林縣楊家莊鐵礦礦區水文地質條件分析

李 清 ，趙彥巧，王 青

河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊，河南鄭州 450016

0 引言

楊家莊鐵礦區位于河南省林縣境內，礦區東部和安陽縣接壤，西距林縣城約21km，東距安陽市38km。礦區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，礦區內為群山環抱，山勢走向基本為東西向延展，最高標高645.08m，最低標高337.70m。本區冬季嚴寒，夏季酷熱，溫差較大，屬大陸性氣候。年平均降水量700mm。本次研究根據礦區地質勘查，研究礦床的水文地質條件，為礦石的開發設計以及地質工作提供依據。

1 礦區地質概述

礦區內出露有奧陶系中統馬家溝組以黃褐色、磚灰色薄層狀白云巖為主，第三系湯陰組以角礫巖為主及第四系黃土坡積物。

該礦區由于處于弧形褶皺帶的偏西部位，其構造特征嚴格地受此褶皺帶控制。以褶曲為主，斷裂次之。該礦區由楊家莊主背斜及上臺向斜組成，二者均為復試褶皺，褶曲軸向120°左右，東西縱貫本區，主褶皺一般南翼產狀較平緩，北翼產狀較陡，次級褶皺甚至倒轉。

該區巖漿巖包括超基性巖，中性巖和堿性巖。其巖石種類為角閃石巖，角閃閃長巖，閃長巖，閃長斑巖，斜長斑巖，石英正長斑巖及堿性正長斑巖等。

2 水文地質條件

2.1 區域水文地質條件

礦區本身是一個小的盆地，區域雖有橫水河和紅旗區從礦區的西和南面流過，但對礦區地下水無影響。

本區位于太行山褶皺帶東翼，其主要構造線受太行山褶皺的控制，走向為NNE—SSW。區內出露的地層雖多，但作為主要含水層只有中奧陶統馬家溝組灰巖和大理巖，為裂隙巖溶含水層，次要得為火成巖風化裂隙含水層等。

中奧陶統馬家溝組灰巖和大理巖裂隙巖溶含水層 ，在全區廣泛出露，灰白—深灰色，厚層至中厚層狀，局部有薄層狀，本組共分七層，其中又尤以中奧陶統馬家溝組第七層灰巖水量為最豐富，第三層次之，第五層最差，這只是一般的情況，也并非是絕對的。水位標高為130m ～381.87m，單位水量為4.85L/s·m～55L/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，在全區廣泛出露，據目前所了解最大風化裂隙發育深度為80m 左右。一般為50m～70m。水位埋藏深度變化大。單位涌水量為0.027L/s·m～0.48L/s·m。受季節控制明顯。

奧陶系下統，冶里組白云巖，灰白—灰色，厚層至薄層狀，產狀較平緩，是較好的隔水層，在地表只局部出露。中奧陶統馬家溝組的泥質灰巖、白云質灰巖、也是隔水巖層。

2.2 礦區水文地質條件

礦區位于太行山東麓的線割切的低山區，其地形特點是一個四周群山環抱的小盆地，地勢是西北高，東南低，此盆地的地勢比礦區外圍的地勢要高，礦區內地形坡度較大，有利于大氣降水的排泄，礦區內無地表水體。

礦區的地層受區域地層控制的，含水層與隔水層同樣也受區域的控制。但兩者又有差別，其主要含水層為中奧陶統馬家溝組灰巖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、白云質灰巖及完整的火成巖。其特征分述如下：

含水層為中奧陶統馬家溝組灰巖及大理巖裂隙巖溶含水層，在礦區內，只有第三層灰巖與大理巖裂隙巖溶含水層，是礦區的主要含水層，出露在黑龍腦、上臺及楊家莊一帶，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130m，裂隙比較發育，在鉆孔中發現少量的巖溶，最大的直徑為3m。在水平和垂直方向上，其規律性不明顯。在巖溶中很少有充填物。地下水位標高為309.90m～381.87m，含水層厚度為25.92m～74.10m。單位涌水量（g）為0.217L/s·m～1.427L/s·m，滲透系數（K）為0.3m～3.1m/日，水質類型為HCO3SO4～Ca.Mg 型到HCO3SO4—Ca 型水，礦化度為0.337g/L～0.46g/L，pH 值為7.5 左右。受大氣降水的直接補給。水位季節性變化幅度較大。礦區與區域此含水層的差別是，一是中奧陶統馬家溝組上部含水層在礦區被剝失了，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。在礦區分布廣泛。本層含有風化裂隙潛水，潛水面埋藏深度為6m～25m，單位涌水量（g）為0.745L/s·m～0.032L/s·m，水質類型為HCO3—Ca 型至SO4。HCO3～Ca.K+Na 型水，pH 值為7.7 左右，礦化度為0.28g/L～0.56g/L。大氣降水是維意的補給來源，所以水位和水量季節性變化幅度大。

隔水層，中奧陶統馬家溝組泥質、白云質灰巖，黃褐色，泥質成分高，所以是不含是的。因泥質成分不均，含鈣質成分高的，就略含一點水，即局部為弱含水是，本層可視為隔水層。火成巖除風化裂隙發育帶和構造裂隙發育處外，其余是致密、堅硬的、裂隙不發育的火成巖，一般皆不含水，是良好的隔水層。

2.3 礦區地質構造水文地質條件

礦區地質構造是褶皺為主，斷裂次之。楊家莊主背斜控制全區。背斜軸走向為120°左右，背斜軸部由閃長巖和角山閃長巖組成，兩翼為馬家溝組灰巖組成。該背斜軸部基本是一個隔水墻。從鉆孔和民井水文地質資料可以證明，在近背斜軸部，為閃長巖。抽水試驗時，降深為27.46m，水量為0.868L/s，可視為隔水層。因此其兩翼馬家溝組灰巖，被火成巖切割而不相連接。故地下水沒有水力聯系。

2.4 礦區地下水的補給、徑流、排泄條件

礦區地下水即不接受區域地下水的補給，區內又無地表水體，所以礦區的地下水補給來源就只有大氣降水的滲入了。因為礦區地下水是潛水或微承壓水，所以蒸發式其主要的排泄方式。另外，人類的活動也是排泄地下水的一個方式，以垂直排泄為主，只有少量的地下水向東北或東南方向緩慢地流走。

群孔抽水試驗的說明：對吳家井礦段，進行了群孔抽水試驗，主控為L_1 孔，觀測孔L_2 孔。抽水試驗結果，按一個主孔及一個觀測孔的計算公式計算結果與按單孔計算公式計算結果是不一樣的，見下表1：

計算方法 計算公式 第一落程 第二落程 第三落程K R K R K R按一個主孔及一個觀測孔images/BZ_339_365_915_604_1098.png0.27 40.48 0.25 47.00 0.22 53.00

表1 抽水試驗結果

由此得吳家井礦段250m 水平預測坑道涌水量為490.23t/日。

3 結論

本次研究工作主要得出主要結論如下礦區水文地質條件，基本上是一個孤立的水文地質單元，大氣降水是唯一的補給來源，涌水量小，以垂直排泄為主徑流條件很差。礦區內部的含水層，又分成獨立的幾小塊。

[1]李志功，等.河南省林縣楊家莊鐵礦區勘查地質總結報告[R].河南省冶金廳第一地質隊，1981.

[2]房佩賢，衛中鼎，等.專門水文地質學[M].北京：地質出版社，1987.

[3]趙彥巧，馮昂.陜縣寺家溝—胡溝礦區金礦開采技術條件分析[J].北京：科技傳媒，2012.