铁矿水文地质类型及地下水综合利用研究综述

何 毅

（新疆天华矿业有限责任公司，新疆 伊犁州尼勒克县 835700）

新疆是我国矿产资源最为丰富的省区之一，不仅矿产资源种类多样化，但具有分布不均、单矿种类较少的特征。其矿产储量占资源总预测量的比例较小，固体矿产约为0.2% ～9.2%，油气为1.9% ～11.2%。充分的体现出新疆矿产资源丰富，探明程度较低，具有很大的勘查潜力。与此同时，随着我国矿产业的迅速发展，已经取得了十分显著的经济效益。为了进一步的实施矿山开采工作，对矿山地下水进行有效的利用，应该在矿山开采前对实际水文情况有一个深入的了解，并不断分析存在的影响因素和问题，并提出有效的预防措施，从而确保矿山开采工作的顺利进行，为地下水的综合利用奠定基础保障。

1 新疆尼勒克县松湖铁矿地质特征

松湖铁矿产位于新疆西天山阿吾拉勒成矿带中，区域大地构造上位处于哈萨克斯坦板块伊犁微地块。矿石类型多样化，成矿作用具有复杂化特征。根据相互穿插的关系以及矿物组合和结构构造特征，可将松湖铁矿分为三个成矿阶段，即矿浆、火山热液和表生。其中矿浆期中涉及了磁铁矿和黄铁矿两个部分，火山热液期包含了绿泥石、磁铁矿，而表生期只有风化改造一个成矿阶段。矿浆期成矿的温度高达700℃左右，而热液期成矿温度约为400℃。从相关资料可以得知，新疆松湖铁矿为矿浆火山热液复合型铁矿床。不仅扩大了成矿带的范围，且对该地区的铁矿找矿工作奠定了基础保障。其次，松湖铁矿作为阿吾拉勒铁矿带近几年来最具有潜力的典型矿床，地岩层性主要包含了安山质凝灰岩、火山角砾岩等。松湖地矿也是新疆地矿局在2006 年初发现的，通过对矿体的进一步勘探，对铁矿体的分布、形态以及规模和地质等都有了一个全面的了解，直到2009 年为止，资源储存量一高到5000 万吨左右，中型铁矿居多[1]。松湖铁矿主矿体和赋矿围岩呈现整合连接关系，根据矿石成因类型可以分为矿浆型、热液脉型和蚀变岩型三个方面，这三类磁铁矿石无论是矿物组合、空间分布还是结构构造方面都有不同显著的特征。矿浆型矿石表面蜂窝状，主要在分布在矿体的内部，磁铁矿含量为75-80%左右，表面呈黑色，在显微镜下呈现铜灰色，金属光泽主要呈蜂窝状和自形粒状，不规则分布。条带状铁磁矿也主要分布在矿体的内部，铁磁矿含量大约为69%，明显的条状构造，钾长石含量约为30%，在反光镜下黄铁矿和钾长石分界十分明显，钾长石是矿浆进入地表前表面快速冷却结晶的结果，铁磁矿则呈现铜灰色，也同样凸显出矿浆的特征。

2 铁矿水文类型分析

2.1 矿山地质类型

水文地质条件会对矿山的开采过程冲造成直接的影响[2]。因此，在矿上开采前需要对矿山条件进行提前的调查和了解，并深入的了解不同的水文地质类型对矿上开采带来的各种影响和程度。只有对水文地质类型有一个详细的认知，并将矿山水文地质勘察类型进行分类，可以在矿上开采中防止各种突发情况的产生，为开采人员的人身安全提供一份保障。

2.2 矿山水文地质类的分类

对矿山随文地质勘查进行分类，主要可以分为了地表水充水矿山、岩溶充水矿山、裂隙充水矿上、孔隙充水矿山、混合充水矿山、老空水充水矿山几种。首先，地表水充水矿山在开采过程中，会出现地下水下渗的问题，对矿山的正常开采形成一定程度的影响[3]。其二，岩溶充水矿山是一种比较常见的地下水，矿山地区分布着一些红色砂页岩、千枚岩的松软演示，在矿山开采中非常容易受到熔岩水的影响，不利于矿山的开采工作顺利的开展。其三、裂隙充水矿主要生成的因素是矿山裂缝隙位置产生充水现象，一旦充水将会对矿山开采造成不利。而孔隙充水矿山和裂隙充水矿山原理一致，一个是在裂隙中充水，一个是在孔隙中充水，都会对矿山开采造成不利的影响。一般情况下，前期无规划的进行矿山开采会直接形成老空水充水矿山，作为当前全新的矿山充水类型，对于矿山的后期开采产生着重大的影响。最后，混合充水矿山产生的原因有多个方面，一般情况下都是由于多个原因同时引起，最终形成混合充水矿山[4]。

2.3 矿山水文地质型的分类

矿山水文地质按照勘察的复杂程度，可以分为一般、中等、复杂三种类型。其中一般矿山类型的地质和水文条件都十分简单，通过简单的方法就可以实施勘察工作，且如果矿体处于侵蚀的基准上面部分，针对这样的地形，是极易容易进行排水处理的；如果矿体处于侵蚀基准面的下部分，周围也没有过多的地表水体，而水文的地质边界条件也是相对来说比较简单的，那么充水含水层的富水性能是较差，无法进行补给。而相反如果隔水层较好，那么将很难产生坍塌或沉降的现象。其次，中等类型的矿山水文地质中会存在着少量的老空水充水，水文条件并不是很复杂，这种矿山水文地质对勘查工作不会有影响，也能快速的明确其范围和规模。但如果水文地质的周围条件属于中等范围，充水含水层的富水性能也是属于中等情况，那么产生坍塌或沉降的可能性较大。最后，对于复杂型的矿体来说，主要是侵蚀基准面的下部位置，并周围产生的地表水体也是相当大的，且地下水的水力条件之间也是息息相关的，在关键的充水含水层中，如果具有良好的补给条件，且富水性能十分强，对于地质构造条件较为复杂的情况下，在排水处理过程中地表也容易产生沉降或塌陷的问题[5]。

