鐵礦水文地質類型及地下水綜合利用研究綜述

何 毅

（新疆天華礦業有限責任公司，新疆 伊犁州尼勒克縣 835700）

新疆是我國礦產資源最為豐富的省區之一，不僅礦產資源種類多樣化，但具有分布不均、單礦種類較少的特征。其礦產儲量占資源總預測量的比例較小，固體礦產約為0.2% ～9.2%，油氣為1.9% ～11.2%。充分的體現出新疆礦產資源豐富，探明程度較低，具有很大的勘查潛力。與此同時，隨著我國礦產業的迅速發展，已經取得了十分顯著的經濟效益。為了進一步的實施礦山開采工作，對礦山地下水進行有效的利用，應該在礦山開采前對實際水文情況有一個深入的了解，并不斷分析存在的影響因素和問題，并提出有效的預防措施，從而確保礦山開采工作的順利進行，為地下水的綜合利用奠定基礎保障。

1 新疆尼勒克縣松湖鐵礦地質特征

松湖鐵礦產位于新疆西天山阿吾拉勒成礦帶中，區域大地構造上位處于哈薩克斯坦板塊伊犁微地塊。礦石類型多樣化，成礦作用具有復雜化特征。根據相互穿插的關系以及礦物組合和結構構造特征，可將松湖鐵礦分為三個成礦階段，即礦漿、火山熱液和表生。其中礦漿期中涉及了磁鐵礦和黃鐵礦兩個部分，火山熱液期包含了綠泥石、磁鐵礦，而表生期只有風化改造一個成礦階段。礦漿期成礦的溫度高達700℃左右，而熱液期成礦溫度約為400℃。從相關資料可以得知，新疆松湖鐵礦為礦漿火山熱液復合型鐵礦床。不僅擴大了成礦帶的范圍，且對該地區的鐵礦找礦工作奠定了基礎保障。其次，松湖鐵礦作為阿吾拉勒鐵礦帶近幾年來最具有潛力的典型礦床，地巖層性主要包含了安山質凝灰巖、火山角礫巖等。松湖地礦也是新疆地礦局在2006 年初發現的，通過對礦體的進一步勘探，對鐵礦體的分布、形態以及規模和地質等都有了一個全面的了解，直到2009 年為止，資源儲存量一高到5000 萬噸左右，中型鐵礦居多[1]。松湖鐵礦主礦體和賦礦圍巖呈現整合連接關系，根據礦石成因類型可以分為礦漿型、熱液脈型和蝕變巖型三個方面，這三類磁鐵礦石無論是礦物組合、空間分布還是結構構造方面都有不同顯著的特征。礦漿型礦石表面蜂窩狀，主要在分布在礦體的內部，磁鐵礦含量為75-80%左右，表面呈黑色，在顯微鏡下呈現銅灰色，金屬光澤主要呈蜂窩狀和自形粒狀，不規則分布。條帶狀鐵磁礦也主要分布在礦體的內部，鐵磁礦含量大約為69%，明顯的條狀構造，鉀長石含量約為30%，在反光鏡下黃鐵礦和鉀長石分界十分明顯，鉀長石是礦漿進入地表前表面快速冷卻結晶的結果，鐵磁礦則呈現銅灰色，也同樣凸顯出礦漿的特征。

2 鐵礦水文類型分析

2.1 礦山地質類型

水文地質條件會對礦山的開采過程沖造成直接的影響[2]。因此，在礦上開采前需要對礦山條件進行提前的調查和了解，并深入的了解不同的水文地質類型對礦上開采帶來的各種影響和程度。只有對水文地質類型有一個詳細的認知，并將礦山水文地質勘察類型進行分類，可以在礦上開采中防止各種突發情況的產生，為開采人員的人身安全提供一份保障。

