大井法預測諾爾湖鐵礦礦道涌水量

■馬立龍 王保山

（新疆地質礦產勘查開發局第三地質大隊新疆庫爾勒841000）

大井法預測諾爾湖鐵礦礦道涌水量

■馬立龍 王保山

（新疆地質礦產勘查開發局第三地質大隊新疆庫爾勒841000）

本文分析了諾爾湖鐵礦的水文地質特征，在查明礦區地下水的補給、徑流、排泄條件及礦床充水因素的基礎上，結合鉆孔抽水試驗成果，采用大井法對諾爾湖鐵礦礦道涌水量進行預測。從而為制訂地下開拓方案的疏干措施提供設計依據。

大井法 諾爾湖鐵礦 涌水量

礦坑涌水量預測是礦區水文地質勘查的主要任務之一，實際工作中礦坑涌水量的預測方法一般有水文地質比擬法、根據兩個或多個相關變量的觀測資料建立相關方程方程的相關分析法、水均衡法及分析計算法四種。大井法屬于分析計算法的一種，把復雜的坑道系統換成一個假象的、與坑道系統面積相等的“大井”，其涌水量就可以利用裘布依穩定流基本方程來計算確定。大井法由于其具有簡單方便的特點而廣泛應用于復雜礦道系統涌水量，進一步為制定地下開拓方案的疏干措施提供設計依據。

1　礦區水文地質概況

1.1河床沖積、洪積砂礫層中的孔隙潛水

分布在天山分水嶺南北的溝谷，尤其在溝谷下游，砂礫層向下游厚度逐漸增大，含水量較為豐富，泉水流量0.5～3.0升/秒，一般多在1～2.6升/秒。據礦區西南烏拉斯臺溝水井資料，單井最大涌水量為2880立方米/日。該層地下水已經作為礦區主要供水水源。

1.2坡積碎石層中的孔隙潛水

此層以角礫居多，可見塊石，分布在溝谷兩側，泉水具有季節性特征，往往冰凍斷流。單泉流量0.7～3.2升/秒。

1.3冰磧層中孔隙潛水

分布在冰斗或冰川下緣，由礫石和塊石、漂石組成，孔隙水季節性融凍變化十分明顯，夏季局部形成暗流。單泉流量跨度較大，一般0.1～10升/秒，最大可見到12升/秒的泉水，冬季結冰斷流。

1.4基巖裂隙水

區域地層主要為下石炭統大哈拉軍山組（C1d），巖性以火山凝灰巖類、玄武質安山巖及部分閃長巖居多。季節性融冰化雪及降雨，滲入基巖風化帶，形成基巖風化帶裂隙網狀水。通過基巖破碎帶入滲到深部，形成基巖裂隙脈狀水。基巖風化帶往往有泉水出露，泉水流量0.4～1.5升/秒。深部的裂隙脈狀水一般富水性較差，鉆孔單位涌水量只有0.01～0.03升/秒·米。

2　地下水的補給、徑流、排泄條件分析

本區地下水的主要補給來源是大氣降水，就區域而言，相對豐沛的大氣降水使地表水和地下水具備了來源。因寒凍、霜劈等物理風化作用強烈，在基巖淺部形成了風化裂隙帶，為風化帶裂隙水的存在創造了條件。由于地形陡峭，降雨和冰雪融水易于流失，不易下滲，而第四系常年性凍土層，平均厚度20～40米，在此區起到了相對隔水的作用，它阻隔了地表溪流與基巖之間的水力聯系，削弱了地表水和第四系潛水對基巖深部的補給，是高山地區地下水不夠豐富的原因之一。同時由于深部基巖完整性較好，淺部地層和巖石接受補給后，只有少部分沿較大的裂隙或破碎帶向基巖深部補給外，大部分在表層的第四系松散堆積物中和基巖風化帶中，隨地勢由高到低徑流。

3　礦道涌水量預測

3.1計算參數的選擇

（1）滲透系數（K）：

ZK0805鉆孔作了穩定流抽水試驗兩次落程，獲得K1=0.096米/日，K2=0.054米/日。利用鉆孔抽水試驗成果，取平均值：K=0.075 米/日。

（2）未來礦道排水最大降深（Sw）：

表1　ZK0805抽水試驗孔結果表

平均靜止水位標高3580米，拓采中最低平均動水位標高3160米，降深420米，Sw=420米。

（3）含水層厚度（H）：

盡管充水裂隙普遍分布在巖層中，畢竟有導水裂隙發育段和不發育段之分。含水層厚度與涌水量呈正相關，但隨著深度的增加，基巖完整性更好，為安全起見，取最大值420米作為含水層厚度，即：H=420米。

（4）“大井”引用半徑（γ0）：

γ0=η（a+b）/4

式中：a：開采井巷系統長軸方向距離，12勘探線～40勘探線，700米。b：開采井巷系統短軸方向距離，從各剖面量得平均控礦距離590米。

查表η=1.18，解得γ0=380米。

（5）“大井”引用影響半徑（R0）：

R0=R+γ0

用式近似計算，R=1301米，R0=1681米。

3.2未來礦道涌水量計算

該礦區屬弱富水礦床，匯水范圍小，補給邊界簡單而清楚。礦體深埋，根據礦體形態，未來拓采巷道系統大致呈東西長南北窄的矩形。在礦道疏干過程中，當礦道的涌水量，包括其周圍的水位降低呈現相對穩定的狀態時，即可認為以礦道為中心形成的地下水輻射流場，基本滿足穩定井流的條件，因此選用潛水完整井穩定流公式進行計算：

預測結果：Q=1158立方米/小時。

4　結語

此區已接近天山山巔，距主嶺僅1～2千米，匯水范圍很小，只有6.34平方千米。年降水量1059.5毫米，年蒸發量452毫米。計算得出礦區全域（這里所謂的全域，是指礦區所在的匯水范圍（或補給邊界））范圍內的全年大氣降水總量767立方米/小時。假設全年降水全部補給了礦坑，也遠小于我們計算的礦坑涌水量，因此是涌水量計算結果是安全的。預測的涌水量大于補給量的原因，與排水疏干范圍的靜儲量有關，只有在“大井”降落漏斗形成后，在假定條件下進入巷道系統的地下水才會等于天然補給量，并且遠小于我們算出的大氣降水補給量。

礦區未來進行長期排水，在“大井”降落漏斗形成后，將有可能改變地下水流場，當影響半徑局部超過地下水分水嶺時，將使地下水分水嶺擴展外移，造成對地下水的襲奪，且概化的水文地質模型與實際條件有一定的差別，這些均可能影響涌水量預測的準確性。

[1]陳酩知,劉樹才,楊國勇.礦井涌水量預測方法的發展 [J].工程地球物理學報

[2]王雅,向玉國,徐先進.試論煤礦涌水量計算參數的推求.[J]..中國水運,2008。

[3]施普德.井水量計算的理論與實踐.[M].北京：地質出版社.1977。

[4]曹劍峰，遲寶明，王文科等.專門水文地質學 [M].北京：科學出版社.2006。

F407.1[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～188～1