武钢某铁矿西区疏干地表岩溶塌陷预测与防治

PAGE1PAGE27武钢XX铁矿西区疏干地表岩溶塌陷预测与防治研究1前言XX铁矿为武钢的重要矿石基地。XX铁矿东区于1969年建成投产，目前开采规模为200万t/a。XX铁矿西区开采是国家重点建设项目，西区一期建设工程采、选联合生产能力80万t/a，总投资5.2亿元。西区矿体的顶板围岩为强含水的大理岩，强含水带的底板赋存标高为-220m左右。由于矿床开采采用无底柱分段崩落法，破坏了上部的弱隔水带，造成采空区与整个含水单元内的含水体连为一体，恶化了矿床开采的技术条件。为了保证采矿生产的安全正常运行，必须采用井下放水疏干的治水方法。这样，根据东区的实际经验，在整个西区疏干漏斗影响范围内，将不可必免地产生一系列地表岩溶疏干塌陷变形区，对部分地表建筑物和农田造成破坏。2矿区水文地质条件2.1自然地理条件矿区地形为低丘陵地貌，残坡积层发育，冲沟多成U字型，山与山之间为起伏不大的山间洼地，山脊的延伸方向基本与地质构造的走向一致（NWW～SEE）。地表标高多在30～100m之间，相对高差为50～100m。矿区东自细王冲起，西至塔桥庙止，东西全长3km，南北宽1.5km，全区面积4.5km2。北部花岗岩组成构造剥蚀低山丘陵，南部三叠系砂页岩形成剥蚀低山，中部大理岩、闪长岩组成山间洼地和残丘。矿区西部为低山丘陵分水岭形成的一个扇状盆地，汇水面积6.3km2,矿体埋藏于扇状盆地的东侧边缘。矿区属亚热带季风气候，多年平均降水量为1312.4mm，一次最大暴雨量为574.6mm，实测最大24小时降雨量为273.3mm，多年平均最大24小时降雨量为120.0mm。最长连续降雨天数为11天，多年平均蒸发量1515.8mm。矿区范围内的地表水体多以塘和溪的形式出现，XX溪发源于东部低山丘陵区，自东向西注入距矿区4km的梁子湖。零星分布于矿区范围内的水塘容积约为14.2万m3。2.2地质条件矿区内出露的地层较少，构造比较复杂，岩浆活动强烈，变质作用和围岩蚀变现象显著。2.2.1矿区地层矿区内出露的基岩地层为三叠系和侏罗系下统。三叠系地层岩性以大理岩、粉砂岩和粉砂质泥岩为主；侏罗系地层岩性以石英砂岩、粉砂岩为主。均分布于矿区的南部。第四系主要分布于洼地、冲沟、山坡和山麓地带，系残坡积物和冲洪积物。岩性为黄褐色、黄灰色亚粘土和亚砂土，夹有岩石碎块。该层不整合覆盖于中更新统和其它岩石之上，厚度0～15m。2.2.2矿区构造矿区内构造较为复杂，既有淮阳山字型构造成分，又有新华夏构造形迹，表现形式以断裂为主，褶皱极不发育。蓝2均.受2言.夕3糠筋岩浆活动休本区岩浆活动富较为频繁，活糟动时期属燕山震晚期。⑴花岗岩男花岗岩是矿区盾内的主要岩体疑，位于矿区北车部，与围岩呈蓝突变式侵入接毒触，长味约求14k偿m婶，燕宽班1铸～帆6k床m纵。⑵闪长岩轰闪长岩位于矿激区中部，出露协宽度多欣在新10优0剩～渴150凝m提，矿3枝5屿线附近由于花饮岗岩向南超覆唯其上而未出露间。概4趴7蜓线以东该岩体赛延伸较大，一择般薯至浆-600缘m肝标高左右消失暂，以西延伸较副小，多抓至撒-300积m中标高左右尖灭隶。沿闪长岩体北与民大冶群灰岩接桨触（局部与花坐岗岩接触），且南和蒲圻群砂摔页岩接触，接旺触面起伏较大流。岩体在平面拖上呈狭长的带捡状，横剖面上损呈上大下小不罩规则的楔形，贯整体而言，是敬一个受断裂控组制、与围岩斜露交的岩墙。岩豪体走瞎向锡N70°缸W称，倾察向粮S的W酷，倾角东陡西帮缓颠。锡解2.3塑恢水文地质条件绒2凯.懂3挪.徒1海偶含水单元迫矿区及其西侧累外围是一个补浪给不足、径流练不畅的封闭式菌自流斜地。含柳水单元北侧为械花岗岩，南侧翻为大致顺层产眉出的闪长岩和江角页岩，中部叹是大理岩和接拍触带组成的综术合含水带，其稍间因断裂和岩缴浆的侵入穿插的而形成若干个床独立的中小型两含水构造单元赢。从剖面图上烈可以看出，含轧水带在剖面上浊呈囊状分布，棍平面上则呈条淋带状分布，走涛向明NW孔W前，倾菠向宴SS盈W铺，东起细王冲之，西至吕十八悉，东西长牙约炊4k凝m慌，南北胁宽药6宴0容～插80服m钟。雪在永2和3悠～梦3浴7坑勘探线之间有该巨大的闪长岩哭墙自西向东倾绒伏插入深部，年地表大理岩在鸦此地段收敛，功北侧的花岗岩根体与南侧的角否页岩直接接触圆，形成东西区混两个含水体的碧分界线，使之巾形成各自独立墙的次一级小型蜻封闭含水单元敲带，二者的分镰界线华为失3键3答勘探线。予勘探资料表明挣，矿区及其西沙端由东至西可布分为细王冲、溪XX圈村、鹞子山和低塔桥庙四个含竹水带，其主要灭特征见生表抛2祥—晕1渴。方XX鄙矿区含水单元恢特征覆表途河纽框卖表怖2示—滚1达含水单元伞细王冲帜XX救村虽鹞子山说塔桥庙宋位置熄东矿眯西矿爷F胳15蹲东盘北部群F舱15阳西盘南部章出露面积和0.13(k崇m蝴2没)那0.03(k脉m堤2叶)卷0.1杠（窝km月2告)爪0.28(k畜m昂2剖)晒规模奥中小型怎中型拥小型管中型到含水层情况跪埋藏浅厚度小将埋藏深厚度大恩变化很大丛埋藏浅厚度大泥阻水条件余花岗岩与角页亮岩相接涌花岗岩与闪长份岩相接备花岗岩与闪长务岩相接，西基为怪F炉15追东容为刮F再15仗，向西开口议边界类型细封闭距封闭办封闭洽半封闭书岩溶特征耳中至大型溶洞蹈，溶隙率脊3.4%游小至中型溶洞铃，溶隙岩率怕1怪.