西鞍山鐵礦床水文地質(zhì)特征

1、西鞍山鐵礦床水文地質(zhì)特征: The west Anshan iron ore bed is Anshan iron ore bed east to the west of the last. Through to the deposit of the aquifer, litho logy, structure and fully understand the points, this paper discusses the iron ore bed hydrological, geological conditionsfor iron ore mining designprovidesa r

2、eliable hydrogeology material and test data.s: iron ore bed; hydrological geology characteristics.、八、一前言 西鞍山鐵礦床是東鞍山鐵礦床往西的延續(xù)。該礦床儲量豐 富，是鞍山式鐵礦中儲量較大的礦山之一。 多年來在區(qū)內(nèi)進(jìn)行了 大量的地質(zhì)勘探工作和水文地質(zhì)工作， 積累了豐富的資料， 本文 根據(jù)已獲得的資料著重闡述礦床的水文地質(zhì)特征和勘探方法。礦區(qū)概況 礦區(qū)位于鞍山市西南見西鞍山鐵礦床交通位置圖（圖1），礦區(qū)東部為低山丘陵地形， 西部為一望無際的沖積平原， 礦區(qū)為 一峰巒陡峭地帶， 人稱駱駝山。 一般標(biāo)

3、高 150 米，最高點(diǎn) 265 米， 平地標(biāo)高2330米，屬北溫帶氣候。區(qū)內(nèi)地層為新生界第四系殘坡積、 沖洪積物。 元古界震旦系 釣魚臺組石英巖、南芬組紫色頁巖、橋頭組石英巖及硅質(zhì)頁巖。 太古界鞍山群櫻桃園組千枚巖、區(qū)內(nèi)構(gòu)造裂隙發(fā)育。其中F16、F15走向斷裂貫穿全區(qū)，橫向斷裂 F10、F14、F7對礦體破壞嚴(yán) 重。礦床水文地質(zhì)條件含水層 3含鐵石英巖構(gòu)造裂隙含水層：該層出露礦區(qū)中部山脊一帶，向東傾覆于震旦系地層之上。該層以裂隙含水為主。其裂 隙水賦存于兩種性質(zhì)不同的裂隙中， 即風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙。 風(fēng) 化裂隙發(fā)育規(guī)律為隨深度增加而減弱，其發(fā)育深度一般為 50 米 左右；構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度受構(gòu)

4、造斷層規(guī)模、 應(yīng)力性質(zhì)以及兩側(cè) 巖性控制。在勘探過程中部分鉆孔在該層的風(fēng)化裂隙帶和構(gòu)造裂 隙帶遇到不同程度的漏水和涌水，涌水量大者200m3/晝夜左右。根據(jù)大量資料分析該層裂隙發(fā)育的很不均勻， 盡管如此也構(gòu)成了 一個完整的有水力聯(lián)系和壓力水頭的承壓含水層。其水頭標(biāo)高 27.26 米，單位涌水量 0.34 升/秒米，滲透系數(shù) 1.2 米/晝夜， 水化學(xué)類型HCOS04-CkMg型，含水層主要補(bǔ)給來源為大氣 降水，由于局部地段該層與石英巖直接接觸所以兩層之間有較密 切的水力聯(lián)系。石英巖構(gòu)造裂隙含水層：分布在礦區(qū)中部，位于礦體 上盤，不整合覆蓋于鞍山群地層之上， 傾伏延伸第四系地層之下， 該層亦為

5、風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙含水，其發(fā)育程度，發(fā)育規(guī)律與 礦層類似。 在勘探鉆孔中部分鉆孔在揭露該層時在風(fēng)化帶和構(gòu)造 裂隙帶有不同程度的漏水和涌水。 由于頂板為紫色頁巖隔水層故使該層地下水多呈承壓狀態(tài)，水頭標(biāo)高 32.55 米，單位涌水量 0.619 升/ 秒米，滲透系數(shù) 1.5 米/ 晝夜。水化學(xué)類型HCOC1 C -Mg 型。第四系含水層：第四系地層分布在礦區(qū)北部沖積平原 和鞍山城附近，厚度350米。組成物質(zhì)為殘積物、沖洪積物。 該層主要以沖洪積砂、礫、卵石層為主，多呈潛水狀態(tài)，局部由 于亞粘土的隔水作用使地下水呈承壓狀態(tài)。單位涌水量1.3 升 /秒米，滲透系數(shù) 7 米/ 晝夜，主要補(bǔ)給來源大氣降水

