辽宁省本溪市源达铁矿水文地质条件分析

摘 要：通过水文地质测绘、长期动态观测、钻孔简易水文观测、坑道水文地质测绘及水文地质钻探等大量工作，研究认为，铁矿床以裂隙充水为主，水文地质条件属于简单类型的矿床。

关键词：富水性 含水层 水文地质条件 矿坑涌水量

中图分类号：TD742 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-150-02

源达铁矿位于辽宁省本溪市溪湖区火连寨镇上堡村。矿区位于千山山脉的延续部位，属辽东浅切割中低山、丘陵山区。矿区附近最高海拔标高为386m，最低海拔标高为225m，相对高差161m。当地最低侵蚀基准面标高225m。矿区附近无地表水体。内植被较发育，多为杂木林。本区属中温带湿润气候区，属大陆性季风气候，四季分明，雨量充沛。年最高气温35.5℃，最低气温为-37.9℃，年平均气温6.9℃；雨季集中在7月初至8月中旬，年降雨量850～900mm；年平均湿度0.64；结冻期为11月中旬，解冻期为翌年4月中旬，冬季降雪最厚35cm，最大冻土深度1.20m。

目前矿山已形成两个竖井、三个中段。中段开采标高分别为+164m、+142m和+120m。

1 水文地质条件

矿区大面积出露混合岩、斜长角闪岩和磁铁石英岩，均属弱含水岩体。区内地下水类型主要为孔隙裂隙水。通过水文地质钻探及巷道水文地质测绘，岩性、构造不同，富水性、导水性亦不同。

1.1 含水层的含水性

1.1.1 第四系松散岩类孔隙含水层

呈带状分布各支沟中，厚度5-8m，由含粘土的砂砾石组成，分选性差和磨园度均较差，砾经5～10cm，含水层厚度3.00m左右。受发布范围限制，该含水层厚度薄，水质差，水量小，发布不联系。岔沟内有一浅井，抽水资料显示水位抽降0.33m，日出水量约有10m3，平水期及枯水期，该浅井地下水接受基岩裂隙水补给，雨季井水溢出井口，旱季水位埋深3.25m。

1.1.2 基岩风化裂隙含水层

工作区内出露的地层为鞍山群茨沟组（Arcg），厚度大于600m，地层整体走向北东40～60埃阆蚰隙憬？0～75啊V饕倚晕旌匣ǜ谘摇⑿背そ巧裂摇⒋盘⒀遥淙谎倚圆煌淞严抖己械叵滤⑿纬删哂幸欢ㄋα档姆缁严逗恪S捎诜缁严斗⒂潭炔煌凰砸灿胁钜臁G糠缁疃纫话悴淮笥？0m。向下的弱风化带是由上向下逐渐变弱，一般在10m～30m之间。据钻孔ZK0-3号孔抽水试验资料，基岩风化裂隙含水带水位深度为8-45m，单位涌水量0.0061L/m.s，渗透系数0.0085m/d，地下水类型为水化学类型为重氯硫酸钙钠型低矿化度水，富水性弱。

1.1.3 构造裂隙含水含水层

（1）基岩构造裂隙含水带。基岩构造裂富水性主要取决于构造裂隙发育程度，构造越发育富水性越强。钻孔岩芯大部分较完整，少部分较破碎，裂隙率0.2-0.4%。根据坑道水文地质测绘，基岩主要发育北西向构造裂隙。根据ZK0-3号孔抽水试验资料，构造裂隙含水带水位深度8-55m，单位涌水量0.003-0.008L/s.m，透系数0.003-0.008m/d。主要补给来源为大气降水形成的地表径流通过松散岩类垂向渗入补给。春季冰雪融化期水位、水量变化较小，6-8月份进入汛期后，降雨集中，水量增加，水位上升。进入10月份，降水量逐渐减少，地水位缓慢下降。8月份地水位最高，3月份地水位最低；7月份降水量最大，4月份降水量最小。

（2）构造破碎带。矿区区内构造不发育，未见有大的断裂，从钻孔中提取的断裂带上的岩心观察，构造多为压性，岩心虽有碎裂结构，但被泥质胶结，无裂隙、孔隙等容水空间，故其不透水也不含水，不会成为矿坑充水的途径。

1.2 煌斑岩岩隔水层

多发育在铁矿体下盘，在所有勘探钻孔中岩芯都较完整，结构较致密，裂隙不发育。在钻孔钻进过程中孔内未发现涌、漏水、坍塌掉块等现象，含水微弱，可以视为隔水层。

1.3 矿区地下水的补给、径流、排泄关系

区内地形起伏较大，地形坡度较陡，地形有利于地表水的水平径流，而不利于地下水的垂向渗入补给，大气降水绝大部分沿坡面径流流入河谷，由河流向下游排泄，除一小部分蒸发外，只有少量渗入地下，补给地下水。区内无地表水体，地下水的补给来源主要靠大气降水。

