西鞍山铁矿床水文地质特征

1、西鞍山铁矿床水文地质特征: 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 西鞍山铁矿床是东鞍山铁矿床往西的延续。该矿床储量丰 富，是鞍山式铁矿中储量较大的矿山之一。 多年来在区内进行了 大量的地质勘探工作和水文地质工作， 积累了丰富的资料， 本文 根据已获得的资料着重阐述矿床的水文地质特征和勘探方法。矿区概况 矿区位于鞍山市西南见西鞍山铁矿床交通位置图（图1），矿区东部为低山丘陵地形， 西部为一望无际的冲积平原， 矿区为 一峰峦陡峭地带， 人称骆驼山。 一般标

3、高 150 米，最高点 265 米， 平地标高2330米，属北温带气候。区内地层为新生界第四系残坡积、 冲洪积物。 元古界震旦系 钓鱼台组石英岩、南芬组紫色页岩、桥头组石英岩及硅质页岩。 太古界鞍山群樱桃园组千枚岩、区内构造裂隙发育。其中F16、F15走向断裂贯穿全区，横向断裂 F10、F14、F7对矿体破坏严 重。矿床水文地质条件含水层 3含铁石英岩构造裂隙含水层：该层出露矿区中部山脊一带，向东倾覆于震旦系地层之上。该层以裂隙含水为主。其裂 隙水赋存于两种性质不同的裂隙中， 即风化裂隙和构造裂隙。 风 化裂隙发育规律为随深度增加而减弱，其发育深度一般为 50 米 左右；构造裂隙的发育程度受构

4、造断层规模、 应力性质以及两侧 岩性控制。在勘探过程中部分钻孔在该层的风化裂隙带和构造裂 隙带遇到不同程度的漏水和涌水，涌水量大者200m3/昼夜左右。根据大量资料分析该层裂隙发育的很不均匀， 尽管如此也构成了 一个完整的有水力联系和压力水头的承压含水层。其水头标高 27.26 米，单位涌水量 0.34 升/秒米，渗透系数 1.2 米/昼夜， 水化学类型HCOS04-CkMg型，含水层主要补给来源为大气 降水，由于局部地段该层与石英岩直接接触所以两层之间有较密 切的水力联系。石英岩构造裂隙含水层：分布在矿区中部，位于矿体 上盘，不整合覆盖于鞍山群地层之上， 倾伏延伸第四系地层之下， 该层亦为

5、风化裂隙和构造裂隙含水，其发育程度，发育规律与 矿层类似。 在勘探钻孔中部分钻孔在揭露该层时在风化带和构造 裂隙带有不同程度的漏水和涌水。 由于顶板为紫色页岩隔水层故使该层地下水多呈承压状态，水头标高 32.55 米，单位涌水量 0.619 升/ 秒米，渗透系数 1.5 米/ 昼夜。水化学类型HCOC1 C -Mg 型。第四系含水层：第四系地层分布在矿区北部冲积平原 和鞍山城附近，厚度350米。组成物质为残积物、冲洪积物。 该层主要以冲洪积砂、砾、卵石层为主，多呈潜水状态，局部由 于亚粘土的隔水作用使地下水呈承压状态。单位涌水量1.3 升 /秒米，渗透系数 7 米/ 昼夜，主要补给来源大气降水

6、，水化学类 型 C1SOCaMg 型水。以上三个含水层， 石英岩含水层和含铁石英岩含水层属弱富 水性的裂隙承压含水层； 第四系含水层属中等富水性孔隙潜水含 水层。构造的含水性区内断裂构造错综复杂， 水平断距垂直断距大小不一， 导水 性也不尽相同。其导水性的好坏取决于断层的性质、规模。在众 多的断层中 F 1 6断层就是较典型的导水断层。 该断层为隐伏走向 断层，由东至西贯穿全区，垂直断距 200 250 米。钻孔揭露此 断层或断层裂隙带时有掉块、漏水和涌水现象。其最大涌水量 240 立方米 / 昼夜。就断层的整体来说导水性、富水性很不均匀。 导水性的好与坏完全受断岩层的岩性所制约（表1）部分揭

