昌黎县坎上铁矿水文地质特征及注意问题分析

□周艳婷

昌黎县坎上铁矿水文地质特征及注意问题分析

□周艳婷

昌黎县坎上铁矿位于河北省滦县、昌黎县两县交界处的滦河滩地内，面积4.63km2，属磁铁石矿中型矿床。矿区主要涉及昌黎县朱各庄镇坎上及孙庄两个村。坎上铁矿区分南北两个矿段：南矿段矿体呈似层状，总体走向北近南北倾向西，倾角43～50°,长度1204m。北矿段走向600m，两矿段矿体相距825m。矿体厚10～50m，估算矿石储量为4311.8万t。

1.矿区水文地质特征

矿区位于燕山南麓，属滦河河漫滩，地形开阔、较平坦。地面标高为17.7～20.9m，滦河在矿区西南角300m处流过，河床标高17.20m。

1.1 含水层划分

一是第四系松散岩类孔隙水。第一含水层为极强富水含水层，主要岩性为砂砾石、砾卵石。q=10.16～83.33L/s.m，K=144.57～770.26m/d。补给来源主要为降水入渗补给、滦河渗漏补给、侧向径流补给和井灌回归补给。主要排泄方式为人工开采和侧向径流排泄。第二含水层为弱富水，主要岩性为中等风化的砾石、砾砂，与第一含水层之间以2.0～11.0m厚、分布较稳定的黏性土弱透水层相隔。q=0.011～0.074L/s.m，K=0.15～0.60m/d。主要补给和排泄方式为侧向径流。矿床上覆第四系厚度55.50～88.86m，北矿段第四系底部存在不稳定的黏性土层，南矿段第四系含水层与基岩直接接触。

二是基岩裂隙水。分为太古界变质岩风化裂隙水与太古界变质岩构造裂隙水，北矿段弱富水，南矿段中等富水。岩性主要为混合花岗岩、磁铁石英岩、黑云变粒岩等。基岩裂隙水与第四系第二含水层以弱透水和总厚度4.5～24.76m的黏性土层及基岩强风化层相隔。

1.2 含水层的水力联系

强富水的第四系第一含水层孔隙水与基岩裂隙水没有直接水力联系；弱富水的第四系第二含水层孔隙水与基岩裂隙水之间存在水力联系；构造裂隙水与风化裂隙水水力联系密切，基岩裂隙水沿矿体走向水力联系较为密切。

1.3 矿坑涌水来源分析

一是第四系第一含水层与矿体之间有第一隔水层、第二含水层、第二隔水层、基岩风化带相隔。因此，第四系第一含水层对矿坑涌水基本没有影响。二是第四系第二含水层与矿体之间有第四系底部黏性土层、基岩强风化带相隔，部分地段直接与基岩强风化层接触。第四系第二含水层可通过越流方式间接涌入矿井，构成矿坑涌水的主要来源之一。三是太古界变质岩风化裂隙水与构造裂隙水水力联系密切。受顶部岩石错动及断层、裂隙连通影响，风化裂隙水可进入地下井巷系统，是矿坑涌水的主要来源之一。四是北矿段太古界构造裂隙水弱富水，南矿段该层中等富水。井巷系统主要位于该含水层，因此构造裂隙水是矿坑涌水的主要来源之一。

1.4 矿坑涌水量预测

矿井疏干排水时，含水层为承压转无压性质。在各生产梯段，风化裂隙水含水层中形成的大井为完整井，构造裂隙水形成的大井为非完整井。

根据矿区的水文地质边界条件和矿坑涌水来源，确定风化裂隙含水层选用有越流补给的承压转无压完整大井涌水量公式，构造裂隙含水层选用有越流补给、井底和井壁同时进水的承压转无压非完整大井涌水量公式。

完整井：

非完整井：

矿坑涌水量计算参数根据水文地质钻孔抽水试验资料求算，结果显示，北矿段标高-150m时，涌水量为2735 m3/d；标高-280m时，涌水量为2946 m3/d；标高-385m时，涌水量为3067 m3/d。南矿段标高-150m时，涌水量为47592 m3/d；标高-280m时，涌水量为53928 m3/d；标高-419.5m时，涌水量为55696 m3/d。可见开采梯段越深，涌水量越大，开采梯段越浅，涌水量越小；北矿段矿坑涌水量较小，南矿段矿坑涌水量较大。

2.铁矿开采应注意事项

坎上铁矿属于水文地质条件复杂的矿床。该矿区采用地下开采方式，开采过程中可能会出现洪水淹没、局部断层突水、局部天窗透水、局部顶板垮落等问题。因此，矿山设计时应充分考虑防洪安全，尽量减少对上覆岩层的扰动，保证弱透水层不被破坏，避免第四系孔隙水大量涌入井下和产生地面塌陷，建议采用空场嗣后充填上向采矿法。矿山设计前，须进行水文地质工程地质勘探工作。建议下阶段勘探重点是进一步查明矿区断层的分布规模、走向及其导水性。矿山设计时应留足保安矿柱（岩柱），建议在保留风化矿柱的基础上再保留一部分未风化矿柱。主副井、风井第四系地层可采用冷冻法施工。

3.结语

通过勘察研究，基本查明了矿区的水文地质、工程地质条件。勘察成果表明，矿体围岩构造裂隙水与第四系强富水层孔隙水之间水力联系较弱，地表水、第四系强富水层孔隙水不会直接大量涌入矿坑，据此，提出了矿床开采过程中将会遇到的问题以及解决问题的措施，为矿区铁矿资源的开采提供了技术依据，也为类似开采难题矿床的开发利用提供了借鉴。□

2014-06-12

周艳婷，女，汉族，河北省地矿局水文工程地质勘查院，助理工程师。