江西省分宜縣某鐵礦水文地質(zhì)條件分析

黃銀寶，龐新龍

（1.江西省地礦局九0二地質(zhì)大隊(duì)，江西 新余 338000；2.江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000）

1 礦區(qū)背景簡(jiǎn)述

礦區(qū)位于江西省新余市分宜縣內(nèi)，直距分宜縣城約30km。走向長(zhǎng)約240m，呈北北西—南南東向展布，礦區(qū)地形南高北低，最高標(biāo)高347m，最低標(biāo)高約137m，相對(duì)高差約209m。本區(qū)地處亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)性氣候區(qū)，四季分明，氣候濕潤(rùn)多雨，雨量充沛。區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，松樹，杉樹，毛竹茂密，雜草叢生，地表廣泛覆蓋著腐植土及第四系殘坡積層。本區(qū)域?yàn)樵c瀘水的分水嶺。北部的袁水，南部的瀘水、同江河等均為贛江支流。區(qū)域內(nèi)地表水系不發(fā)育，多為山澗，僅有少數(shù)溪流。

研究區(qū)礦產(chǎn)以鐵礦主，分布于震旦系楊家橋組下段的鐵礦層圍繞神山倒轉(zhuǎn)背斜南翼及南部邊緣展布，東起峽江、良山，經(jīng)大平山南西的楊家橋，西至松山、新址一帶，延展約60余千米，礦層厚2m～8m，平均含鐵量在24～28%之間。區(qū)內(nèi)已探明鐵礦床19處，其中大型1處，中型16處。區(qū)內(nèi)還分布有高嶺土、硅石等非金屬礦。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

2.1 含水層特征

本礦區(qū)除第四系松散層外，均為震旦系上部一套以泥質(zhì)為主的變質(zhì)巖地層。在區(qū)域內(nèi)大面積分布的變質(zhì)巖系地層中，未發(fā)現(xiàn)強(qiáng)含水層，區(qū)域地下水以基巖裂隙水為主，富水性弱。

2.2 隔水層特征

根據(jù)鉆孔巖芯編錄資料，基巖風(fēng)化層以下，層間破碎帶以上未經(jīng)風(fēng)化和構(gòu)造破碎較弱的巖石堅(jiān)硬致密，風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙不發(fā)育。根據(jù)鉆探簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，絕大多數(shù)地段水位穩(wěn)定，不發(fā)生大的變化，無涌水和漏水現(xiàn)象，鉆孔巖芯較完整，主要呈長(zhǎng)柱狀態(tài)、柱狀，少數(shù)呈短柱狀，巖石質(zhì)量指標(biāo)好-極好。椐坑道調(diào)查可知，大多數(shù)地段干燥無水或頂?shù)装逦?，是穩(wěn)定的隔水層。

2.3 地下水的補(bǔ)、徑、排特征

礦區(qū)內(nèi)氣候潮濕多雨，年平均降雨量為1577.90mm，大氣降水豐富，為本區(qū)地下水提供了充足的補(bǔ)給水源。但由于本地區(qū)地形較陡，溝谷發(fā)育，地表水和地下水排泄條件良好，因此多數(shù)降水成為地表徑流沿溝谷往區(qū)外排泄，不利于地下水的積聚，少數(shù)降水滲人第四系及基巖風(fēng)化帶轉(zhuǎn)化為地下水，并從高處往低處滲流。在滲流途中，一部分泄出地表，形成帶狀裂隙水，再由低洼處排入溝谷。與此同時(shí)，有一小部分風(fēng)化帶裂隙水補(bǔ)給第四系孔隙水，然后轉(zhuǎn)化為地表水，沿溝谷排出區(qū)外。本地區(qū)地下水是具有就地補(bǔ)給、就地排泄的特點(diǎn)。

2.4 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

目前，露采已全部結(jié)束，全面轉(zhuǎn)入地下開采，開采方式為斜井開拓，在不同水平開采標(biāo)高預(yù)算其礦坑涌水量。根據(jù)礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、水文地質(zhì)特征，采用比擬法、滲透系數(shù)法和水動(dòng)力學(xué)法預(yù)測(cè)礦坑涌水量（表1）[1-3]。

（1）比擬法：本礦區(qū)與周邊另一開采多年礦區(qū)同屬震旦系變質(zhì)巖系，其地層、巖性及水文地質(zhì)特征基本相似。其資料可用來預(yù)算本礦區(qū)的礦坑涌水量。