锅3晒%携岩溶裂隙虾地下水位娱已被疏干辫-20绣m处左右童35并m傻左右体25题m繁左右吼径流方向瞎采场战采场巷道荐向西羡向南循富水性傍分级酸弱兆弱～中等枯弱去中等屯耕0至.02洪～揉1.15魂1.79干0臂.18招1.11适地下水储量勇已疏干语有吉限馋,15耗0梅万浩m豆3差有限杏较丰富景XX雁铁矿东区位于佩细王冲含水单弃元，该含水带唇在细王冲以东拖，北侧的花岗固岩体与南侧的传闪长岩直接接角触，构成其东且部的隔水边界盏；西区则处于畅XX拉村含水单元中由，该含水带西剃部与鹞子山含涌水单元相邻，勒在吕十八附近卧经纯F禾15杠断层与塔桥庙矮含水单元相邻掌，委F兴15件断层则构成二伟者西部隔水边沉界。辛剃差综上所述，西市区为一个四周蠢由隔水岩层（厨体）所组成的少封闭含水单元转，其内的含水机岩层主要为大牺理岩及节理风形化裂隙发育的证闪长岩。培2盒.盒3逐.嘴2走炎岩层含水性⑴大理岩漫叫与大理岩是裂隙瓣岩溶强含水带叠的主要组成部盐分，是矿体的滋主要顶底板围馒岩，也是矿床煌开采的主要充晓水水源。根据柿裂隙、溶洞发承育的不同特征邻及其含水性的叮差异，在垂直克方向上可划分勾三个带：渠息A枣．充填隔水带坏（聋Ⅰ锣带）系一般位于０济m值标高以上，厚洒度伪约蒜40列m惜。通过对钻孔剥所揭露的裂隙汗、溶洞进行分慢段统计拒，匪0章m萌标高以上，东垒区岩溶率碗为猜4肢.翠08输%跑，西区岩溶率见为渴2.33扭%只。跑东区此带以风盾化大理岩为主果，裂隙、溶洞肃发育，岩心风妹化强烈。裂隙颂、溶洞多为亚壮粘土和亚砂土味所充填。钻孔渡通过此带一般良无冲洗液漏失扇，透水性很差眉。西区除风化闻大理岩外，角侵页岩、闪长岩赤与花岗岩呈超菠覆接触，角页裳岩、闪长岩岩催层风化裂隙发骨育，但均被亚顾粘土、亚砂土宪及褐铁矿簿膜饶充填，构成了翠下部大理岩的彩隔水顶板庭。岔3妙5软线眯至让5扁5踢线地势低洼的馅地方，钻孔穿宴过此带时，往股往帮出现涌水现象蓝，地下水具有曲承压性质，水纳位高出地书表爸1.1狠7新～他1状.94m担。岂无论东区或西险区喝，口0克m谷标高以上，岩童石裂隙、溶洞认发育，但多被驴充填，透水性妄差，富水性弱女，为相对隔水个层。向劫B居．裂隙溶洞强恐含水带殖（薯Ⅱ舍带）附一般分布在挽0洞～笼-180m持标高范围，主委要分布在０匆～谢-150验m旨标高。垂直厚到度平均角为吧130完m交。此带以风化夹大理岩为主，舅其次为破碎的均闪长岩。股大理岩风化强贫烈，溶蚀现象胡发育，有的岩尘心呈蜂窝状，奴局部岩心风化惯成土状。钻孔奖通过此带多发狂生泥浆冲洗液蔬的大量漏失。碑井内坍塌，掉概块事故亦较多逝。线钻孔中遇到的豪大理岩溶洞一公般高度虏为您1携～股3旦m饶，最大可怜达旋7宾.83m赔（丢CK23充1粱孔）。根据钻割孔裂隙溶洞分爹段统计，东区惑岩溶主要分布膛在０奥～讯-150庆m始标高之间，岩躬溶率平均秘为肚3尿.帖40缎%狂；西区岩溶也找主要分布在０封～袖-150银m妄标高之间，但晨最深可伪达院-250用m虾标高，岩溶率棚平均予为腿1割.睡30摘%灶。深部的大理宅岩一般岩性新导鲜完整，溶洞大不发育，裂隙匀也很少见。伟裂隙溶洞在横朝向的分布，主名要沿大理岩与撞花岗岩接触带裂附近发育。凝西区闪长岩体炎与东区的相比眠较薄，闪长岩雕与大理岩接触昼的部位普遍破舒碎，裂隙发育蜻。袭CK35爷1管孔井睬深敲165吨.86不m晴以上为闪长岩祖，在井暗深召162络.辆2披3怖～须-163迈.宏45甘m推处见有一开口絮宽敌度女1匹.22捧m足的大裂隙金；肠CK55粮5定孔井摘深间161杯.蓝7畏6葛m榆以上为闪长岩绑，在井于深喉43拉.僚07纳m蚀处出现涌水，颜涌水量震为梨21泥.串8m灵3之/腥h温。箩大理岩与破碎摘闪长岩组成的登裂隙溶洞强含汇水带，剖面上锐的形态为：东现区呈四边形陡页立，埋深较浅县，钻孔所见厚立度平均鉴为毛100众m斯；西区呈倒立乓楔形，上窄下吸宽，倾向南，败倾角典为话40患°痒～部85旦°戚，钻孔所见厚俩度平均熔为条130鸦m友。猜裂隙溶洞强含寨水带的富水性舍：东区单位涌分水量替为陡1.154锄L栽/s·荣m坊，渗透系数蚀为肤5.82m/犁d嫂；西区单位涌征水量庆为沟1.786李L译/s·贯m主，渗透系数宫为玩9.31m/疯d想。烧渣C残．构造裂隙弱刚含水带数（鹿Ⅲ张带）洲此带由深部大果理岩、磁铁矿丛体、矽卡岩及倦岩脉组成，埋墓藏于肥－元150宴m镰标高以下。此钞带中大理岩岩锹石完整新鲜，肆深蚀不发育。馒由于岩脉的侵每入穿插，沿接蜂触带部位裂隙府发育，但多被扯绿泥石、石膏棒和方解石充填先，地下水活动惑欠通畅。盛根蛛据策CK47凭4轨号孔水文测井筝资料，越往深价部构造裂隙带岩的含水性越弱仇。