第四系孔隙松散岩类具弱富水性，是区内透水性最强的含水层，它的补给来源：（1）大气降水；（2）较高处的基岩裂隙水，该层水由高处向低处径流。有的以泉的形式溢出地表，有的补向底部的基岩裂隙水，又成为基岩裂隙水的主要补给来源。

基岩风化裂隙潜水含水层，具弱富水性，是本区的弱含水层，它是矿坑水的直接充水含水层，补给来源：（1）大气降水的渗入补给；（2）上覆的松散岩类孔隙潜水的渗入补给。基岩裂隙水由高向低径流，在山坡和山脚会以泉的形式溢出地表，或渗入到较低处的松散岩类孔隙水含水层，又成为松散岩类孔隙含水层的补给来源。

在矿区范围内两个含水层之间有着密切的水力联系。在径流过程中，他们之间都能互相贯通、互相转换、互相混合而成为统一体，共同对矿坑起作用。

1.4 地下水动态

根据矿区地下水长期观测资料，矿区附近降水量较大，地下水埋藏浅，降水对地下水影响较大，地下水位年降幅2.2m，动态变化明显。矿区地下水的动态变化与降水量总的走势是一致的。

1.5 +98m中段矿坑涌水量预测

矿山开采下一中段为+98m。选用“比拟法”预测+98m中段矿坑涌水量。根据坑道岩层，特别是岩层倾角较大及矿床含水层结构、地下水赋存条件和上部坑道开采情况等资料，采用坑道掘进长度来计算、预测下一中段矿坑涌水量。公式为：

采区内未发现明显的构造破碎带，断裂带均为阻水断裂，决定了矿床充水因素单一，为孔隙裂隙充水矿床，所以采用“比拟法”预测矿坑涌水量比较准确，矿坑涌水量确定为等于或小于349m3/d比较符合实际。需要特别指出的是：矿坑涌水量随着开采深度、开采面积的增大，矿坑水文地质条件必将发生变化，涌水量也随着增大。因此，应根据矿床实际开采情况及涌水量资料，对预测涌水量数据加以修改完善，使其更符合实际情况下的正常排水。

2 矿床充水因素分析

矿床充水因素既取决于水文地质条件，又取决于开拓方式。充水强度受充水水源、途径以及充水方式的影响。

2.1充水水源

矿区附近无地表水体，矿坑充水水源主要是裂隙水。

（1）第四系孔隙水。矿区内覆盖的松散岩类，孔隙度大，渗透性好，大气降水在地表径流过程中能垂向入渗地下水。由于矿体赋存于第四系以下，第四系孔隙水直接补给下部的基岩裂隙水，是矿床的间接充水水源。

（2）基岩裂隙水。茨沟组裂隙含水层：直接覆盖于含矿地层之上，富水性弱，浅部以风化裂隙水为主，深部则以构造裂隙水为主，但在构造发育地段，富水性会较强，矿体开采到这些地段，矿坑涌水量会比正常涌水量增大，该含水层是矿床的直接充水水源。

2.2充水途径

根据充水途径的类型和地下水的水力学特征，本矿有以下二种通道：

（1）采矿活动产生的冒落裂隙。矿山采矿活动会引起冒落及岩石移动，将产生大量的裂隙，加大原岩裂隙发育程度，这些裂隙会沟通上部含水层与矿坑的水力联系，成为矿坑充水的途径。

（2）封闭不良的钻孔。铁矿勘查过程中的所有钻孔均已封闭，但未经行封孔质量抽查，封孔质量不合乎要求的钻孔可能会成为沟通地下水与矿坑的通道。

2.3 充水方式

未来矿山在开采活动中，矿坑充水途径主要以岩石原生和采矿节理、裂隙为主，一般以渗入补给方式为主。充水方式主要以坑道顶板的渗水、滴水、淋水为主。

3 结论

长期动态观测表明，矿坑正常涌水量为315m3/d，预测+98m中段矿坑正常涌水量为349m3/d。铁矿体围岩是混合岩及斜长角闪岩，均属于弱含水岩体。矿体均赋存在当地侵蚀基准面以下，矿床充水因素主要是裂隙水，是矿床的直接充水水源，第四系孔隙水直接补给下部的裂隙水，是矿床间接的充水水源。采区内未发现明显的含水或导水构造断裂带，决定了矿床充水因素单一，为裂隙充水矿床；矿区含水层富水性弱，附近没有地表水体。

基于上述，研究认为：铁矿床水文地质类型是以裂隙充水为主，水文地质条件属于简单的矿床。

参考文献：

[1] 王凤武.辽宁省本溪市源达铁矿地质详查报告[R].辽宁省有色地质局106队档案室，2012.