7、露F16断层钻孔的水文地质资料 表1孔号 孔深（米） 断层的起止深度（米） 断层所断岩层岩性 漏、涌水情况 水文地质情况深度（米） 程度ZK59 477.67 250.31 253.68 含铁石英岩 230 全漏 230米后涌水ZK69 574.30 262.96 277.78 含铁石英岩 187225227229 全漏涌水全漏 225 米岩芯破碎ZK16 154.21 61.80 79.13 含铁石英岩 43.17 漏水ZK828 211.00261.00 千枚岩 全孔 不漏由于构造断层的作用在局部沟通了含铁石英岩含水层和石 英岩含水层，使之发生了密切的水力联系。如在矿区西部 ZK69 孔对

8、含铁石英岩含水层抽水时， 水位降低 24.53 米，影响半径达 1000 米，在这其中直接影响了 220 米以外石英岩含水层的涌水 钻孔，使该孔由涌水变为水位从井口下降 2.00 米（表 2）（深 部构造带水力联系示意图 -图 3）构造断层沟通两个含水层的情况 表 2剖面号 钻孔号孔深（m 与ZK69孔距离（m ZK69孔抽水前各孔情况 ZK69 抽水时各孔情况 ZK69 抽水时各孔情况38 ZK69 574.30 静水位 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 水从孔口下降 2.00 米 水位 从孔口下降 1.38 米

9、28 ZK48 648.09 950.00 自流 水从孔口下降 1.53 米 水位 从孔口下降 0.29 米隔水层 千枚岩、紫色页岩为隔水层，以上两个岩层属柔性岩层，即 使断层通过也不容易含水。见（表 1）部分揭露 F16 断层钻孔的 水文地质资料地下水的补给、径流、排泄 补给与排泄是含水层与外界发生联系的两个作用过程， 补给 与排泄的方式取决于区域水文地质条件。矿床地下水的主要补给来源为： 裸露岩石， 特别是风化岩石 对降水的直接吸收， 大气降水通过第四系地层的下渗和区域的侧 向补给。 以地下径流的形式排泄， 在沟家寨村南有一个上升泉向 外排泄。地下水动态地下水动态呈现季节变化， 在农田灌溉

10、区由于受灌溉的影响 地下水位呈现反常现象，在春夏两季水位下降，入冬水位回升。矿床水文地质勘探方法 1 因西鞍山铁矿是东鞍山铁矿床矿体往西的延续， 鉴于东鞍山 铁矿床水文地质条件简单， 在对该矿床勘探时借鉴了东鞍山铁矿 的勘探资料。以最小投入获得最佳的工作成果为原则来开展工 作。为查明矿床水文地质条件含水层的埋藏分布规律、 水力联系， 预测矿坑涌水量，采用的主要水文地质勘探方法如下：水文地质测绘：测绘结合本区的特点，在 25 平方公里范围内，调查区内井 泉、地表水体， 通过对水点调查资料的分析来确定水点与地下水 的关系。对第四系地层按成因类型进行了野外划分编制了第四系 地质图。钻孔水文地质记录：

11、 对所有钻孔均进行水文地质记录，记录孔内塌陷、掉块、漏 水、涌水的起止深度，每回次提钻后下钻前观测钻孔水位，并详 细记录，记录孔内漏水时的漏失量，漏水时的涌水量；对岩芯的 裂隙发育情况详细描述。 研究分析风化裂隙和构造裂隙的发育规 律。第四系水文地质钻探：利用钻探手段对第四系地层进行控制， 着重查明第四系地层 的厚度，埋藏条件以及成因类型、岩性等。水文地质试验：“水文地质试验是水文地质调查中不可缺少的重要环节”获得各个含水层精确指标的有效手段，是参与矿坑涌水量 预测参数的主要来源之一。水文地质试验（抽、涌）工作必须根据水文地质基础资料， 特别是钻孔水文地质资料来确定。 选择试验手段应根据矿区的