苏钻孔抽水试验柳资料表明，东未区单位涌水量井为轧1.3×10颜-2翻～弦7.4×10钱-2识L出/s·心m迎，渗透系数跟为慕1.2×10野-2库～胁0.2m/给d窝；西区单位涌盛水量跪为纷0.1挽L装/s·尾m峰，渗透系数绘为劝0.144m猫/态d释，为富水性较田弱的含水岩层炊。⑵其它岩石狡沿断裂带（铺XX报—疲李村逆断层带捞）北侧分布的疾花岗岩体，浅圾部风化裂隙发勿育，风化深度崭多木为朴1脾0毁～训40印m惕，含风化裂隙告水，泉水流量拍一般为宰0.0行1却～落0含.拖25钉m阔3篇/h敲，属含水微弱兼的岩体；深部扇岩性一般较完遍整，为相对隔挪水岩体。添沿断裂带南侧塑分布的闪长岩霸和角岩，地表别很少有泉出露粉，亦属含水微塌弱的岩层。息叨渠主要构造的水转文地质特征术矿区内的构造直形迹主要以断裂裂为主，褶皱暴不发育。锐NW监W瞎向的山字型构傅造是矿区的主抽干构造，控制泊着区内地层的捆展布、岩体的蝶产状、矿体的管分布；新华夏拦构造则复合在铜山字型构造之屑上，并对其压维性结构面进行挎张性改造。愿根据东区坑内聋各水平巷道实未际揭露资料，拉矿区内次级小墓构造也非常发山育，但规模都蛮很小。它们分该别归属于上述宣两大构造体系吐，性质以压性翠或压扭性为主并。这些小断层遮本身均为非富励水断层，但破这碎带的导水性姻有些是很强的置，如东滔区魄F慈65跟断层，授在凝-220欣m医水多平好1蛛7贩穿情、千1典8顶穿巷道掘进过沸程中都发生了音较大的突水，例涌水量最大可妥达面1512m印3笑/伯d势。莲矿区内对地下吓水运移活动起形控制作用的断握层主要是Ｆ逐１亦5拢断层，断层性尚质为压扭性断叔裂，属新华夏齿构造形迹。概该断层北段花宜岗岩与大理岩成接触；中段花蚁岗岩与闪长岩间和角页岩接触仔；南段则是大移理岩与角页岩核直接接触。经异群孔抽水试验基证实，该断层败具有良好的阻挥水性质，是矿圾区含水单元的倡西部隔水边界恐。讽蹄趣地下水的运移形特征图矿区范围内无圆大的地表水体硬，地下水的主车要补给来源是胆大气降水。因篇各主要含水带辆四周被隔水体档所包围，故地都下水的补给、祝径流和排泄情类况都很差。自堪然状态下地下冷水总的流向是奉由北向南，在境低洼处排出地规表。粗矿床开采后，宰地下水的径流抽排泄条件发生研了改变，矿坑醒成了地下水新房的集中排泄点送。漫⑴扰XX愚村含水单元与准细王冲含水单钳元之间水力联齿系丧XX伴村含水单元（课西区）与细王羡冲含水单元（尸东区）之间，蜓是两个相互独烘立的含水体，薯二者之间没有胡水力联系。贼东区谁从雷195蜻8痕年开始基建，则至今已经四十蔬多年，地下水较水位已经降到麻了含水层的底辰板（东区目蛾前封-360丢m贱中段开拓工程虹已经完成）。炭西含区克CK35被2局孔复自多197师6沈～能198交7对年的长观资料鼠表明，其地下堵水水位一直保充持受在开16晒m摇左右。东区地氏下水水位下降驰到阅-220匀m引标高时，西区污地下水水位仍闪保持着自然状演态靠，这己表明略，武2馅3朴～脊3茅7涂勘探线之间巨权大的闪长岩墙陷，阻水效果非躺常明显，它使危东西区成为两浮个相互独立的暖含水单元。根狠据地质勘探资餐料，其分水岭悲以杰3匀3测勘探线为界萄，财3格3宿线以东称为东签区称，边3储3蜻线以西称为西忠区。诞应该指出的是效，水文地质上孩的东西区概念广和采矿上的东惨西区概念不同流，采矿上的东眨西区分界线深以涉1败5拢勘探线为界。阔⑵姿XX喘村含水单元与拾鹞子山含水单棉元之间水力联歇系直鹞子山含水带暂规模很小，地旗表上略呈三角信形，东西长约植500m控，南北岸宽外0白～干400茂m螺。西端被Ｆ奇１逃5酬断层切断与花余岗岩相接，北抄倚花岗岩基底放，南为闪长岩灌覆盖。从舅GC宁6月孔、筛GC载7元孔晕、胆ZK纤0借—化1寨孔略、邪ZK辟3逢—因2岂孔蕉、凯SK柳9蛙孔唤、眨SK脱1尊孔以及新施工遇的哪GX之2漂孔庆、载GX星3建孔所揭露的水谋文地质资料可拼以看出，职工膝医院附近，由漫于基底花岗岩叼的隆起和岩浆甚的不断穿插作虫用早,件致使其东端与虚XX艳村含水带之间够的水力联系极件差椒。伯搅辞XX胆铁矿观测孔地痕下水水位观测骆资料总洋表甜2透—室2诱含水单元讯观测孔号再原始水位朵（庸m往）明现在水位扁（殊m核）黄水位降深泻（放m被）部观测时间拉程团潮嫂村抱含茄水愧单蹈元趁GC爱1检43.93彻-11谜.傅2偷0瓣55.13壳1999.1粉1.凭0救8蜘GC施2夜42.14遇-15.61劈57.75科2000.0终3.29泊GC沫3椅37.38赌29.19腹8.19县1999.0慌4.08还GC文4理37.57坟-15卵.52安53.09给2000.0夜3.29积GC哈5长34.11茫-3.93责38.04拖2000.0哭3.29晒CK555登41.50责-15.57王57.07躲2000.0壮3.29售CK352疑40.50叔-16.47嗓56.97寒2000.0解3.29驼鹞子山含水耽单强元链GC艘6锯39.75表40.78(厅承常压捉)舌高出地表刷1.03阔2000.0标3.29城GC箱7棵37.08解39.08(纠承亮压随)剩高出地表只2.00钥2000.0旗3.29督SK6宴24.31国23.54直0.77其1999.0纱5.31庙SK9择33.84病39.93(避承僵压齿)束高出地表烧6.09渠1999.0起8.28专上述数据清楚高地表明，鹞子差山含水单元与御XX舒村含水单元之谢间，由于基底庭花岗岩的隆起樱和岩浆的不断演穿插作用质,年XX络村含水单元与场鹞子山含水单判元之间的水力签联系极其微弱康。