辽宁本溪某铁矿水文地质条件与井巷涌水量预测

高明久，程 微，程 静

(辽宁工程勘察设计院，辽宁 锦州 121000)

辽宁本溪某铁矿水文地质条件与井巷涌水量预测

高明久，程 微，程 静

(辽宁工程勘察设计院，辽宁 锦州 121000)

以辽宁本溪某铁矿为例，对含水岩组及富水性和矿区充水条件进行分析，评述矿区的水文地质条件。水文地质参数由实测和计算取得，采用解析法计算预测井巷涌水量，对预测结果进行评述。

鞍山式铁矿;矿区水文地质;井巷涌水量预测

辽宁本溪某铁矿属鞍山式铁矿，位于细河北岸，太子河南岸，西侧为葠窝水库。矿区三面临水，浅部侵蚀基准面以上矿层已开采完毕，拟转入深部井巷开采，因此查明水文地质条件，准确预测井巷涌水量尤为重要。

矿区所处地貌类型为丘陵坡地，高程一般在150～300 m，地层主要由太古界鞍山群茨沟组变质岩系组成，岩性为云母石英片麻岩、磁铁石英岩及斜长角闪岩，多呈厚层状产出，倾向一般 130°～150°，倾角一般 20°～45°。磁铁石英岩，垂向上多层分布，层厚几米到几十米不等，含铁品位高，为矿层。侵入岩仅表现以花岗伟晶岩脉形式产出。

矿区内地质构造不发育，构造形迹显示不明显。

1 矿区水文地质条件

矿区内地下水按含水介质特征划分为第四系孔隙潜水、基岩风化裂隙水及基岩构造裂隙水三种类型，第四系孔隙潜水和基岩风化裂隙水对深部矿体开采影响较小，现重点评述基岩构造裂隙水。

1.1 含水岩组及富水性

基岩构造裂隙水是矿区内的主要地下水类型，对未来矿区地下开采具重要影响。矿区地下水主要赋存于燕山期侵入的花岗伟晶岩接触带及该岩体的节理裂隙中。该岩脉是矿区地下水主要含水介质、赋存层位，又是矿区矿床的主要充水层带。地下水类型为微承压～承压基岩构造裂隙水，单井出水量大小主要取决于脉体侵入层数及脉体岩石厚度，差异较大，小者不足2 m3/d，大者达500 m3/d以上，水位埋深一般10～20 m。

矿区地下水的主要补给方式是大气降水补给、地下径流补给及河水补给;排泄主要表现在径流排泄、河水排泄及人工开采。

1.2 矿床充水条件分析

1.2.1 矿床充水水源

矿区主要含水岩组及充水层，均由燕山期侵入的花岗伟晶岩组成，该类岩石呈脉状在矿区内广泛而密集分布，厚度差异较大(几米～几十米不等)，该岩石节理裂隙相对发育，赋存相对丰富的地下水，该岩脉大多沿矿体顶、底板侵入，即形成顶、底板直接充水水源。该充水水源，具远补给，深循环特点，补给量相对充沛，表现为多数抽水试验孔水量、水位相对稳定。

1.2.2 矿床充水通道

矿区内无大的断裂构造分布，小的断层构造也不发育，因此矿区内存在断裂带充水通道的可能性不大。本矿区矿床充水通道主要表现是在未来开采条件下，与细河水有水力联系的花岗伟晶岩侵入接触带及其层间裂隙是其主要充水通道。另外，采矿造成的裂隙通道，也是发生矿床充水的重要通道之一。

2 井巷涌水量预测

本次井巷涌水量计算，结合矿区水文地质特征，同时考虑不同计算方法的适宜性，选择解析法进行计算。

2.1 水文地质参数的确定

2.1.1 直接获得的参数

含水层厚度(M)、涌水量(Q)、降深(S)由钻孔岩芯及钻孔抽水试验直接获得。

2.1.2 间接获得的参数

渗透系数(K)及影响半径(R)值。

上述公式符号意义如下:

K为岩层的渗透系数(m/d);M为含水层厚度(m);R为影响半径(m);rW为抽水孔孔径(m);SW为抽水孔水位降深(m);S1为观测孔水位降深(m);r1为观测孔至抽水孔间距离(m)

计算结果见表 1。

表1 水文地质参数计算成果表

2.2 预测计算

2.2.1 矿区地下水流场及矿区边界的概化

依据矿区水文地质特征，充分考虑未来地下开采条件的影响，把矿区地下水流场及矿区边界特征概化为地下水具承压转无压、平面辐射流运动形式为主。边界条件按矿床南北两侧为隔水边界(东西两侧为无限边界)，两边界垂直距离约1.62 km。

2.2.2 计算公式的选择及计算结果

选择地下水向直线边界附近的完整井的运动公式，具体而言，选择条带状平行隔水边界附近抽水井的稳定流涌水量公式，即大井法。

式中:Q为井巷涌水量(m3/d);φk为外边界 K处的势函数;φw为内边界W处的势函数;R为“大井”的影响半径(m);rw为“大井”的引用半径(m);R0为矿区代表性水文孔影响半径的加权平均值(m);F为井巷系统分布范围(m2);L为矿区隔水边界间的距离(m);b为矿区大井(矿床主体分布中心)至较近隔水边界的距离(m);为矿区代表性钻孔渗透系数加权平均值(m/d);为矿区主要含水层(充水层)厚度的加权平均值(m);为0 m高程以上矿区内水文孔主要含水层厚度的加权平均值(m);为 －50 m高程以上矿区内水文孔主要含水层厚度的加权平均值(m);为－100 m高程以上矿区内水文孔主要含水层厚度的加权平均值(m);为矿区内代表性水文孔动水头的加权平均值(m);设计0 m、－50 m、－100 m高程开采水平时===0

表2 矿区井巷涌水量计算成果一览表

2.3 计算结果评述

本次井巷涌水量计算，从参数的确定到数学模型的建立，均在查清矿区水文地质条件的前提下，步步深入进行的。各类参数均来自于本次工作的基础资料，准确、客观;水文地质概念模型刻划合理、依据充分;计算公式的选择针对性强，满足程度高。未来开采条件下，矿床充水因素会发生一定变化，进而井巷涌水量也会产生一定变化。

3 结语

矿区矿体由太古界鞍山群磁铁石英岩组成，围岩由同时代形成的斜长角闪岩、石英云母片麻岩组成，同时，燕山期侵入的花岗伟晶岩脉体大多顺层穿插于上述地层中，矿区内地质构造不发育。

矿区地下水类型主要为基岩构造裂隙水，充水层带为燕山期侵入的花岗伟晶岩及接触带，选择解析法进行井巷涌水量预测计算，分别计算了0 m、－50 m、－100 m高程开采水平的涌水量，分别为 819.71 m3/d、1 900.54 m3/d、3 297.64 m3/d。

P641.4+63

B

1004－1184(2012)05－0026－02

2012－05－11

高明久(1973－)，男，辽宁铁岭人，水工环高级工程师，主要从事水文地质工程地质勘察工作。