2.2 礦山水文地質類的分類

對礦山隨文地質勘查進行分類，主要可以分為了地表水充水礦山、巖溶充水礦山、裂隙充水礦上、孔隙充水礦山、混合充水礦山、老空水充水礦山幾種。首先，地表水充水礦山在開采過程中，會出現地下水下滲的問題，對礦山的正常開采形成一定程度的影響[3]。其二，巖溶充水礦山是一種比較常見的地下水，礦山地區分布著一些紅色砂頁巖、千枚巖的松軟演示，在礦山開采中非常容易受到熔巖水的影響，不利于礦山的開采工作順利的開展。其三、裂隙充水礦主要生成的因素是礦山裂縫隙位置產生充水現象，一旦充水將會對礦山開采造成不利。而孔隙充水礦山和裂隙充水礦山原理一致，一個是在裂隙中充水，一個是在孔隙中充水，都會對礦山開采造成不利的影響。一般情況下，前期無規劃的進行礦山開采會直接形成老空水充水礦山，作為當前全新的礦山充水類型，對于礦山的后期開采產生著重大的影響。最后，混合充水礦山產生的原因有多個方面，一般情況下都是由于多個原因同時引起，最終形成混合充水礦山[4]。

2.3 礦山水文地質型的分類

礦山水文地質按照勘察的復雜程度，可以分為一般、中等、復雜三種類型。其中一般礦山類型的地質和水文條件都十分簡單，通過簡單的方法就可以實施勘察工作，且如果礦體處于侵蝕的基準上面部分，針對這樣的地形，是極易容易進行排水處理的；如果礦體處于侵蝕基準面的下部分，周圍也沒有過多的地表水體，而水文的地質邊界條件也是相對來說比較簡單的，那么充水含水層的富水性能是較差，無法進行補給。而相反如果隔水層較好，那么將很難產生坍塌或沉降的現象。其次，中等類型的礦山水文地質中會存在著少量的老空水充水，水文條件并不是很復雜，這種礦山水文地質對勘查工作不會有影響，也能快速的明確其范圍和規模。但如果水文地質的周圍條件屬于中等范圍，充水含水層的富水性能也是屬于中等情況，那么產生坍塌或沉降的可能性較大。最后，對于復雜型的礦體來說，主要是侵蝕基準面的下部位置，并周圍產生的地表水體也是相當大的，且地下水的水力條件之間也是息息相關的，在關鍵的充水含水層中，如果具有良好的補給條件，且富水性能十分強，對于地質構造條件較為復雜的情況下，在排水處理過程中地表也容易產生沉降或塌陷的問題[5]。

3 地下水對采礦過程產生的主要影響

3.1 礦井突水

在采礦過程中，如果產生巷道界傳到水斷裂的問題，很容易導致大量的地下水進入的礦山之中，這就是所提及到的礦井突水現象。如果出現這種問題，對礦山開采影響極大，提升涌水量，從而浪費大量的開采成本。如果產生比較嚴重的情況不僅會直接淹沒整個礦井，甚至會危及到人們的生命健康和財產安全，導致采礦作業無法順利的進行下去。

3.2 地面塌陷問題

當一些大型的巖溶礦床疏干排水后，一般情況下地表會產生一定的塌陷現象，影響范圍高達幾十平方公里，對周邊的環境也會造成一定程度消極的影響，破壞附近的建筑、交通設施等。此外，一旦塌陷的范圍和位置擴大到地表水的位置，就會出現地表水倒灌的現象，提升礦井的水量補給，礦井的正常開采也勢必受到影響。

3.3 對水資源產生破壞

如果礦坑的實際排水量比地下水的補給量要大，采取疏干排水方法進行地下水治理，將會導致打破地下水的流暢性平衡，促使當地的地貌景觀發生巨大的改變，最終造成地下水產生枯竭的問題，導致礦區周圍居民生活用水得不到最基本的保障[6]。