摩二者树之间的分界线蔽，位于职工医保院附近、地表弦大理岩尖灭处慕。概⑶汪鹞子山含水单免元与塔桥庙含泰水单元之间水第力联系牌这两个含水单花元挪以晌F谁15四断层为分界线节，扯F研15灌断层以东为鹞西子山含水单元悬，以西为塔桥据庙含水单元。耻塔桥庙含水单监元规模较大，析地表上略呈矩研形，多为第四糕系松散堆积物弄所覆盖，属中逃型半封闭式自欠流斜地含水构趁造。深SK历5阀孔位于该含水锣构造内，钻孔旦揭露的大理岩贤在鉴-58您.58m移标高以上岩溶文裂隙较发育，锄地下水水位一课般黎在阳25指m艘标高左右，水盲力坡度平缓驴。旱SK容5讯孔抽水时，影返响半径槽在稍400格m勉以外，最大水庭位降校深随19寸.8m较，抽水时店间酷48闲5肆小时劲（寨2鸟0亚天），停抽后年水位恢复较快次，分于闪42各3部小时竭（蛇17腹.5途天）达到天然吩水位。这说明玉该含水单元地控下水储量较为腹丰富，属中等仅富水性。呜这次抽水鹞子抵山含水带内的浮各钻孔水位没榆有变化，而位赞于鹞子山含水虚带内傲的摘SK庭1滴孔抽水时，塔愤桥庙含水带内块的观测孔水位渣也没有变化，软由此可见这两防个含水单元之使间没有水力联什系种。办F仔15便断层构成鹞子耳山含水单元的初西部边界。午3怀宪东区疏干排水翅地表变形总结泛3.眼1艰向主要构造的水笼文地质特征述XX抗南、北断层是淘东区矿体开采洋范围内最主要答的断层，其导疤水性表现形式蜻有如下特点：嫁①跳巷道在下盘花餐岗岩中掘进时他，有少量的滴后水现象，局部诱地段有构造裂交隙水涌出，涌佛水量一般多政为虏2森0嗓～普30m蹄3拣/绳h然，历时一个月沫左右，最后转尝为滴水。断②叛巷道由矿体下似盘进入矿体鸽前帜5利m泼，遇到矽卡岩甜时，一般岩性笋破碎，涌水量瘦多骆为普5柳～须10m罗3较/全h避，局部地段可扩达规20m忌3祖/瓶h揭，涌麦水拦1柄0煮天左右转为滴费水。堡③恳巷道由下盘直岛接进入矿体，和涌水量一般悔为骆4前0始～陷50m翻3倒/且h尸，持捞续恳2慨0宴天左右转为滴裕水，特殊地段姑涌水可持续几敢年之久。紧东区次一级的缘小构造非常发江育。通过汤对作-150载m技水平爬、看-220晶m锻水平抬和拆-290闲m遥水平的裂隙调诱查统计，共见链到次级小断动层唉6咳7躺条，多以压性好和压扭性为主咐，分属于不同愧的构造体系。宏这些小断层本熊身均为非富水波断层，但断层身两侧的破碎带略又大多具有导币水性。裤这些小断层的文导水性对采场抬涌水的影响也院比较明显，井如深F撑65公断层，佩在陵-220糕m徐水姥平胁1页7矛穿筋、戒1温8说穿巷道掘进过偿程中都发生了练较大的突水，伪涌水量最大可公达爽1512m唱3竿/巷d警。趟-290护m庆水弄平耗1啄7产穿巷道掘进过北程中也发生了住较大的涌水，能从大理岩垂直哥分带规律上看仪，这些涌水点棋所处的标高已唉经低于裂隙岩搏溶含水带的下领限，其产生较俭大涌水的原因写，就是因波为议F止65劈断层两侧破碎唤带具有较好的狭导水性，直接涝沟通了上部大头理岩强含水带堆。掘3.2悼律岩溶发育规律问从钻孔和巷道拴所揭露的资料内上看，大理岩栗与花岗岩接触出带附近裂隙发您育，岩性破碎曲，岩溶发育。凶大理岩的岩溶耗一般分布在距溪花岗岩镜体发120砍m微以内，主要发碧育杰在捞-150皂m透标高以上。而辜距花岗岩箱体盒100咐m烂、标专高金-50范m挑以上溶蚀现象宣尤为发育，所邀见溶洞个数占容总数篮的正60蛾%贯以上浪。血0挑m阁标高以上的溶撤洞多被粘土和哗亚粘土所充填度，含水性和透尖水性很差这，市-150吃m技标高以下岩溶聋已不发育。茄大理岩岩溶的虚空间分布、岩盈溶发育程度，诞决定了岩溶裂颗隙综合含水带捉具有非均质、圾各向异性的性曾质。如前所述制，平面上靠近率北侧花岗岩接誉触带附近，岩队溶裂隙发育，僚富水性强，愈夸往南愈弱；剖海面上浅部的溶含蚀程度较深部财强丛，或-150泉m袭标高以下溶蚀苏程度显著减弱脚。祝3.3婆痛东区疏干地表遣变形何总结偶3.重3怖.维1干醋地表变形的规怕模和范围备195刮8嗽年携9逝月东区开始基酬建鞋，浪196爸0晕年建成主井、屿副井佛及叉2注5烤、血-1页0虚、搞-8距0转、急-15舱0挠米满水平运输巷和扎部分穿脉矩，早196辩2炕年鞭2恋月停建闻，创196奏5胞年杰4思月恢复建设芒，萍196削9役年字1阁1排月正式建成投闪产。绣在矿山建设和源开采过程中，盯随着采矿工程级对含水带的不梢断揭露，地下大水水位持续下妥降，由此产生椒一系列的疏干紧地表塌陷变形稼。按其塌陷时辜间、塌陷特征专可大致划分为挽三个时期：疫⑴斤196巷1途～孙1967.抱9井，此时地表塌兔陷的特点是塌峡陷过程长，塌估坑少，规模小刚。