6、，水化學(xué)類 型 C1SOCaMg 型水。以上三個含水層， 石英巖含水層和含鐵石英巖含水層屬弱富 水性的裂隙承壓含水層； 第四系含水層屬中等富水性孔隙潛水含 水層。構(gòu)造的含水性區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造錯綜復(fù)雜， 水平斷距垂直斷距大小不一， 導(dǎo)水 性也不盡相同。其導(dǎo)水性的好壞取決于斷層的性質(zhì)、規(guī)模。在眾 多的斷層中 F 1 6斷層就是較典型的導(dǎo)水?dāng)鄬印?該斷層為隱伏走向 斷層，由東至西貫穿全區(qū)，垂直斷距 200 250 米。鉆孔揭露此 斷層或斷層裂隙帶時有掉塊、漏水和涌水現(xiàn)象。其最大涌水量 240 立方米 / 晝夜。就斷層的整體來說導(dǎo)水性、富水性很不均勻。 導(dǎo)水性的好與壞完全受斷巖層的巖性所制約（表1）部分揭

7、露F16斷層鉆孔的水文地質(zhì)資料 表1孔號 孔深（米） 斷層的起止深度（米） 斷層所斷巖層巖性 漏、涌水情況 水文地質(zhì)情況深度（米） 程度ZK59 477.67 250.31 253.68 含鐵石英巖 230 全漏 230米后涌水ZK69 574.30 262.96 277.78 含鐵石英巖 187225227229 全漏涌水全漏 225 米巖芯破碎ZK16 154.21 61.80 79.13 含鐵石英巖 43.17 漏水ZK828 211.00261.00 千枚巖 全孔 不漏由于構(gòu)造斷層的作用在局部溝通了含鐵石英巖含水層和石 英巖含水層，使之發(fā)生了密切的水力聯(lián)系。如在礦區(qū)西部 ZK69 孔對

8、含鐵石英巖含水層抽水時， 水位降低 24.53 米，影響半徑達(dá) 1000 米，在這其中直接影響了 220 米以外石英巖含水層的涌水 鉆孔，使該孔由涌水變?yōu)樗粡木谙陆?2.00 米（表 2）（深 部構(gòu)造帶水力聯(lián)系示意圖 -圖 3）構(gòu)造斷層溝通兩個含水層的情況 表 2剖面號 鉆孔號孔深（m 與ZK69孔距離（m ZK69孔抽水前各孔情況 ZK69 抽水時各孔情況 ZK69 抽水時各孔情況38 ZK69 574.30 靜水位 1.98 米 最大降深 24.53 米 水位降 低 9.51 米36 ZK26 485.72 220.00 自流 水從孔口下降 2.00 米 水位 從孔口下降 1.38 米

9、28 ZK48 648.09 950.00 自流 水從孔口下降 1.53 米 水位 從孔口下降 0.29 米隔水層 千枚巖、紫色頁巖為隔水層，以上兩個巖層屬柔性巖層，即 使斷層通過也不容易含水。見（表 1）部分揭露 F16 斷層鉆孔的 水文地質(zhì)資料地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄 補(bǔ)給與排泄是含水層與外界發(fā)生聯(lián)系的兩個作用過程， 補(bǔ)給 與排泄的方式取決于區(qū)域水文地質(zhì)條件。礦床地下水的主要補(bǔ)給來源為： 裸露巖石， 特別是風(fēng)化巖石 對降水的直接吸收， 大氣降水通過第四系地層的下滲和區(qū)域的側(cè) 向補(bǔ)給。 以地下徑流的形式排泄， 在溝家寨村南有一個上升泉向 外排泄。地下水動態(tài)地下水動態(tài)呈現(xiàn)季節(jié)變化， 在農(nóng)田灌溉