4 礦山地下水綜合運用的有效建議和策略

礦山地下水如果不能進行有效的運用，很容易埋下水文安全事故隱患。礦山水文事故產生的主要因素則是不能完全排除危險源頭。而通過對礦山地下水的充分控制和有效利用，能夠預防和避免事故的基礎上，提升礦產開采的安全性，也能確保礦產業的持久發展。在礦山開采中，最先應該充分的考慮地下水對礦山的主要因素因素，在有條件的情況下，在項目設計階段在地下水上設計礦山的基礎設施項目，亦或是對礦山鋼筋混凝土進行防腐處理，這樣可以提升礦山的穩定性和牢固性。其次，在礦山承載壓力設計上，加強對地下水水位的管理和控制，這樣可以防止礦山在正常開采中出現地下水噴水的問題。與此同時，礦山在開采過程中，容易破壞地下水平衡，產生管涌、流沙的問題，導致礦產地基產生變形位移、邊坡失穩的情況。無論是人為因素還是自然因素方面，都極易改變礦山地下水水位[7]。地下水水位上升的影響因素有很多方面，其中最為常見的則是礦山開采、氣溫變化以及降水量變化等，都容易造成水位上升。另外，如果礦山土壤中鹽堿化現象，容易腐蝕礦山建筑物，對礦山正常施工造成消極的影響。

從水文地質條件方面去分析，不同的礦區之間存在著不同形式的封閉方式，都呈現出獨立的單元小區，分布在礦山之中。每個階段都有不同程度的形狀與地下水和水通道相關聯。對于礦山地下水的綜合利用，可以采取上游堵截的方式，把地下水攔堵在礦區外面，降低地下水進入礦區的水量率，也減少安全威脅。這種方式，可以將區域地下水轉化為礦區工業用水或生活用水。合理有計劃的取水，可以節省礦區的用水成本。結合礦區的實際需求，能夠獲得良好的地下水應用效果。礦區地下水綜合利用手段和方法，可以從以下兩個方面入手：

（1）礦山地表水：礦區地表水具有季節性特點，在每年的冬季礦區地表水基本上處于斷流狀態。在礦區周圍建設水庫，可以在冬天進行灌溉。然而在每年的夏天隨著水量的增加，極易出現水土流失的問題，再加上礦山周圍的河道產生淤積現象，進而降低防洪標準。為了改善以上問題，可以通過建立淤地壩避免以上現象的產生，合理的配置淤地壩能夠達到防洪減沙、蓄水興利的目的。

（2）巖溶地下水：按照礦山地表水主要的流向，在地下水最終流向附近孔隙水含水層后，隨著孔隙水一起向山前的沖洪積扇排泄，最后在礦上周圍形成排泄。巖溶地下水作為礦山水源的關鍵補給源，也是礦山附近周圍生活生產領域的主要水源。為了確保礦山地下水能夠持續供水，在淤地壩修建時，應該一起建立滲井，將洪水經過處理變為地下供給水。在開采礦山中，排水主要是巷道穿過斷層的涌水域礦系地層水。斷層涌水完全不會受到礦層的影響，水質良好，只要建設無縫管道就能直接作為生活水源使用[8]。而礦系地層水如果受到礦層的直接影響，可以將污水進行處理后再進行綠化澆水應用。除此之外，多余的水還可以直接在高山水池地方儲存，為農業灌溉提供充足的用水。

5 結語

總而言之，我國的礦山水文地質種類多樣化，在礦山開采過程中水文地質起著關鍵的作用和影響。因此，在實際礦產開采中，應該對礦山水文類型有一個深入的了解，并根據實際地質情況，提出有效的勘察手段和方法，這樣可以達到勘察效果和水平提升的目的。其次，地下水對礦山開采的影響因素，需要進行全方位的研究和分析，尋找出最佳的解決途徑，進而降低水文安全事故發生率。對礦山地下水進行綜合利用，不僅可以節省礦山地區用水成本，為礦產業的持久穩定發展提供了有利的條件，還對提升礦山開采安全性和經濟效益有著重要的意義。