究其原因是五地下水涌水点禁不集中，突水旨量小，此期塌奇坑占塌坑总陕数惰38.替4酸％。吗⑵太196米7旋～悬1968.常2缠，此期由于地办下水突水量大拦，地下水位急浅剧下降，所形爬成的塌坑具有爸突发性，塌陷浓历时短，塌点断多规模大，塌轧坑占总推数裁46.吉2利％。穴196按7则年跳9仪月我，择-150邻m塌水岂平缘1仙6搬号穿脉蕉（判7慢勘探线附近）紫掘进到大理岩欧中时，几条沿血接触带方向延更伸的大开口裂犹隙（成约足20c吨m勾宽），突然发辆生涌水，突水泛前坑道正常排以水量软为悼1130m亿3船/答d湖，突水后排水愧量猛增直到碧5700m耀3兆/脆d忽。此即时液CK19较3壮号孔地下水水碌位嫂从将14壁.5m自突降蛛至帽-5数4.47飘m爱（降骡幅辜68以.97睬m作），同时，地辞表大理岩分布偷地带，东起细栽王冲，西至杨晒家液进木1700蝴m堂长的范围内，砍发生塌役坑汁1础1因个队和汗3滥处闭合开裂（申见厅表忍3锻—稼2爷）。塌坑在平朝面上呈圆形或遭椭圆形，剖面顷上呈漏斗状、祸碟状，直径最情大援的派35改m晒，一丸般哥7抹～职12恐m阶，蛮深健2哈～悲8短m培。塌坑周边普维遍出现弧型开叮裂，隙团宽勇5旅～盘10c伤m呆。原杨家进民往房左及柱60恐9盐队岩心库位于社环行开裂所包越围的沉降区内承，房屋普遍下制沉胜10c惜m狭左右。雕⑶遥1968.氏3燕～约1969.脾7砍，此期间塌坑传的塌陷速度、不规模、点数均铁较上述两个阶转段显著减弱，疑究其原因为，傲突水点多被堵同死，突水量减苍小，地下水位蜻下降缓慢所至傅，塌坑数占总丹数晴的危15.列4喷％。幕盟鸽塌陷规律用根据东区疏干冰地表塌陷变形特的实际资料，互可以看出岩溶麻疏干塌陷变形叶有以下几方面塑规律：院⑴镰疏干型塌陷的犯分布呈条带状界，与大理岩强切含水带的分布蜓一致。倒大理岩内岩溶营裂隙发育，地掏下水沿大理岩宽带的顺层活动堡通畅卷，聚196食7枣年呈-150绘m愉水涛平计1瞒6甚号穿脉巷道掘岔进突水时，很兆短时间内大理据岩带中都有地隙面塌坑产生，砍东边细王冲距肠坑道突水中盼心巴1250昼m逝，产生一个直垦径渡20疼m津的塌坑；西边异杨家宅进章2舌3旗～层3怕5傍线距突水中心攻较近，有房屋净下沉、地表开闭裂现象发生。展东区地表疏干妥塌陷坑及裂隙悲环形变形区均杂发生在大理岩时与花岗岩接触呀带靠大理岩一赔侧，且不同时裳期的塌坑连线饭与大理岩走向蛇一致，偏呈帖NW圾W剪向。脊创叛⑵旨疏干型塌陷的肥分布具有不均索匀性落疏干型岩溶塌侧陷主要受大理腹岩岩溶发育程婚度、埋藏深度同和地下水位下蜡降速度有关厌。异0瞎～胸1满1很线罪、妻2膛3退～乏2圈5柜线大理岩集中弄发育，分布较籍浅，距疏干中押心近，地面上召塌坑就成群产菠生，且规模也剧很大，其它地我段地表塌陷就叫很少。层大理岩与花岗奔岩接触带附近蝇，位于山岭斜按坡向沟谷过渡虫的边缘，是松辩散层孔隙水和喘基岩风化零裂隙水的下渗等补给带，因此冬大理岩被剧烈阅溶蚀，所以近蚀接触带一侧塌柱陷产生多，远蛾离接触带塌坑浩出现小。帽聚XX必铁矿东区疏干伙地表塌坑，均很发生在大理岩默被第四系直接盐覆盖且第四系语地层较薄、地怎势低洼、地下号水位埋深浅并粘全部位于第四轰系地层内的地停段。塌坑全部民位于坑内排水揭所形成的地下萝水降落漏斗范挨围内。蚁当巷道地下水网突水量较大时荐，地表形成塌炎陷范围广、历收时短、数量多蛾，反之当突水苦量较小时，产态生塌陷的范围宣小，历时长，粗数量少。妄⑶宿疏干型塌陷形送成时间具有可帅预测性栋大多数塌坑形奋成于坑道突水温后的短时间内填，最长不过数比天。蔽织浴疏干塌陷机落理燥扩决定疏干后地石表是否产生塌劈陷变形的因素懂，主要有以下喷几个方面：码⑴巧取决于第四系菠松散层和大理眼岩的空间相互鸡关系捞所有地表产生窄塌陷变形的位图置，地层结构香上全部为强含辅水带上直接覆燕盖厚度不大的灌第四系松散层斧和软弱基岩层略。璃第四系松散覆染盖层以下具有织含水层，特别必是具有含水丰另富、渗透性良无好，迳流活动锻通畅的强含水消带存在，是产街生疏干地表塌屑陷变形的先决执条件。其中大恼理岩浅部岩溶罗裂隙的发育程率度、埋藏深度怠和充填情况是宾最重要的客观雾条件。栏肢斯⑵强取决于第四系拌松散层的岩性若、厚度及组合苍结构特征：羞岩溶塌陷多沿楼着花岗岩与大摆理岩接触带出涛现，这于该段映特殊的地质条泻件密切相关。衣该段地貌上多语为坡麓地段，霸因此第四系厚辟度很薄，岩性迟多为洪积粉土基或粉质粘土以名及残坡积碎石毯、砂层所组成岔的双层或多层愈结构。上层多微由透水性差的其粉土组成，厚犯３～７饮m令；下层为厚度船３～７析m贝的中粗砂夹碎佛石层及基岩风紫化碎屑等组成春，结构松散容顽易流失。当第卵四系地层下伏射的大理岩溶洞拐内，地下水迳尘流过程中，由片于水流流速的舅不断潜蚀搬运座作用，掏空了亏溶洞内的充填染物，进而使松钻散的覆盖层沿克被掏空的溶洞否流失，当上层岗粉土（粉质粘艳土）厚度较薄叨而不能形成自幼然拱时，则向徐下塌落引起地艘表塌陷。垃⑶晶取决于上覆盖健层与下伏含水捧层之间的水力诊联系拢⑷奋取决于地下水微动力条件是否远发生变化胀东区原始地下猫水位较浅，其躬埋深处于第四宝系覆盖层以内裤。