鐵礦水文地質(zhì)類型及地下水綜合利用研究綜述

何 毅

（新疆天華礦業(yè)有限責任公司，新疆 伊犁州尼勒克縣 835700）

新疆是我國礦產(chǎn)資源最為豐富的省區(qū)之一，不僅礦產(chǎn)資源種類多樣化，但具有分布不均、單礦種類較少的特征。其礦產(chǎn)儲量占資源總預測量的比例較小，固體礦產(chǎn)約為0.2% ～9.2%，油氣為1.9% ～11.2%。充分的體現(xiàn)出新疆礦產(chǎn)資源豐富，探明程度較低，具有很大的勘查潛力。與此同時，隨著我國礦產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，已經(jīng)取得了十分顯著的經(jīng)濟效益。為了進一步的實施礦山開采工作，對礦山地下水進行有效的利用，應該在礦山開采前對實際水文情況有一個深入的了解，并不斷分析存在的影響因素和問題，并提出有效的預防措施，從而確保礦山開采工作的順利進行，為地下水的綜合利用奠定基礎保障。

1 新疆尼勒克縣松湖鐵礦地質(zhì)特征

松湖鐵礦產(chǎn)位于新疆西天山阿吾拉勒成礦帶中，區(qū)域大地構造上位處于哈薩克斯坦板塊伊犁微地塊。礦石類型多樣化，成礦作用具有復雜化特征。根據(jù)相互穿插的關系以及礦物組合和結構構造特征，可將松湖鐵礦分為三個成礦階段，即礦漿、火山熱液和表生。其中礦漿期中涉及了磁鐵礦和黃鐵礦兩個部分，火山熱液期包含了綠泥石、磁鐵礦，而表生期只有風化改造一個成礦階段。礦漿期成礦的溫度高達700℃左右，而熱液期成礦溫度約為400℃。從相關資料可以得知，新疆松湖鐵礦為礦漿火山熱液復合型鐵礦床。不僅擴大了成礦帶的范圍，且對該地區(qū)的鐵礦找礦工作奠定了基礎保障。其次，松湖鐵礦作為阿吾拉勒鐵礦帶近幾年來最具有潛力的典型礦床，地巖層性主要包含了安山質(zhì)凝灰?guī)r、火山角礫巖等。松湖地礦也是新疆地礦局在2006 年初發(fā)現(xiàn)的，通過對礦體的進一步勘探，對鐵礦體的分布、形態(tài)以及規(guī)模和地質(zhì)等都有了一個全面的了解，直到2009 年為止，資源儲存量一高到5000 萬噸左右，中型鐵礦居多[1]。松湖鐵礦主礦體和賦礦圍巖呈現(xiàn)整合連接關系，根據(jù)礦石成因類型可以分為礦漿型、熱液脈型和蝕變巖型三個方面，這三類磁鐵礦石無論是礦物組合、空間分布還是結構構造方面都有不同顯著的特征。礦漿型礦石表面蜂窩狀，主要在分布在礦體的內(nèi)部，磁鐵礦含量為75-80%左右，表面呈黑色，在顯微鏡下呈現(xiàn)銅灰色，金屬光澤主要呈蜂窩狀和自形粒狀，不規(guī)則分布。條帶狀鐵磁礦也主要分布在礦體的內(nèi)部，鐵磁礦含量大約為69%，明顯的條狀構造，鉀長石含量約為30%，在反光鏡下黃鐵礦和鉀長石分界十分明顯，鉀長石是礦漿進入地表前表面快速冷卻結晶的結果，鐵磁礦則呈現(xiàn)銅灰色，也同樣凸顯出礦漿的特征。

2 鐵礦水文類型分析

2.1 礦山地質(zhì)類型

水文地質(zhì)條件會對礦山的開采過程沖造成直接的影響[2]。因此，在礦上開采前需要對礦山條件進行提前的調(diào)查和了解，并深入的了解不同的水文地質(zhì)類型對礦上開采帶來的各種影響和程度。只有對水文地質(zhì)類型有一個詳細的認知，并將礦山水文地質(zhì)勘察類型進行分類，可以在礦上開采中防止各種突發(fā)情況的產(chǎn)生，為開采人員的人身安全提供一份保障。