10、區(qū)由于受灌溉的影響 地下水位呈現(xiàn)反?，F(xiàn)象，在春夏兩季水位下降，入冬水位回升。礦床水文地質(zhì)勘探方法 1 因西鞍山鐵礦是東鞍山鐵礦床礦體往西的延續(xù)， 鑒于東鞍山 鐵礦床水文地質(zhì)條件簡單， 在對該礦床勘探時借鑒了東鞍山鐵礦 的勘探資料。以最小投入獲得最佳的工作成果為原則來開展工 作。為查明礦床水文地質(zhì)條件含水層的埋藏分布規(guī)律、 水力聯(lián)系， 預(yù)測礦坑涌水量，采用的主要水文地質(zhì)勘探方法如下：水文地質(zhì)測繪：測繪結(jié)合本區(qū)的特點(diǎn)，在 25 平方公里范圍內(nèi)，調(diào)查區(qū)內(nèi)井 泉、地表水體， 通過對水點(diǎn)調(diào)查資料的分析來確定水點(diǎn)與地下水 的關(guān)系。對第四系地層按成因類型進(jìn)行了野外劃分編制了第四系 地質(zhì)圖。鉆孔水文地質(zhì)記錄：

11、 對所有鉆孔均進(jìn)行水文地質(zhì)記錄，記錄孔內(nèi)塌陷、掉塊、漏 水、涌水的起止深度，每回次提鉆后下鉆前觀測鉆孔水位，并詳 細(xì)記錄，記錄孔內(nèi)漏水時的漏失量，漏水時的涌水量；對巖芯的 裂隙發(fā)育情況詳細(xì)描述。 研究分析風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙的發(fā)育規(guī) 律。第四系水文地質(zhì)鉆探：利用鉆探手段對第四系地層進(jìn)行控制， 著重查明第四系地層 的厚度，埋藏條件以及成因類型、巖性等。水文地質(zhì)試驗(yàn)：“水文地質(zhì)試驗(yàn)是水文地質(zhì)調(diào)查中不可缺少的重要環(huán)節(jié)”獲得各個含水層精確指標(biāo)的有效手段，是參與礦坑涌水量 預(yù)測參數(shù)的主要來源之一。水文地質(zhì)試驗(yàn)（抽、涌）工作必須根據(jù)水文地質(zhì)基礎(chǔ)資料， 特別是鉆孔水文地質(zhì)資料來確定。 選擇試驗(yàn)手段應(yīng)根據(jù)礦區(qū)的

12、具 體情況作具體分析和具體對待。 該礦區(qū)的勘探初期， 由于對礦床 的水文地質(zhì)條件不清楚，對各個含水層均選擇鉆孔進(jìn)行抽水試 驗(yàn)，隨著工程的進(jìn)展對含水層有了初步的評價， 在這個基礎(chǔ)上本 著經(jīng)濟(jì)合理的原則又選擇涌水鉆孔進(jìn)行了涌水試驗(yàn)。 對不同的含 水層分別進(jìn)行了單孔抽水試驗(yàn)八次； 多孔抽水試驗(yàn)兩次； 涌水試 驗(yàn)三次。地下水動態(tài)觀測：地下水動態(tài)觀測是掌握區(qū)內(nèi)地下水動態(tài)的主要手段， 在不同 的水文地質(zhì)單元， 選擇有代表性的水點(diǎn)對不同含水層的地下水動 態(tài)進(jìn)行觀測并繪制動態(tài)變化曲線， 以此來研究地下水的動態(tài)變化 規(guī)律。礦坑涌水量的預(yù)測方法西鞍山鐵礦床勘探范圍248線，236線獲工業(yè)級儲量， 開采方式露天開采

13、，預(yù)測水平 -100 米。礦坑充水因素： 礦坑充水因素主要是大氣降水直接降落補(bǔ)給， 次為基巖裂隙水和第四系孔隙水的滲透補(bǔ)給。礦坑涌水量預(yù)測：計算依據(jù)該礦區(qū)施工兩個專門水文地質(zhì)孔， 以了解構(gòu)造裂隙的富水性 和導(dǎo)水性， 鉆孔竣工后進(jìn)行了抽水試驗(yàn)工作， 根據(jù)抽水試驗(yàn)獲得 的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，采用“大井法”預(yù)測 -100 米水平礦坑涌水量。另 通過搜集該礦2002年2005年礦坑實(shí)際排水資料，采用“比擬 法”預(yù)測該礦坑涌水量。東鞍山鐵礦礦坑實(shí)際排水資料2表 3年涌水量月份 2002 2003 2004 2005113080 75851 75486 68922102289 68375 73298 4923014

