水文地质特征与矿井水害防治的研究

张倩

摘要：随着我国经济的快速发展，金属矿山的开采数量也在不断的增加，在金属矿山开采过程中地质灾害随时都有可能发生。因此对河南省林县杨家庄铁矿区域水文地质、矿区水文地质、矿区地质构造水文地质分析，及矿区地下水的补给、径流、排泄条件分析，为铁矿床开采提高水文条件和依据。关键词：铁矿床；水文地质；含水层；隔水层；地下水引言：甲铁矿赋存于岩浆岩侵入体与奥陶系灰岩的接触带上，矿体直接顶板主要是O_22-2和O_22-3段灰岩，比如角粒状灰岩、大理岩、白云质灰岩、结晶灰岩等，其间有蚀变闪长岩、钾长石化闪长岩、闪长岩侵入。矿体的直接底板主要是奥陶系灰岩，并侵入矿区岩浆，岩性为钾长石化闪长岩、闪长岩。矿体顶板、底板以及边缘位置均有矽卡岩，主要由绿帘石、绿泥石、透辉石组成，松软、薄层、易碎。

杨家庄铁矿区位于河南省林县境内，矿区地形位于太行山东部，林县城东的丘陵山地，北有塔山，黄龙脑，南有五华山和磨盘脑，东有纱帽山，矿区内为群山环抱，山势走向基本为东西向延展，最高标高+645.08m，最低标高+337.70m。年平均降水量700mm。本次研究根据矿区地质勘查，研究矿床的水文地质条件，为矿石的开发设计以及地质工作提供依据。

1、区域水文地质

矿区位于太行山褶皱带东翼，主要受太行山褶皱影响构造走向为NNE-SSW。矿区主要受奥陶统马家沟组灰岩、大理岩和火成岩，为裂隙岩溶含水层。

中奥陶统马家沟组灰岩和大理岩裂隙岩溶含水层，遍布于全区，含水层根据其厚度色泽将其分为七层，其中一般情况下含水量最大的是奥陶统马家沟组，其次是第三层，第五层最差。水位标高为+131.5m～+382.89m，单位水量为4.87L/s·m～55.3L/s·m。

火成岩风化裂隙含水层，有闪长岩、蚀变闪长岩、角闪闪长岩及闪长斑岩、斜长斑岩，遍布于全矿区，据目前测量最大风化裂隙发育深度为82m左右。一般为53m～73m。水位埋藏深度变化大。单位涌水量为0.029L/s·m～0.50L/s·m。受季节影响比较大。

2、矿区水文地质条件

矿区属于盆地，处于太行山东麓的线割切的低山区，由于矿区坡度大，矿区内没有地表积水。

矿区地层和隔水层均受区域影响，但又存在不同之处，其主要含水层为中奥陶统马家沟组灰岩和大理岩裂隙岩溶含水层，次要为火成岩风化裂隙含水层，隔水层有泥质、白云质灰岩及完整的火成岩。其特征分述如下：矿区内主要出露在黑龙脑、上台及杨家庄区域内的含水层是奥陶统马家沟组灰岩及大理岩裂隙岩溶含水层，次要含水层岩性为灰、灰白、深灰色，中厚层状，致密块状，质较纯，局部有黄斑状及假角砾状。出露厚度为132m，裂隙比较发育，在钻孔中发现少量的岩溶，最大的直径为3.1m。在水平和垂直方向上，其规律性不明显。在岩溶中很少有充填物。地下水位标高为+309.91m～+381.88m，含水层厚度为2 5.94m～74.12m。单位涌水量（g）为0.218L/s·m～1A29L/s·m，渗透系数（K）为0.32m～3.15m/日，水质类型为HCO₃SO₄～CaMg型到HCO₃SO₄Ca型水，矿化度为0.338g/L～0.47g/L，pH值为7.6左右。受大气降水的直接补给。水位季节性变化幅度较大。矿区与区域此含水层的差别是，一是中奥陶统马家沟组上部含水层在矿区被剥失了，二是水量小的多，三是水位高的多。火成岩风化裂隙含水层，主要有闪长岩、蚀变闪长岩和角山闪长岩。在矿区分布广泛。本层含有风化裂隙潜水，潜水面埋藏深度为6.2m～2 5.3m，单位涌水量（g）为0.747L/s·m～0.034L/S·m，水质类型为HCO₃Ca型至SO₄。HCO₃～Ca.K+Na型水，PH值为7.7左右，矿化度为0.30g/L～0.59g/L。大气降水是维意的补给来源，所以水位和水量季节性变化幅度大。

由于岩层的泥质成分高，不易渗水，因此被称为隔水层，其中中奥陶统马家沟组泥质、白云质灰岩，黄褐色被视为隔水层。隔水层中岩性根据含钙质成分的高低进行区分，含钙质成分高的就稍微含一点水，含钙成分地的就不含水。火成岩除风化裂隙发育带和构造裂隙发育处外，其余是致密、坚硬的、裂隙不发育的火成岩，一般皆不含水，是良好的隔水层。

3、矿区地质构造水文地质条件

矿区地质构造是褶皱为主，断裂次之。杨家庄主背斜控制全区。背斜轴走向为121°左右，背斜轴部由闪长岩和角山闪长岩组成，两翼为马家沟组灰岩组成。马家沟组灰岩组成的背斜构成一个隔水墙。从水文地质资料中可以印证，在靠近背斜轴部为角闪长岩，抽水试验时，降深为27.48m，水量为0.868L/₃，因此该岩层被看做是隔水层，由地质条件可以看出两翼马家沟组灰岩，被火成岩切割而不相连接。所以地下水没有相通。

4、矿区水源

由于矿区地形特征，坡度较大，地表水不易积水，根据这种地形特征地面水对井下的补给很小，所以说大气降水主要是沿着周边的河流流出，河流的流经过程中会有部分渗入地下，补充地下水，一小部分蒸发，其余的流入下游。根据矿区地形特征来判断，地表水对井下水害的影响比较小（地表水的主要来源是大气降水）。

第四系孔隙的水源补给主要是：大气降水和上覆岩层的基岩裂隙水：基岩裂隙水的水源补给有泉水、地表水。结论：想要有效避免淹井事故的发生，应首先对矿井充水特征有一个清晰正确的认识，然后根据具体的实际情况并在参照专家意见的基础上有针对性地开展防治水工作，才有这样才能有效降低突水的发生，甚至预知到突水的发生，然后采用准备措施来降低突水的危害。