大水礦山基建進程中水文地質條件再分析

鄭翠敏，馬艷思，王瑞霞，李　川

(河北金元礦業有限公司，　河北 邯鄲市　05600)

?

大水礦山基建進程中水文地質條件再分析

鄭翠敏，馬艷思，王瑞霞，李川

(河北金元礦業有限公司，河北 邯鄲市05600)

南李莊鐵礦基建工程水害影響突出，原水文地質條件勘探報告已不能滿足工程建設的精細化要求，基于已有地質資料，通過統計分析礦山副井、風井及礦體帷幕等在建工程的相關數據和過程資料，對礦區水文地質條件進一步探索，總結水位變化、驗證F6斷層性質為導水性、摸清礦區溶洞分布規律及礦井-129～-150 m段尤為復雜的水文地質條件，為后期平巷開拓、風井及主井等工程施工提供參考。

水害；水位；導水性斷層；溶洞；水文地質條件

隨著資源的開采，礦山從淺部或露天開發逐步向深部探索，地層深部資源賦存環境的認識難度增大，故礦山建設工程對勘探設計、工程實施技術、精準性以及水害防治工作的要求相應提高，對開發礦山水文地質條件認識程度的要求也越來越高。當前國內外礦山工作除煤炭礦山的瓦斯災害為礦山建設第一災害外，水害已成為礦山建設的第二大災害[1]，涌水防治工作不得不引起礦山工作者的高度重視，而對于水文地質條件的客觀認識則是首要基礎工作。

1　工程概況

南李莊鐵礦前期深受水害影響，在長達6年的基建過程中，頻發涌水事件，面對如此復雜和罕見的礦山建設及水害困難，隨著周邊環境的不斷變化，原水文地質報告部分數據或內容已不能滿足指導礦山建設的客觀要求，綜合已有資料和工程揭露信息，提高對礦山水文地質條件的認識程度已迫在眉睫。

南李莊鐵礦屬富含奧灰巖溶水的大水礦山，位于邯鄲市西部丘陵地區，礦山設計建設主井、副井和風井3條豎井，以及礦體帷幕防治水工程，當前處于基建期，副井已掘砌至設計井底標高-208 m，目前正在開拓-175 m水平平巷，主井已掘砌至靜水位以下標高，風井工程開拓至-60 m水平暫停施工，礦體帷幕注漿工程已全部完成野外鉆注施工。水害問題不僅嚴重制約了工程進度，同時大大增加了礦山建設的投入成本，為了更客觀高效地做好防治水工作，隨著礦山基建工作的推進，與實際工程施工中遇到問題相結合，進一步摸清礦區水文地質特點成為礦山建設工作的重要內容。

本文綜合礦山前期水文地質資料及帷幕注漿工程、副井工程、風井工程等各項工程建設資料，提出現期水文地質條件的新認知，與礦山建設相輔相成，同時為類似大水礦山的建設提供參考。

2　前期水文地質勘察

2.1地質條件

南李莊鐵礦床位于“祁、呂、賀蘭”山字型構造東翼邊緣弧的東側，太行山隆起帶與華北沉降帶兩個不同構造單元的過渡地帶，鼓山斷折束北部的傾沒端[2]。

礦區內出露的主要地層為奧陶系中統，石炭系中、上統，二迭系下、上統及第四系。胡峪鐵礦含礦層位為中奧統上馬家溝組第二段O22-2，第一段O22-1，下馬家溝組第二段O21-2。上馬家溝組第二段(O12-1)。

礦區內構造極為發育，主要表現為褶皺和斷裂，有一北東-南西走向斷層F6斷層貫穿整個礦區；本礦床閃長玢巖分三層侵入，由此產生了三層接觸帶構造；礦區內破碎帶不發育，這是區域擠壓應力巖體上隆引起的層間擠壓滑動形成的，礦區內出露的巖漿巖主要為閃長玢巖；礦床圍巖蝕變主要為大理巖化和綠泥石化，硅化少見。

2.2水文地質條件

礦區處于一個相對獨立的水文地質單元[3]，中奧陶統石灰巖含水層是礦區的主要含水層，特征為裂隙巖溶發育，富水性強，在灰巖出露區為潛水，非灰巖裸露區傾伏于石炭系煤系地層以下，巖層一般呈向東傾斜的單斜狀，為承壓水，巖溶發育和富水性具明顯的垂向分帶性，巖漿巖隔水層(體)為主要相對隔水層。

礦區礦床屬頂底板直接進水的復雜巖溶大水礦床，主要充水因素為奧陶系石灰巖巖溶裂隙水，地下水位標高在93.8～114 m間。礦區石灰巖含水層主要接受降水補給，富水性具有不均一性。巖溶水的徑流條件具明顯的構造控水規律性，境內巖溶水宏觀上西部受鼓山斷折束構造控制，東南部受胡峪斷裂構造控制，由南向北運動，其水力坡度為0.1%～3.0‰，礦區北部水力坡度大，南部較緩，天然條件下區內巖溶水以集中涌泉的形式或進入隱伏灰巖深循環帶排泄。預測-150 m標高礦坑涌水量：枯水期為59180 m3/d，豐水期為74470 m3/d，平均為66825 m3/d。依據前期勘探資料，礦區水文地質條件關鍵數據見表1。

