圖9 5-5剖面南坡開采前模型Fig.9 Pre-mining model of the southern slopeof the 5-5 section

圖10 開采到-320 m水平后X方向位移云圖Fig.10 X-direction displacement cloud map aftermining to -320 m level

圖11 開采到-320 m水平后Y方向位移云圖Fig.11 Y-direction displacement cloud map aftermining to -320 m level

圖12～13為開采到-500 m水平后的位移云圖。由計(jì)算結(jié)果可知：坡頂處X方向的位移是11.65 mm，Y方向的位移是20.1 mm。地表X方向位移為10 mm的位置的X坐標(biāo)為4 547 345 m，在原谷首峪河的南側(cè)，距離為140 m。

圖12 開采到-500 m水平后X方向位移云圖Fig.12 X-direction displacement cloud map aftermining to -500 m level

圖13 開采到-500 m水平后Y方向位移云圖Fig.13 Y-direction displacement cloud map aftermining to -500 m level

4 地表水防治措施

采用極限平衡方法、數(shù)值模擬方法確定了南北幫地表移動(dòng)邊界。參照《鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司眼前山鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書》確定了東西端幫移動(dòng)角，進(jìn)而確定了東西端幫的移動(dòng)邊界。將兩方面結(jié)合得到了不同開采水平時(shí)的地表移動(dòng)邊界。

4.1 西端幫開采時(shí)地表防排水措施

西端幫開采范圍是ⅩⅥ號(hào)勘探線以東，標(biāo)高為+21～-183 m間礦體。東端幫開采范圍是Ⅸ+100號(hào)勘探線以西，標(biāo)高為-69～-183 m間礦體。

原北坡截洪溝從北坡的中部流向西南部再與谷首峪河匯合。從圖14可以看出，原北坡截洪溝的西段跨越西端幫礦體，在完成+21 m水平開采時(shí)將被破壞，不能繼續(xù)承擔(dān)防排水作用，需要將其北移。另外，從地形上看，ⅩⅥ號(hào)勘探線北部是一條走向南北的小型山梁，原北坡截洪溝的西段北移后，地表標(biāo)高將比北坡截洪溝的中段高，水無(wú)法流出。因此，需要修建一條新排水溝。考慮到開采-320 m與-500 m水平地表移動(dòng)特點(diǎn)，北坡西段排水溝的布置采用圖14中排水溝1#的AB段，礦坑西側(cè)排水溝采用圖14中排水溝1#的BD段。原東坡截洪溝從北向南流，再與南部的谷首峪河匯合。東坡截洪溝在完成-69 m水平的部分開采后將被破壞，不能繼續(xù)承擔(dān)防排水作用，需要將其東移。根據(jù)地形條件，并結(jié)合北坡截洪溝西段的布置特征，修建一條新排水溝，北坡中東段排水溝的布置見(jiàn)圖14中排水溝1#的AE段，礦坑?xùn)|側(cè)排水溝采用圖14中排水溝1#的EF段。排水溝1#的A點(diǎn)是排水溝1#的分水嶺，ABD段向自東西南流，AEF段自西向東南流。

圖14 東西端幫開采時(shí)北坡地表防排水溝布置Fig.14 Arrangement of surface drainage ditch onthe north slope when mining atthe east and west ends

4.2 開采-287 m水平前地表防排水措施

當(dāng)開采到-287 m水平時(shí)，北坡防排水溝與-183 m水平開采時(shí)相同。南側(cè)谷首峪河尚未被破壞，還可以繼續(xù)使用。但是，在開采到-287 m水平以下，谷首峪河的局部將逐漸破壞，具體位置為：①露天礦坑的西南側(cè)，ⅩⅤ號(hào)勘探線西側(cè)河段；②露天礦坑的東南側(cè)，Ⅶ與Ⅸ+100號(hào)勘探線之間河段。因此，在開采到-287 m水平后，應(yīng)加強(qiáng)河段的位移監(jiān)測(cè)。

4.3 開采-320 m水平前地表防排水措施

盡管此時(shí)的移動(dòng)范圍比開采-183 m水平時(shí)大，特別是北坡的中部更是如此。但是，由于地形的限制，-183 m水平開采時(shí)，北坡中部防排水溝比移動(dòng)邊界靠北200～600 m。這樣，就可以將開采-183 m水平與-320 m水平時(shí)北坡地表防排水溝合并。