12、具 体情况作具体分析和具体对待。 该矿区的勘探初期， 由于对矿床 的水文地质条件不清楚，对各个含水层均选择钻孔进行抽水试 验，随着工程的进展对含水层有了初步的评价， 在这个基础上本 着经济合理的原则又选择涌水钻孔进行了涌水试验。 对不同的含 水层分别进行了单孔抽水试验八次； 多孔抽水试验两次； 涌水试 验三次。地下水动态观测：地下水动态观测是掌握区内地下水动态的主要手段， 在不同 的水文地质单元， 选择有代表性的水点对不同含水层的地下水动 态进行观测并绘制动态变化曲线， 以此来研究地下水的动态变化 规律。矿坑涌水量的预测方法西鞍山铁矿床勘探范围248线，236线获工业级储量， 开采方式露天开采

13、，预测水平 -100 米。矿坑充水因素： 矿坑充水因素主要是大气降水直接降落补给， 次为基岩裂隙水和第四系孔隙水的渗透补给。矿坑涌水量预测：计算依据该矿区施工两个专门水文地质孔， 以了解构造裂隙的富水性 和导水性， 钻孔竣工后进行了抽水试验工作， 根据抽水试验获得 的准确数据，采用“大井法”预测 -100 米水平矿坑涌水量。另 通过搜集该矿2002年2005年矿坑实际排水资料，采用“比拟 法”预测该矿坑涌水量。东鞍山铁矿矿坑实际排水资料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比拟条件的建立依据：是同一矿床，每年的 2月份 5月份为枯水期， 此时段少有大气降水， 外界补水量甚

15、微， 可忽略不计。 故该时段矿坑的实际排水量即为矿床涌水量。 鉴于上述条件故采 用其资料进行比拟，以预测西鞍山铁矿（ -100 米）矿坑涌水量。计算公司的选择根据“地下水文动力学 -水文地质计算的“大井法” 3 预测矿坑（ -100 米）涌水量。另据专门水文地质学理论，采用 “比拟法”，即根据东鞍山铁矿 2005年枯水期矿坑实际排水资 料，求得单位涌水量值，做为预测该矿区 -100 米矿坑涌水量的 依据，以裘布依公式的形式表示。（1）“大井法”Q=1.366K式中：Q-未来矿坑（-500米）涌水量（m3/日）K-渗透系数（m/日）H-含水层厚度（等于水位降低深度 S）（米）R0- “大井”影响

16、半径（米）r0- “大井”引用半径（米）其中 R0=R+ r0；r0=R-钻孔抽水试验影响半径（米）F-未来矿坑开采面积（平方米）（2）“单位涌水量”比拟法Q=Q0（）式中：Q-未来矿坑（-500米）预测涌水量（m3/日）Q0-东鞍山2005年枯水期日平均排水量（m3/日）F-未来矿井开采面积（平方米）S-未来矿坑水位降低深度（米）F0- 东鞍山铁矿 -123 米开采面积（米）S0- 东鞍山铁矿 -123 米水位降低深度（米）（3）计算参数的选择“大井法”所用参数采用本矿区抽水试验实测资料。 “比拟 法”已知矿坑排水资料系东鞍山铁矿 2005年枯水期 -123 米实际 排水资料，本矿区参数系实

17、际资料，其矿坑 -100 米面积为 2-48 线剖面之间矿体的实际面积，各应用参数数值见表 4计算参数一览表 表 4参数 Q0 F0 S0 F S K r0 R R0单位立方米 /日平方米米平方米米米/日米米米数值 3209 30000 215 195400 592 0.0041 249.5 81.2 330.7计算结果（1）“大井法”Q=1.366K =16041 立方米 / 日（2）“比拟法”Q=Q0（）=57551 立方米 / 日“大井法”计算由于受抽水机械设备限制， 抽水试验水位降 低深度太小，不能反映其深部的水文地质现象， 其计算结果偏小。“比拟法”根据对鞍山式铁矿床水文地质条件的综合研究及有 关专家的意见确定，其计算结果为矿坑正常情况下的最大涌水 量。结论对于西鞍山铁矿相类似水文地质条件的矿床进行水文地 质勘探时， 可采用多种联合的勘探方法。 可借鉴邻近矿区的水文 地质资料。 对第四系地层应着重查清岩性， 厚度和分布规律及其 与地表水体和基岩含水层的水力联系， 查明含水层的富水性、 透 水性。对毗邻的生产矿山进行调查，以主要的水文地质问题为 目的