表1　礦區水文地質條件信息

3　基建工程資料分析

3.1水位變化

(1) 靜水位標高。選取礦區增觀1水文觀測孔2013年較完整且均勻的共16個觀測數據進行統計，年平均水位99.13 m，孔水1平均水位99.25 m，礦區水位標高97.69～100.8 m，平均水位99.19 m。

(2) 年內動態。地下水位于2013年水文年內1～5月份水位較高，6～12月水位下降，年內最大變幅為3.09 m。變幅與當年降雨有關，降雨量偏豐年份水位變幅較小，降雨量偏枯年份水位變幅較大，年內變化情況見圖1。

圖1　2013年南李莊鐵礦水位變化

(3) 年際動態。2013年水1觀測孔觀測水位為99.25 m，2009年水位標高為101.89 m，1994年水位標高為117.07 m，2013年水位相比2009年同比下降2.64 m。1994年與2009年地下水位對比，水位同比下降13.7～15.18 m，多年平均下降速率0.91～1.01 m/a，總體上地下水位呈下降趨勢。

3.2F6斷層定性

F6斷層為北東-南西走向，貫穿整個礦區，風井處于該斷層位置，結合南李莊鐵礦風井與帷幕注漿工程實施情況，風井附近鉆孔地下水動態觀測見表3。

由表3可知，F6斷層兩側的鉆孔地下水位差別較小，驗證了斷層兩側地下水連通性好、富水性強，F6斷層為導水性斷層[4]。

表3　斷層兩側鉆孔地下水水位對比

3.3溶洞分布特點

依據前期勘探報告，巖溶溶孔、溶洞發育，局部見1.2 m高的溶洞；礦山帷幕圈鉆孔共設計171個孔，依據帷幕注漿工程資料，礦區揭露溶洞較多，K13見9.09 m高的溶洞，溶洞內一般無填充物，洞壁多生長方解石晶簇。帷幕工程171個注漿孔中共有38個鉆孔揭露56個溶洞，從礦區垂向+120～-250 m區間段統計，整體情況見表4。

表4　溶洞垂向分布統計

由表4可知，礦區垂向0～-150 m標高段溶洞較發育，占礦區揭露溶洞總數的55.36%。

3.4礦井水文地質條件再認識

基于礦山已有地質勘探資料成果，經副井工程掘砌進程中的資料整理，統計礦井主要涌水基本信息見表5。

表5　南李莊鐵礦副井工程重大出水層位信息

由表5可知，副井-129～-150 m工程段雖經嚴密注漿封堵治理仍反復出現井筒涌水。

綜合施工揭露的工程地質、水文地質信息，歸納礦井-129～-150 m段地質條件特點為：

(1) -129～-150 m工程段井筒位于富含水層，豎向裂隙極其發育

(2) 由于閃長玢巖巖舌在-140～-146 m標高的侵入，其上下接觸帶巖石發生強烈蝕變，并且受壓破碎，導致巖石強度降低，工程地質條件極差；

(3) 由于閃長玢巖巖舌的侵入，使得周邊巖層發生受壓、發生扭曲現象明顯，破碎巖層及呈泥狀產出巖層與巖溶裂隙、溶孔發育巖層無規則穿插；

(4) 微裂隙發育巖層及接觸帶巖層多次出現，巖性破碎，裂隙泥巖填充；

(5) -145～-147 m段屬蝕變灰巖層并泥化，存在洞狀導水通道。

綜上，副井井筒-129～-150m標高段水文地質條件尤為復雜[5]。

4　總　結

經過對基建工程中副井、風井及帷幕注漿工程的各項資料數據整理和綜合分析，在已有水文地質勘探報告的基礎上，確定南李莊鐵礦部分水文地質參數或指標如下：

(1) 礦區靜水位標高為97.69～100.8 m，平均標高為99.19 m，年際地下水位總體上呈下降趨勢；

(2) 礦區F6斷層為導水性斷層；

(3) 礦區最大溶洞高度為9.09 m，礦區溶洞在垂向0～-150 m段最密集，占礦區揭露溶洞綜述的55.36%；

(4) 礦區副井-129～-150 m水平段巖層裂隙高角度發育、蝕變灰巖層多次出現、微裂隙發育、大溶洞發育、巖層及接觸帶巖層反復無規則出現，水文地質條件尤為復雜。

隨著礦山建設周邊環境的不斷變化和各項工程施工的推進，南李莊鐵礦對以后施工中揭露的地質信息仍要不斷的分析總結與完善。

[1]姜文富，賀可強，李興，等.白像山鐵礦東西大巷突水因素及防治措施剖析[J].金屬礦山，2009(6):1￣5.

[2]王國棟.邯邢鐵礦田地區地下水開采現狀與對策[J].地下水,2009(04).

[3]馮創業,張敬濱,張增勤,等.南李莊鐵礦礦山水文地質評價報告[R].石家莊：河北水文工程地質勘察院,2010,12.

[4]程久龍.礦山采動裂隙巖體地球物理場特征研究及工程應用[J].中國礦業大學學報,2008(06):877￣879.

[5]GB12719-91.礦區水文地質工程地質勘探規范[S].

2016￣01￣21)

鄭翠敏(1983-)，女，河南濮陽人，中級工程師，碩士，主要從事水文地質工作，Email：zcmhelan@126.com。