自然条件下肾地下水位动态圈变幅在童３毫m料左右，变化于偷大理岩和第四滨系覆盖层接触毕面附近。由于衡地下水位自然竖动态变化的垂岭直波动，对第森四系产生一定逗的潜蚀，致使袭在接触面附近塌盖层中形成小姓规模的空洞，泛为地下水疏干的的产生塌陷创搏造了有利条件付。逐随着采矿活动帆对地下水的不滩断疏干，致使敬矿区地下水位乒急剧下降，形买成水力坡度很平陡的降落漏斗座，加大了地下圾水的径流速度银。当地下水位燥急剧下降到第者四系盖层以下舍时，加强了对壁岩溶裂隙充填怨物的机械搬运内和潜蚀能力，步再则，由于地棒下水位下降，裹使第四系的液巡化流失作用得饺到加强，水的夕浮托力突然消步失而使上覆土畜层的平衡状态奶得到破坏，产夹生地表塌陷。忧总之，当地下滚水疏干速度越兼快时，上述三克种作用的某一娱种或其综合作畏用就愈强，地翻表塌陷开缝就冰愈剧，否则反命之。缘4搜斩西区矿床疏干订地下水渗流场剪模拟计算百4推.宾1呼凶西区水文地质皂条件综合分析鱼⑴按第四系地层的惊水文地质性质碎区内第四系地锄层主要分布于蚕洼地、冲沟、妙山坡和山麓等演地带，其成因尤类型有残积、在坡积和冲洪积诞。岩性多为棕们黄色～褐黄色清粘土、粉质粘林土，其间不同懒程度地夹有各并类岩石碎块和浪砾石。局部地蹈段第四系下部牢为砂砾石层，过呈透镜状分布帜，规模不大。更第四系地层不做整合于各类岩些石之上，厚度兵分布不均，一环般沾为纯5袋～覆12里m采，局部可垄达胳1厦5旗～裤20已m均，选厂等工业纠场地范围内，景地表普遍有一传层人工填土，稀岩性较为杂乱厦，厚贤度败1竭～晋7们m申不等。甩⑵斗风化岩层的水议文地质性质不矿区范围内，强岩石表面普遍如有不同程度风漏化，致使岩体搭的完整性受到参破坏，分解成剩碎块、碎片或昌进一步分解成谈细碎的砂粒、谷粉粒，甚至呈蛾粘粒状。①全风化带羊带内岩石的最稻大特征是有明纱显的褐色现象时及绝大部分已阶成土状，由此挨也改变了岩石平的结构，大大阀降低了岩石的折物理力学性质米。挡该层浸水后易辨膨胀崩解，具邻可塑性，渗透过性能很差，局漆部变为较好的悦隔水层。发育剩厚度由于岩性席不同变化较大损，花岗岩全风妙化深度一般变在责1境～印3喝m翻；大理疫岩斯2闯5辉～宅35圾m萝，个别地段可同达反40挑m晋；闪长好岩雕5恭～旬8惜m雨；砂页夫岩淋3仓～挽8古m士；含矿矽卡岩让为俯2各5椒～凯35照m绝。②半风化带厅位于全风化带尼下部，一般厚兼度吵1桐0陡～苍15锻m羡，局部可霜达害20娱m象。岩石的结构度、性质稍有改粘变，岩石中裂往隙发育，多被必粉质粘土和砂近充填，其富水候性和渗透性仍沫然较弱，岩石幸物理力学性质产明显改变，强尽度降低。与⑶雷浅部大理岩的味水文地质性质悠根据蝇地质资料，大透理岩的风化程浓度颠以丢⑩兄勘探线为界，晶西侧风化程度馅较弱，属半风接化状态，岩石莫虽然破碎，但唱仍然保持大理鹿岩原状，风化激厚度涝在暮1狼5袍～跌25m危之间。抽水试袋验资料表明，菊单位涌水够量滔q=和0勤.129敌L颤/排s.m铜，渗透系蜂数蔑k=胜0蝇.52m狐/d卖。驱⑩杆勘探线以东，养大理岩风化强迟烈但厚度较小冶，全风化层厚算度一般多同为碑5负m曾以内，岩心大膀部分呈泥状或魂砂状。钻进过调程中冲洗液漏斑失微弱。宵经漂K140谈4牌号孔抽水试验尽，单位涌水谱量佣q=0赠.1锁1汪9温L/毁s.m查，渗透系撇数催k=0激.农36柜m/d蛙。由于该段岩忙石结构已被改泳变，再加上溶菊洞裂隙充填率们高丽达黄100严%演，致使地下水疑径流活动受到勇阻碍。这一点搞对岩溶塌陷工涝程地质条件来墓说是非常有利扒的，它的存在抓可以保证，在骤矿区疏干放水雕、地下水水位僵下降时，第四瑞系土层物质不唤易被潜蚀，地杜表不易产生塌柄陷。隔0基m休标高以上大理膜岩溶洞率胞为翻9被.7捡%维，洞高多测在唉1洞～琴2王m锐之间，最岸大泪6鞋.15姿m益。岩溶沿层面屯发育，绝大部丢分被粉土或粉匪质粘土所充填歇，充填率可少达嚷95谅%档以上。由于岩欠溶充填率很高图，造成了区木内妄0续m甲标高以上地下仪水不丰富，径激流循环条件差悔。这给矿区的坐疏干排水创造驻了有利的条件含。如根据地下水温季度示踪法和同痕位素示踪法测泡定，自然状态腿下地下水流向屿为阵NW破W棒流耕向馋SE骨E才，以顺层运动荷为主。献⑷峡闪长岩风化带惭的水文地质性容质备矿区范围内，蛛闪长岩超覆于导大理岩之上，站岩体中的裂隙秘一般不含水或猴含少量的水，赤可视为相对隔恶水层。选矿厂谦附近巩（少76旅0荒队的重点勘察驱区），闪长岩罪浅部剥蚀强烈符，风化裂隙发讨育，厚度较小拜，其所含的风预化裂隙水与大歌理岩的溶隙水昨有直接的水力唉联系，属同一香含水体。当矿耻床疏干时，其芳上覆的第四系拢土层，将因水节压力的减小而负产生压缩变形诉现象。专⑸呆花岗岩风化带丈的水文地质性佩质黎花岗岩体，位直于工作区北侧静，分布在大理欺岩下盘。浅部住含有微弱的风散化裂隙水，与饼大理岩中的地楚下水无直接的扒水力联系。音⑹通西区地下水流妖场现状速根据地质资料睁，自然状态下呀矿区地下水水蝴位标高一般多符在卫41岸m笨左右，总的趋习势是北高南低情，与地形高低双走向一致。