浅析铁矿开采对百泉泉域岩溶水水环境的影响

1、邯邢铁矿开采对百泉泉域岩溶水水环境的影响 王凤元 马俊梅（河北省地矿局第十一地质大队 邢台 054000）摘 要 ： 本文在分析百泉泉域及铁矿田水文地质条件的基础上，针对铁矿开采对铁矿田及整个泉域水环境的影响，提出了限制、减少矿坑排水保护泉域水资源的措施。关键词： 百泉泉域、矿坑排水量 、水环境1.百泉泉域水文地质特征1.1百泉泉域概况邢台百泉泉域位于邢台、邯郸西部总面积3843，其中西部变质岩间接补给区2204.4，中部裸露灰岩区面积338.6，隐伏灰岩1300，其岩溶水是邢台市区主要的供水水源 。区域内西部为山区，海拔标高1000左右；向东逐渐过渡为低山丘陵，标高200500；东部为平原，

2、标高60100。在大地构造上，百泉泉域处于新华夏构造体系第三隆起带太行山东侧与第二沉降带华北平原相毗邻。区内构造发育。含水层以奥陶系、寒武系灰岩为主，岩溶裂隙发育，垂直分带明显。在地层岩性和构造等多种因素控制下，百泉泉域构成了一个以降水为唯一补给来源，边界清楚，基本独立、完整、封闭的水文地质单元，其补给方式有两种：大气降水在灰岩裸露区面状直接渗入补给，入渗系数在0.60.7之间；河水和水库弃水在河道渗漏段渗漏，以线状间接补给岩溶水，渗漏段的渗漏补给率可达40以上。在天然条件下地下水位埋深从补给区到排泄区逐渐变浅，水位标高补给区大于230m，排泄点百泉水位标高65m左右；岩溶水动态严格受大气降水

3、控制，以雨季集中补给、常年消耗为特征，呈现出年内季节性和周期性的变化规律，可分为三个阶段：回升期、相对稳定期和下降期；地下水径流的总趋势是由北西、西、西南三个方向向百泉和达活泉汇集，自北向南形成了白马河、七里河、沙河、北洺河四个强径流带，最终通过百泉和达活泉泉群溢出地表排泄。但由于矿山排水和工农业取水量的增加，使达活泉和百泉在20世纪80年代相继干凅，至今尚未恢复。1.2百泉泉域岩溶地下水补给量寒武系中上统及奥套系中下统碳酸岩裸露区渗漏条件受区域节理裂隙控制，以北北东向裂隙最有意义，地表很少有植被覆盖，入渗条件良好。降水综合入渗系数按0.65，采用19802006年平均降水量，经计算求得岩溶水

4、降水入渗量为12126.23，即3.85。百泉泉域内水库均建在裸露灰岩上游，主要拦截石英砂岩和变质岩区降水所产生的地表径流和河谷潜流，水库的建设消减了岩溶水的补给量，河谷的渗漏量应采用水库的弃水量来计算。河谷渗漏系数采用按0.437，水库弃水量采用水利部门资料，经计算河谷渗漏多年平均补给量5646.0，即1.72。两项之和为5.57是百泉泉域多年平均补给量。 2、铁矿田水文地质条件铁矿田主要分布在北起綦村大油村一带。南到北洺河一线，西自许坚固洪山东到南高村北掌村一带。正在开采的有北洺河、云驾龄、西石门、王窑、綦村（深部）、西郝庄、新城等矿，中关铁矿还未开采，白涧铁矿正处在详查阶段。铁矿床主要产

5、于奥陶系中统碳酸岩与岩浆岩接触带上，中奥陶灰岩含水层为铁矿床充水含水层。由于受闪长岩体阻隔和构造切割，将中奥陶灰岩切割成不同形状的封闭、半封闭块段，一般来说块段内部水量丰富边界透水性较差，各块段之间水位、水量有一定差异。如因王窑矿区与西石门矿区中间有斩龙岩体相隔，相距仅1500，平水期水位相差1617，丰水期水位相差31；西郝庄北矿区钻孔单位涌水量仅0.0020.4043/，岩层透水性差，同期比南矿区水位低9。南矿区岩层富水性强，群孔抽水稳定降深3.59，水量3453/。但从整个矿区来看，各块段之间又有不同程度水利联系奥陶系中统石灰岩含水层所赋存的地下水是一个有机的整体接受大气降水补给后，沿封