2.2 礦山水文地質(zhì)類的分類

對礦山隨文地質(zhì)勘查進行分類，主要可以分為了地表水充水礦山、巖溶充水礦山、裂隙充水礦上、孔隙充水礦山、混合充水礦山、老空水充水礦山幾種。首先，地表水充水礦山在開采過程中，會出現(xiàn)地下水下滲的問題，對礦山的正常開采形成一定程度的影響[3]。其二，巖溶充水礦山是一種比較常見的地下水，礦山地區(qū)分布著一些紅色砂頁巖、千枚巖的松軟演示，在礦山開采中非常容易受到熔巖水的影響，不利于礦山的開采工作順利的開展。其三、裂隙充水礦主要生成的因素是礦山裂縫隙位置產(chǎn)生充水現(xiàn)象，一旦充水將會對礦山開采造成不利。而孔隙充水礦山和裂隙充水礦山原理一致，一個是在裂隙中充水，一個是在孔隙中充水，都會對礦山開采造成不利的影響。一般情況下，前期無規(guī)劃的進行礦山開采會直接形成老空水充水礦山，作為當前全新的礦山充水類型，對于礦山的后期開采產(chǎn)生著重大的影響。最后，混合充水礦山產(chǎn)生的原因有多個方面，一般情況下都是由于多個原因同時引起，最終形成混合充水礦山[4]。

2.3 礦山水文地質(zhì)型的分類

礦山水文地質(zhì)按照勘察的復雜程度，可以分為一般、中等、復雜三種類型。其中一般礦山類型的地質(zhì)和水文條件都十分簡單，通過簡單的方法就可以實施勘察工作，且如果礦體處于侵蝕的基準上面部分，針對這樣的地形，是極易容易進行排水處理的；如果礦體處于侵蝕基準面的下部分，周圍也沒有過多的地表水體，而水文的地質(zhì)邊界條件也是相對來說比較簡單的，那么充水含水層的富水性能是較差，無法進行補給。而相反如果隔水層較好，那么將很難產(chǎn)生坍塌或沉降的現(xiàn)象。其次，中等類型的礦山水文地質(zhì)中會存在著少量的老空水充水，水文條件并不是很復雜，這種礦山水文地質(zhì)對勘查工作不會有影響，也能快速的明確其范圍和規(guī)模。但如果水文地質(zhì)的周圍條件屬于中等范圍，充水含水層的富水性能也是屬于中等情況，那么產(chǎn)生坍塌或沉降的可能性較大。最后，對于復雜型的礦體來說，主要是侵蝕基準面的下部位置，并周圍產(chǎn)生的地表水體也是相當大的，且地下水的水力條件之間也是息息相關的，在關鍵的充水含水層中，如果具有良好的補給條件，且富水性能十分強，對于地質(zhì)構造條件較為復雜的情況下，在排水處理過程中地表也容易產(chǎn)生沉降或塌陷的問題[5]。

3 地下水對采礦過程產(chǎn)生的主要影響

3.1 礦井突水

在采礦過程中，如果產(chǎn)生巷道界傳到水斷裂的問題，很容易導致大量的地下水進入的礦山之中，這就是所提及到的礦井突水現(xiàn)象。如果出現(xiàn)這種問題，對礦山開采影響極大，提升涌水量，從而浪費大量的開采成本。如果產(chǎn)生比較嚴重的情況不僅會直接淹沒整個礦井，甚至會危及到人們的生命健康和財產(chǎn)安全，導致采礦作業(yè)無法順利的進行下去。

3.2 地面塌陷問題

當一些大型的巖溶礦床疏干排水后，一般情況下地表會產(chǎn)生一定的塌陷現(xiàn)象，影響范圍高達幾十平方公里，對周邊的環(huán)境也會造成一定程度消極的影響，破壞附近的建筑、交通設施等。此外，一旦塌陷的范圍和位置擴大到地表水的位置，就會出現(xiàn)地表水倒灌的現(xiàn)象，提升礦井的水量補給，礦井的正常開采也勢必受到影響。

3.3 對水資源產(chǎn)生破壞

如果礦坑的實際排水量比地下水的補給量要大，采取疏干排水方法進行地下水治理，將會導致打破地下水的流暢性平衡，促使當?shù)氐牡孛簿坝^發(fā)生巨大的改變，最終造成地下水產(chǎn)生枯竭的問題，導致礦區(qū)周圍居民生活用水得不到最基本的保障[6]。