地搬下水流向从北菠西西到南东东惠，多具有承压宵性质。僚199眨6锯年惭1锡1毫月惧1熊5宗日掘进西城区有-36捎0翅沿脉巷道时，岂掌子面发生突绑然涌水，涌水剃量看为慨47m婆3迅/付h绸（巡1128渗m离3送/d汤）结。洁199柔8曲年丹3案月烂2瞧6翁日掘进苦至趣2俊3塘线暴2阿2突号硐室时，再饮次发生涌水，筹涌水量辈为场13零.6宅m浊3贩/搬h气（牵326驶.摘4务m扰3械/d采）。臣坑内这些出水婚点皆位于隔水狗层中，远离矿池体上部强含水愤带，主要是一廊些沟通上部含碑水带的断裂裂腾隙，其过水能粉力受裂隙发育枯规模的限制相剩对较弱。三年逗多的巷道涌水师，致使啦XX酿村含水带内的白地下水水位下蜜降了近游60m世。原始的地下蜓水径流条件发标生了变化，形读成一个以采场讯巷道为中心的颈降落漏斗。当走矿床疏干开始朝后，地下水的古径流排泄条件达将进一步发生刚了变化，采矿晃场成为其主要掩的排泄场所。脑各观测孔的水士位情况如锐表累4赢—赔1慎所示。翼够座佳西区地下水水耀位一览表询糠省表膜4炼—堆1滔观测孔号任原始水位标高孟（闲m证）顾1998.0同8.18应标高鼻（轮m素）嘉1999.0揭8.10到标高增（期m呢）偿2000.0季7.25赤标高坊（歉m胃）汉备蛮太穗注凝GC碑1赔43.93撞5帝.页90侦-9.11镰/辈选厂大井以东狮GC前2坡42.14陈5.32驴-9.05六-驾18.40份选厂大井以东中GC盗3姨37.38炎32.13危29.19(象4批月秧)尾/轮选厂大井以东剃GC首4换37.57社6.42歪-9枝.郊01咬-18.36蕉选厂大井以东丸GC贵5左34.11学17.31券3.13踢-7.16结选厂大井以西闸GC吴6屿39.75狼41.64墙41.81雁40.79抹鹞子山含水带别GC盈7鹰37.08角39.08辆40.32财39.48堪鹞子山含水带东CK555坊41躺.82党/絮-9.11厘-18.35抄选厂大井以东杠CK352加41.62翻/谢-9.71粪-19.77品选厂大井以东恐SK6岁24.18请/俯24.82年23.78甚塔桥庙含水带火SK9薄36.65披/粘39.92(垮承谈压无)找/叉鹞子山含水带陵注：醉GC购1贞～狂GC搂7洽的原始水位观肯测时间牧为犬199骡5析年免，伯CK35影2报、舒CK55怜5袖、才sk6本、圈SK篇9仪原始水位的观炊测时间号为证198攻2息年。基从上表的观测域数据可以清楚报地看出，由于液岩溶发育的非苹均质各向异性棵，西区地下水监渗流场明显的艰分为三个性质湿不同的含水带惩，各带的地下蒸水径流条件因逃岩溶透水性的枝强弱有很大的蜻不同。链职工医院附近饲的鹞子山含水轰带，地下水水乖位没有变化，震这也进一步证迷明了鹞子山含白水带与贿XX芬村含水带之间涂的水力联系极塔其微弱；选矿岛厂浓缩池以东特地段歉（煌5段9匹勘探线辰到便3胖5搏勘探线），岩它层渗透性强络（蓝k=柿9恨.3站m坝/叉d古），渗流场水餐力坡度平缓（卡I=0.15情‰给），基本上属阵于平盘等幅下任降。地下水水策位实际下降速尿度近两年一直阵保持在饶4酿.5寺cm少/乓d敢左右，渗流速油度为案0.掘14cm赌/阶d与；选矿厂浓缩钩池以西到职工朗医院这一段，送含水层渗透性饰明显减弱，渗亏流场水力坡度姥加大（延I=冤41吗.升8个‰脚），地下水水低位下降速度减稀缓，音实际值排在犹2息.雪9cm营/冈d彩左右，渗流速优度则增加到少3旷.礼2cm边/也d芒。歉4将.3哥葡地下水渗流场湖模拟分析也地下水渗泳流场模拟分析谷的目的就是根膜据矿区疏干设桌计所确定的原满则，预测在放鞋水过程中疏干圾水量、疏干时今间和地下水水哥位的时空变化齐情况。述从前面的矿区层水文地质条件心分析资料上可零以看出，幸XX骨铁矿西区岩溶腰含水层位于一纵个四周皆为隔抹水边界，并且用补给不足、径衔流不畅的封闭璃式含水系统中馆。含水层的非王均质各向异性局特征也比较突合出。采用常规狡的数学方法难们以准确地模拟索矿区地下水的孕运动规律，根圾据国内其它矿怕山岩溶水文地裙质计算经验抽，纷“哑B飘T佣”伴有限单元法是拔解决这类水文肚地质问题的最稻有效手段。争有限单元法是辰以能量守恒原必理为其物理基理础来求解地下足水非稳定流运颂动方程。根据始变分原理，应朋用泛函求极值蓝与欧拉方程的津等价性，将偏敲微分方程的定砌解问题转变为搭求泛函的极值瓜问题，然后对异定解区进行剖言分和插值，转阻化为常系数线锣性常微分方程冠组的初值问题过，并用积分方友法将常微分方处程组转化为多警元线性代数方脉程组，最后迭掉代求解。吃4.3.牵1使瞒研究区水文地干质模型迷研究区东皱起妹3毕3隆勘探线西毛至咱F翻15顾断层，南以闪钱长岩为界，北赵到花岗岩隔水轧体，总面积窃0.53km位2挺。冰计算区西部历以赚F屠15郑断层为隔水边寸界，北部花岗仔岩和东陵部胸3哗3战勘探线按隔水蕉边界处理，南镇部闪长岩和角絮页岩按二类弱孩透水边界考虑亏。写底部边界考虑荐到负-150圈m畏水平（疏干工别程所在水平）讨。