6、闭型富水槽地形成强径流带最终经过綦村紫山岩体间闪长岩开口注入百泉泉群。 3、矿坑排水现状及对水环境影响百泉泉域铁矿为岩溶充水矿床，矿坑排水量大，矿山排水只有小部分用选矿、灌溉、饮用，而88%的剩余水量沿沟排走。2004年泉域内铁矿排水高达11625 .3m/ a，2004年以后政府对矿山进行整合，部分矿山停产，2005、2006年矿山排水量出现暂时减少，分别为7171.695 m/ a和6645.4 m/a。若百泉泉域可开采量按5.58/s计算，2004、2005、2006年矿坑排水量占可开采资源的65.94%、40.68%、37.81%，其影响十分显著。矿坑排水对矿区附近的影响主要体现在岩溶

7、地下水位持续大幅度下降，百泉泉域岩溶地下水年周期水位动态变化规律已被改变，表现为3-6月份地下水位快速下降，下降速度10-20/d，7月至次年2月地下水位下降速度相对较慢，下降速度为3-6/d，2007-2008年岩溶地下水位年下降幅度超过11m，矿坑排水对铁矿田岩溶水位升降起着决定性作用。如2008年5月18日王窑矿区恒山铁矿淹井，淹井前排水量1700/h，淹井矿山停排水后，6月5日白涧矿区奥灰水位就明显回升，回升速度达3-6/d，8月13日恒山矿开始排水。8月25日白涧矿区岩溶水位又开始下降。由于矿山排水已基本形成了云驾岭、西石门、王窑、綦村凤凰山、西郝庄、新城等以矿区为中心的降漏斗，漏斗

8、中心水位标高在17m-80m之间。这个漏斗的形成改变了天然状态下地下水流向，使北洛河径流带岩溶地下水通过綦村-紫山岩体间开口的水量大大减少，通过开口后又流向新城漏斗区，不再向百泉排泄。百泉岩溶地下水系统具有地下水库调蓄功能，通过计算，水位变化1米时，岩溶水所给出或储存是地下水量为698m，2006年铁矿矿坑排水量6645.4×10 m/a.可造成岩溶水水位下降9.25m，也就是说假设铁矿矿坑不排水，岩溶水水位多年平均下降5.46m/a的现状会改为以4.06m/a的速率回升。根据水均衡分析，百泉泉域20052006年岩溶水的超采量约为2371.21×10 m/a。相当于200

9、52006年铁矿矿坑平均排水量的34.3，也就是说铁矿矿坑排水量控制在4500×10 m/a，百泉泉域岩溶水即可达到补排平衡，百泉可复流。当然，百泉复流是个系统工程，除了控制矿坑排水，还应进行全面的水资源优化管理。4结语百泉泉域岩溶水已处于超采状态，并由此出现了诸多的环境问题，岩溶水水位持续下降，使素有“百泉之城”美称的邢台市泉水干涸，二十万亩的百泉泉灌区失效，采水成本增加。而矿坑排水量巨大88的矿坑水未被利用，已引起矿区水位持续下降造成北洺河径流带岩溶地下水不再流向百泉泉群。随着时间的推移将使百泉岩溶地下水向矿区倒灌。减少和限制矿坑排水，提高矿坑排水利用率是缓解百泉泉域水资源紧张和保护水环境的重要措施。邯邢铁矿田多数矿区都以不同形式的封闭、半封闭块段,分布于铁矿田内，各块段都有明确进水口，有采用帷幕注浆治水的良好水文地质条件。目前中关铁矿帷幕注浆工程正在施工中，经试验帷幕注浆效果良好可减少矿坑排水80的堵水效果。对服务年限短水文地质条件不清的小型矿山应限制其排水量，超过限制的水量应进行回灌。解决资源与环境的矛盾是一项复杂的工作, 不仅有一系列的技术问题,