3 地下水对采矿过程产生的主要影响

3.1 矿井突水

在采矿过程中，如果产生巷道界传到水断裂的问题，很容易导致大量的地下水进入的矿山之中，这就是所提及到的矿井突水现象。如果出现这种问题，对矿山开采影响极大，提升涌水量，从而浪费大量的开采成本。如果产生比较严重的情况不仅会直接淹没整个矿井，甚至会危及到人们的生命健康和财产安全，导致采矿作业无法顺利的进行下去。

3.2 地面塌陷问题

当一些大型的岩溶矿床疏干排水后，一般情况下地表会产生一定的塌陷现象，影响范围高达几十平方公里，对周边的环境也会造成一定程度消极的影响，破坏附近的建筑、交通设施等。此外，一旦塌陷的范围和位置扩大到地表水的位置，就会出现地表水倒灌的现象，提升矿井的水量补给，矿井的正常开采也势必受到影响。

3.3 对水资源产生破坏

如果矿坑的实际排水量比地下水的补给量要大，采取疏干排水方法进行地下水治理，将会导致打破地下水的流畅性平衡，促使当地的地貌景观发生巨大的改变，最终造成地下水产生枯竭的问题，导致矿区周围居民生活用水得不到最基本的保障[6]。

4 矿山地下水综合运用的有效建议和策略

矿山地下水如果不能进行有效的运用，很容易埋下水文安全事故隐患。矿山水文事故产生的主要因素则是不能完全排除危险源头。而通过对矿山地下水的充分控制和有效利用，能够预防和避免事故的基础上，提升矿产开采的安全性，也能确保矿产业的持久发展。在矿山开采中，最先应该充分的考虑地下水对矿山的主要因素因素，在有条件的情况下，在项目设计阶段在地下水上设计矿山的基础设施项目，亦或是对矿山钢筋混凝土进行防腐处理，这样可以提升矿山的稳定性和牢固性。其次，在矿山承载压力设计上，加强对地下水水位的管理和控制，这样可以防止矿山在正常开采中出现地下水喷水的问题。与此同时，矿山在开采过程中，容易破坏地下水平衡，产生管涌、流沙的问题，导致矿产地基产生变形位移、边坡失稳的情况。无论是人为因素还是自然因素方面，都极易改变矿山地下水水位[7]。地下水水位上升的影响因素有很多方面，其中最为常见的则是矿山开采、气温变化以及降水量变化等，都容易造成水位上升。另外，如果矿山土壤中盐碱化现象，容易腐蚀矿山建筑物，对矿山正常施工造成消极的影响。

从水文地质条件方面去分析，不同的矿区之间存在着不同形式的封闭方式，都呈现出独立的单元小区，分布在矿山之中。每个阶段都有不同程度的形状与地下水和水通道相关联。对于矿山地下水的综合利用，可以采取上游堵截的方式，把地下水拦堵在矿区外面，降低地下水进入矿区的水量率，也减少安全威胁。这种方式，可以将区域地下水转化为矿区工业用水或生活用水。合理有计划的取水，可以节省矿区的用水成本。结合矿区的实际需求，能够获得良好的地下水应用效果。矿区地下水综合利用手段和方法，可以从以下两个方面入手：

（1）矿山地表水：矿区地表水具有季节性特点，在每年的冬季矿区地表水基本上处于断流状态。在矿区周围建设水库，可以在冬天进行灌溉。然而在每年的夏天随着水量的增加，极易出现水土流失的问题，再加上矿山周围的河道产生淤积现象，进而降低防洪标准。为了改善以上问题，可以通过建立淤地坝避免以上现象的产生，合理的配置淤地坝能够达到防洪减沙、蓄水兴利的目的。

（2）岩溶地下水：按照矿山地表水主要的流向，在地下水最终流向附近孔隙水含水层后，随着孔隙水一起向山前的冲洪积扇排泄，最后在矿上周围形成排泄。岩溶地下水作为矿山水源的关键补给源，也是矿山附近周围生活生产领域的主要水源。为了确保矿山地下水能够持续供水，在淤地坝修建时，应该一起建立渗井，将洪水经过处理变为地下供给水。在开采矿山中，排水主要是巷道穿过断层的涌水域矿系地层水。断层涌水完全不会受到矿层的影响，水质良好，只要建设无缝管道就能直接作为生活水源使用[8]。而矿系地层水如果受到矿层的直接影响，可以将污水进行处理后再进行绿化浇水应用。除此之外，多余的水还可以直接在高山水池地方储存，为农业灌溉提供充足的用水。

5 结语

总而言之，我国的矿山水文地质种类多样化，在矿山开采过程中水文地质起着关键的作用和影响。因此，在实际矿产开采中，应该对矿山水文类型有一个深入的了解，并根据实际地质情况，提出有效的勘察手段和方法，这样可以达到勘察效果和水平提升的目的。其次，地下水对矿山开采的影响因素，需要进行全方位的研究和分析，寻找出最佳的解决途径，进而降低水文安全事故发生率。对矿山地下水进行综合利用，不仅可以节省矿山地区用水成本，为矿产业的持久稳定发展提供了有利的条件，还对提升矿山开采安全性和经济效益有着重要的意义。