Q0----已知礦區(qū)坑道實(shí)測(cè)涌水量（174.18t/d）。

F0----已知礦區(qū)坑道補(bǔ)給面積（380000m2）。

S0----已知礦區(qū)坑道水頭高度（49.0m）。

S----水位降低（m），取預(yù)測(cè)水平以上有關(guān)鉆孔水位標(biāo)高平均值與本水平標(biāo)高之差。

H----鉆孔水位標(biāo)高平均值（241m）。

F----補(bǔ)給面積（m2）：F=（B+2R）·L。

式中：

B----礦體在該水平上的寬度，在各剖面圖上量取該平均值。

L----預(yù)測(cè)水平礦體長(zhǎng)度（m），在地形地質(zhì)圖上量取。

R----坑道排水時(shí)影響半徑（m），用公式求R=10S。

K----滲透系數(shù)（m/d），抽水試驗(yàn)資料值（0.0094）。

（2）滲入系數(shù)法：本礦區(qū)巖性單一，與贛中鐵礦田某鐵礦區(qū)水文地質(zhì)條件基本相似，已有多年的長(zhǎng)期觀測(cè)資料，引用該礦區(qū)長(zhǎng)觀資料求得的滲入系數(shù)，來預(yù)算本礦區(qū)的礦坑涌水量。

計(jì)算公式 ：Q =α×A×F（m3/d）。

式中：α----滲入系數(shù)（取0.16，根據(jù)礦區(qū)4年長(zhǎng)觀均衡資料）。

A----正常涌水量取多年平均日降雨量（0.0046）；最大涌水量取雨季一次連續(xù)最大降雨量196.6mm（18d），折算為日平均降雨量0.011。

F----補(bǔ)給面積（m2），同比擬法。

（3）地下水動(dòng)力學(xué)法：礦層開采時(shí)，可視為兩邊進(jìn)水的排水廊道。

式中：L、K、S、R值同比擬法。

從以上三種計(jì)算結(jié)果表明：比擬法和滲入系數(shù)法兩者計(jì)算結(jié)果相接近，動(dòng)力學(xué)法計(jì)算結(jié)果相差較大。而比擬法和滲入系數(shù)法是建立在實(shí)際資料的基礎(chǔ)上其結(jié)果較為實(shí)際。

礦山開拓以來，未發(fā)生過嚴(yán)重影響坑道作業(yè)的透水事故，水文地質(zhì)復(fù)雜程度為簡(jiǎn)單地區(qū)。隨著開采延深和采區(qū)擴(kuò)展，采礦再生裂隙及導(dǎo)水介質(zhì)漸漸增多、排水疏干漏斗范圍也相應(yīng)擴(kuò)大，采區(qū)地下水動(dòng)水位將持續(xù)低位。水動(dòng)力條件變化后，礦坑充水通道會(huì)因水壓傳導(dǎo)作用增加其滲透性能，倘若采區(qū)邊緣導(dǎo)水裂隙延伸至地表，在雨季地表水資源豐富的時(shí)候也會(huì)增大礦井涌水量，未來采礦過程中應(yīng)加強(qiáng)防范。

2.5 礦區(qū)供水條件

本礦區(qū)地下水資源較貧乏，礦區(qū)內(nèi)唯一較大的地表水體為礦區(qū)東部的溪流，據(jù)流量長(zhǎng)期觀測(cè)測(cè)得流量0.217m3/s，即18748.87m3/d;水質(zhì)屬HCO3-Cu-Ca-Mg-K+Na型，礦化度0.065g/L；PH值6.9，總硬度1.8731.按需水量估計(jì)，溪流水能滿足采礦需水量。礦山現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)供水方式是，利用巷道涌水泵輸至高位水池沉淀后供生產(chǎn)使用。自建集水池采集風(fēng)化裂隙含水層泉水供生活飲用。目前，兩類供水源水量和水質(zhì)均滿足礦山要求。

3 結(jié)語

礦區(qū)可采工業(yè)鐵礦體大部分賦存在+50m標(biāo)高以上，地下水為礦坑主要充水源，由基巖風(fēng)化裂隙潛水、基巖裂隙承壓水和層間破碎帶承壓水構(gòu)成。充水方式是經(jīng)礦體頂?shù)装搴蜆?gòu)造裂隙進(jìn)入礦坑。生產(chǎn)礦井涌水量隨季節(jié)變化，水源來自于降雨滲入補(bǔ)給，間接充水源有少量的第四系孔隙水和季節(jié)性溪溝地表水，在地形低洼處通過松散層或風(fēng)化帶沿采礦再生裂隙滲入礦井。

礦區(qū)位于水文地質(zhì)單元中的丘陵-低山基巖裂隙弱富水區(qū)，地形有利于自然排水。當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面標(biāo)高為+125m，礦坑水自然排泄面標(biāo)高為+137.60m，工業(yè)儲(chǔ)量底界標(biāo)高為+50m。礦床主要充水含水層為基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層、基巖裂隙承壓水含水層和層間破碎帶承壓水含水層，其都為弱富水性。根據(jù)礦體賦存位置與礦區(qū)充水因素的關(guān)系，以及礦區(qū)水文地質(zhì)特征、充水影響程度分析，該礦床屬水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的裂隙充水礦床。