4 礦山地下水綜合運用的有效建議和策略

礦山地下水如果不能進行有效的運用，很容易埋下水文安全事故隱患。礦山水文事故產(chǎn)生的主要因素則是不能完全排除危險源頭。而通過對礦山地下水的充分控制和有效利用，能夠預防和避免事故的基礎上，提升礦產(chǎn)開采的安全性，也能確保礦產(chǎn)業(yè)的持久發(fā)展。在礦山開采中，最先應該充分的考慮地下水對礦山的主要因素因素，在有條件的情況下，在項目設計階段在地下水上設計礦山的基礎設施項目，亦或是對礦山鋼筋混凝土進行防腐處理，這樣可以提升礦山的穩(wěn)定性和牢固性。其次，在礦山承載壓力設計上，加強對地下水水位的管理和控制，這樣可以防止礦山在正常開采中出現(xiàn)地下水噴水的問題。與此同時，礦山在開采過程中，容易破壞地下水平衡，產(chǎn)生管涌、流沙的問題，導致礦產(chǎn)地基產(chǎn)生變形位移、邊坡失穩(wěn)的情況。無論是人為因素還是自然因素方面，都極易改變礦山地下水水位[7]。地下水水位上升的影響因素有很多方面，其中最為常見的則是礦山開采、氣溫變化以及降水量變化等，都容易造成水位上升。另外，如果礦山土壤中鹽堿化現(xiàn)象，容易腐蝕礦山建筑物，對礦山正常施工造成消極的影響。

從水文地質(zhì)條件方面去分析，不同的礦區(qū)之間存在著不同形式的封閉方式，都呈現(xiàn)出獨立的單元小區(qū)，分布在礦山之中。每個階段都有不同程度的形狀與地下水和水通道相關聯(lián)。對于礦山地下水的綜合利用，可以采取上游堵截的方式，把地下水攔堵在礦區(qū)外面，降低地下水進入礦區(qū)的水量率，也減少安全威脅。這種方式，可以將區(qū)域地下水轉化為礦區(qū)工業(yè)用水或生活用水。合理有計劃的取水，可以節(jié)省礦區(qū)的用水成本。結合礦區(qū)的實際需求，能夠獲得良好的地下水應用效果。礦區(qū)地下水綜合利用手段和方法，可以從以下兩個方面入手：

（1）礦山地表水：礦區(qū)地表水具有季節(jié)性特點，在每年的冬季礦區(qū)地表水基本上處于斷流狀態(tài)。在礦區(qū)周圍建設水庫，可以在冬天進行灌溉。然而在每年的夏天隨著水量的增加，極易出現(xiàn)水土流失的問題，再加上礦山周圍的河道產(chǎn)生淤積現(xiàn)象，進而降低防洪標準。為了改善以上問題，可以通過建立淤地壩避免以上現(xiàn)象的產(chǎn)生，合理的配置淤地壩能夠達到防洪減沙、蓄水興利的目的。

（2）巖溶地下水：按照礦山地表水主要的流向，在地下水最終流向附近孔隙水含水層后，隨著孔隙水一起向山前的沖洪積扇排泄，最后在礦上周圍形成排泄。巖溶地下水作為礦山水源的關鍵補給源，也是礦山附近周圍生活生產(chǎn)領域的主要水源。為了確保礦山地下水能夠持續(xù)供水，在淤地壩修建時，應該一起建立滲井，將洪水經(jīng)過處理變?yōu)榈叵鹿┙o水。在開采礦山中，排水主要是巷道穿過斷層的涌水域礦系地層水。斷層涌水完全不會受到礦層的影響，水質(zhì)良好，只要建設無縫管道就能直接作為生活水源使用[8]。而礦系地層水如果受到礦層的直接影響，可以將污水進行處理后再進行綠化澆水應用。除此之外，多余的水還可以直接在高山水池地方儲存，為農(nóng)業(yè)灌溉提供充足的用水。

5 結語

總而言之，我國的礦山水文地質(zhì)種類多樣化，在礦山開采過程中水文地質(zhì)起著關鍵的作用和影響。因此，在實際礦產(chǎn)開采中，應該對礦山水文類型有一個深入的了解，并根據(jù)實際地質(zhì)情況，提出有效的勘察手段和方法，這樣可以達到勘察效果和水平提升的目的。其次，地下水對礦山開采的影響因素，需要進行全方位的研究和分析，尋找出最佳的解決途徑，進而降低水文安全事故發(fā)生率。對礦山地下水進行綜合利用，不僅可以節(jié)省礦山地區(qū)用水成本，為礦產(chǎn)業(yè)的持久穩(wěn)定發(fā)展提供了有利的條件，還對提升礦山開采安全性和經(jīng)濟效益有著重要的意義。