14、0397 82050 67605 61264190735 87520 84894 9189697740 84676 88176 182698102679 155904 77400 136750121956 120340 173946 200475217706 183744 163280 209391205470 74392 122528 11158872570 177593 103657 9098468156 164100 105571 8341773298 124640 66734 73736比擬條件的建立依據(jù)：是同一礦床，每年的 2月份 5月份為枯水期， 此時段少有大氣降水， 外界補(bǔ)水量甚

15、微， 可忽略不計。 故該時段礦坑的實(shí)際排水量即為礦床涌水量。 鑒于上述條件故采 用其資料進(jìn)行比擬，以預(yù)測西鞍山鐵礦（ -100 米）礦坑涌水量。計算公司的選擇根據(jù)“地下水文動力學(xué) -水文地質(zhì)計算的“大井法” 3 預(yù)測礦坑（ -100 米）涌水量。另據(jù)專門水文地質(zhì)學(xué)理論，采用 “比擬法”，即根據(jù)東鞍山鐵礦 2005年枯水期礦坑實(shí)際排水資 料，求得單位涌水量值，做為預(yù)測該礦區(qū) -100 米礦坑涌水量的 依據(jù)，以裘布依公式的形式表示。（1）“大井法”Q=1.366K式中：Q-未來礦坑（-500米）涌水量（m3/日）K-滲透系數(shù)（m/日）H-含水層厚度（等于水位降低深度 S）（米）R0- “大井”影響

16、半徑（米）r0- “大井”引用半徑（米）其中 R0=R+ r0；r0=R-鉆孔抽水試驗(yàn)影響半徑（米）F-未來礦坑開采面積（平方米）（2）“單位涌水量”比擬法Q=Q0（）式中：Q-未來礦坑（-500米）預(yù)測涌水量（m3/日）Q0-東鞍山2005年枯水期日平均排水量（m3/日）F-未來礦井開采面積（平方米）S-未來礦坑水位降低深度（米）F0- 東鞍山鐵礦 -123 米開采面積（米）S0- 東鞍山鐵礦 -123 米水位降低深度（米）（3）計算參數(shù)的選擇“大井法”所用參數(shù)采用本礦區(qū)抽水試驗(yàn)實(shí)測資料。 “比擬 法”已知礦坑排水資料系東鞍山鐵礦 2005年枯水期 -123 米實(shí)際 排水資料，本礦區(qū)參數(shù)系實(shí)

17、際資料，其礦坑 -100 米面積為 2-48 線剖面之間礦體的實(shí)際面積，各應(yīng)用參數(shù)數(shù)值見表 4計算參數(shù)一覽表 表 4參數(shù) Q0 F0 S0 F S K r0 R R0單位立方米 /日平方米米平方米米米/日米米米數(shù)值 3209 30000 215 195400 592 0.0041 249.5 81.2 330.7計算結(jié)果（1）“大井法”Q=1.366K =16041 立方米 / 日（2）“比擬法”Q=Q0（）=57551 立方米 / 日“大井法”計算由于受抽水機(jī)械設(shè)備限制， 抽水試驗(yàn)水位降 低深度太小，不能反映其深部的水文地質(zhì)現(xiàn)象， 其計算結(jié)果偏小?！氨葦M法”根據(jù)對鞍山式鐵礦床水文地質(zhì)條件的綜合研究及有 關(guān)專家的意見確定，其計算結(jié)果為礦坑正常情況下的最大涌水 量。結(jié)論對于西鞍山鐵礦相類似水文地質(zhì)條件的礦床進(jìn)行水文地 質(zhì)勘探時， 可采用多種聯(lián)合的勘探方法。 可借鑒鄰近礦區(qū)的水文 地質(zhì)資料。 對第四系地層應(yīng)著重查清巖性， 厚度和分布規(guī)律及其 與地表水體和基巖含水層的水力聯(lián)系， 查明含水層的富水性、 透 水性。對毗鄰的生產(chǎn)礦山進(jìn)行調(diào)查，以主要的水文地質(zhì)問題為 目的