當(dāng)開采到-320 m水平時(shí)，在露天礦坑的西南側(cè)，ⅩⅤ號(hào)勘探線西側(cè)，谷首峪河的局部將被破壞，需要改道。圖15繪制了新河道的位置，即河道1。在露天礦坑的東南側(cè)，Ⅶ與Ⅸ+100號(hào)勘探線之間，谷首峪河的局部也將被破壞。在此區(qū)域谷首峪河南側(cè)地表高程比上游高，因此，新建河道時(shí)應(yīng)對(duì)此區(qū)域進(jìn)行削坡處理。新河道的位置(河道2)與削坡區(qū)域見(jiàn)圖16。

圖15 開采-320 m水平時(shí)地表防排水措施布置Fig.15 Surface drainage measures whenmining -320 m level

圖16 開采-500 m水平時(shí)地表防排水措施布置Fig.16 Surface drainage measures whenmining -500 m level

4.4 開采-500 m水平前地表防排水措施

開采到-500 m水平時(shí)，地表移動(dòng)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。由于礦體總體上傾向北，隨著采深增加，礦體的邊界向北移動(dòng)。因此，在北坡，地表移動(dòng)范圍較之開采-320 m水平時(shí)擴(kuò)大較大，而在南側(cè)擴(kuò)大較少。圖16是開采到-500 m水平時(shí)的地表移動(dòng)范圍。

此時(shí)，開采到-320 m時(shí)修建的北坡防排水溝已不能使用，需要繼續(xù)北移。北坡排水溝見(jiàn)圖16排水溝2#，其中AGD自東向西南流，AIF自西向東南流，分別在南部與谷首峪河匯合。

開采到-500 m水平時(shí)，南側(cè)谷首峪河自Ⅱ+100勘探線以東到Ⅸ+100勘探線以東320 m范圍的河段將產(chǎn)生不同程度的破壞。其中Ⅵ勘探線以東河段破壞嚴(yán)重，局部將完全向露天礦坑內(nèi)坍塌，Ⅵ勘探線以西河段破壞較輕，河道中線向坑內(nèi)的水平位移在5～20 mm之間。為此，南側(cè)谷首峪河將需要向南移動(dòng)，其中Ⅵ勘探線以東河段移動(dòng)距離較大，局部需要進(jìn)行削坡處理；Ⅵ勘探線以西河段地表移動(dòng)較小。由于KL段的位移較小，而且，新修河道與舊河道距離較近，可以在開采到-320 m后加強(qiáng)地表位移及河道變形監(jiān)測(cè)，當(dāng)河道發(fā)生位移超過(guò)10 mm后開始進(jìn)行河道南移。

5 結(jié) 論

1) 根據(jù)眼前山鐵礦區(qū)域地形地貌特征，繪制了地表水系分布圖。谷首峪河是該區(qū)域唯一地表水排泄通道，匯水面積為2 675.44萬(wàn)m2，其中因礦坑北、東側(cè)防洪溝失效，有290.7萬(wàn)m2面積的地表水將匯入露天礦坑。

2) 根據(jù)實(shí)測(cè)，眼前山鐵礦區(qū)域2012年6～8月降雨量為625.9 mm，與2002～2011年歷年6～8月平均降雨量相比，高出206 mm。

3) 根據(jù)年均降雨量與地表徑流規(guī)律計(jì)算，眼前山鐵礦區(qū)域的年均地表匯水量為449.46萬(wàn)m3；其中，年均匯入露天礦坑的水量為48.84萬(wàn)m3，礦坑南側(cè)谷首峪河的年均匯水量為400.62萬(wàn)m3。

4) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，2012年6～8月谷首峪河的總流量為446萬(wàn)m3，8月4日的流速最快，為31.8 m3/s。

根據(jù)以上觀測(cè)與計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合數(shù)值模擬計(jì)算得到的礦區(qū)地表移動(dòng)規(guī)律，本文提出了東西端幫開采與不同開采水平時(shí)相應(yīng)的防排水措施，盡可能阻止坑內(nèi)匯水沿裂隙與斷層向地下礦井的滲入。

地下開采將引起地表沉陷與巖層移動(dòng)，對(duì)已有鄰近建(構(gòu))筑物及設(shè)施會(huì)產(chǎn)生一定的影響，為此，建議進(jìn)行露天轉(zhuǎn)地下開采三維地表沉陷規(guī)律預(yù)測(cè)及其對(duì)鄰近地面設(shè)施的影響研究，為科學(xué)合理地確定鄰近建(構(gòu))筑物及設(shè)施的搬遷范圍與搬遷時(shí)間、科學(xué)合理地確定生產(chǎn)與生活等擬建地面設(shè)施的布置提供依據(jù)。