顶部边界分督不同区域，鱼有障“碍天慧窗垃”开地段（第四系萝砂砾石层与大费理岩直接接触辣）考虑大气降滑雨的入渗补给传，其它地段按宗越流补给处理朵。封计算区内部结擦构为非均质各睛向同性的潜水桨含水层（初始箭状态为承压水捧），局部可视亭为均质含水层怜。楚4.3.荣2古地下水运动的愧数学模型及其驰解法愚数值计算的最界大优点就是采滤用以坐标数据隐表示的与状态本空间有关的分莲布参数系统惧来介“算逼寇真瞧”赌复杂的实际系歼统，用求解近挽似值逐渐逼近啊准确值，以克与服解析解在处桨理实际问题时然过分的理想化楚要求带来的种茶种殊“蛙失肚真彩”根。拐运用有限单元掌法模拟在疏干序条件下矿区地探下水系统的运籍动规律时，首去先是根据矿区夜的具体水文地肢质条件建立适卡宜的数学模型狠，并根据矿区辜的各种水文地弃质资料（水位栗观测资料、抽盘水试验资料、幼降雨资料等）绢反演推求各项懒水文地质参数命，然后根据矿闷区开采条件和炸疏干工程的布茫置及疏干方案喇，推求不同疏讨干水量条件下刑的水位降深和株疏干时间，模距拟出降落漏斗捧的时空发展过层程。股岩溶地下水系磨统具有赋存状裂态复杂（集中鞭管道状或分散不网络状），径鼻流通畅，流态串多变的特点。揪地下水在其中峰运动的规律是疫非常复杂的。崖根巩据锐5.滥4弯节的统计资料盯，竹XX搁西区强含水带证的岩溶含水介僚质空间基本上掌以溶隙网络为蛮主，因此地下羡水的运动规律紫可以按层流理暗论进行描述。怒根据上节所述药水文地质模型望，应用水均衡恭原畏理奉,慨描述在非均质煌各向异性介质唱中运移的地下敌水二维非稳定福流方程如钟下券:既利用变分原理掠把上面的地下住水偏微分方程含的定解问题转秧变为求整个计彻算区泛什函绍J槽（猾H惊）的极小值问宇题。项这里的泛肆函工J稠（灾H碰）就是地下水互渗流计算区的歌总势能，其表变达式为：挎备攻替上述变分问题派的求解，采用柜分割近似原理奔把渗流计算区峡（铲Ω悠）剖分为有限漆个三角形，在厅离散化的每个配单元节点上构梯成辫H裂（贯x,y纷）的插值函数景。于是求整个对计算区泛罢函盗J检（问H挖）极小值问题锅转化为求多元燃函责数双J抛（声H有）欺=银J惭（柔H占1兰，促H真2勿，末H餐3袄，范……样H桑n奇）的极小值问挤题，最终归结价为解线性代数鱼方程组。贡边界上的水头但变化值读（夹u钉），采用下面幸公式计算：凯4.3.再3鸟计算区边界条伞件的确定糊边界条件推的概化包括边犹界几何特征、瓶边界的水力性颠质及其变化规挨律。数值法计胆算对边界条件食有较强的刻画孙能力，它可以惜较真实地模拟圾边界复杂地几文何形态，较好赶地描述边界的沈水力特征。另调外，通过采忙用棚“辣B要T励”缘法，可以处理帆解析法计算无邪能为力的不确龄定边界问题。星对含水层空间零形态的刻画，厦主要通过编制像含水层顶底板偷标高等值线图英，以线性插值鹊方法给出剖分萌后任一节点（皂数学模型的离用散点）空间位恢置上的含水层荒厚度值，以反殃映经过勘探控咱制的含水层厚秆度变化规律。眠根据炎XX斥铁矿西区的基足本水文地质条咱件，计算区各蹲边界处理如下弹：流场模拟计骂算时，鹞子山闯含水单元与栋XX紧村含水单元统您一考虑，其西伐部施以朗F患15幻断层为隔水边榜界，北部花岗之岩和东妈部弹3貌3句勘探线按隔水妻边界处理，南眉部闪长岩处理波成二类弱透水扎边界。荒目前西这区秧1气0根个观测孔所取管得的丛近绘4娃年的水位观测互资料，展示出疼矿区地下水渗泻流场的分布及献变化规律，也浅是含水系统各偏种条件及参数银的综合反映。弱利用前已述及途的数学模型进眠行参数拟合。慰本次求参狸以可199涂6忆年特1骂1爪月为始点，其其地下水水位按菠原始水位处理针，截止时间附为疑200车0偶年股7罢月组2扣5秧，水位以各观戚测孔的观测水杀位为基准。计晕算中将边界交肺换量、垂向上昨降雨入渗量一洲起参加调试。判计算的时间步训长开始时取之0.25组d赔，逐渐增大，略最大步长裁为趟5突天，共趴计零42早5鉴个时段。桑岩溶含水层介质非常重要贯的一个特点就衡是水文地质参霸数的非均质各愤向异性。根据潮各钻孔所揭露拼的地质资料及拢水文地质资料艇，平面上将计缎算区在渗透性航上分拌为版4匹个亚区，源即腥Ⅰ祝区为矿床开采测范围藏；钩Ⅱ助区主要疤为要GC给4荐孔附近的弱透繁水带鸟；奸Ⅲ燕区为鹞子山含武水单元与释XX哗村含水单元的裙过渡段蜓；捕Ⅳ唯区为鹞子山含新水单元。在参陵数模拟计算中暂，每个参数分狸区都有观测孔阀控制，经过反环复调试计算，呜大部分观测孔锁的相对误差均线满足要求。欧渗透系数的初输始值以钻孔抽渡水试验数据基吉准。经过调参模拟合计算后，材各亚区的渗透温系数值见表饲4槽—面2雪。海水重文地质参数分器区塘表亭姑恼筐下耳私兼表中4可—凑3爪参数分区克位续书沫置勿渗透系数（券m/d并）肆弹性给水度集给水度姻Kx香Ky夕U奔*泛u乒第一区配5沾5断～驱3目3殖勘探线岗10扛.版45奸7.64惜0.0004暑8赛0.065险第二区吩GC训4伏孔附近裹1累.池4导1号1.06诉0.0001鸭4争0.036饥第三区踩鹞子山～晒XX黑村之间的过渡等段仁0.0黎0唯54咐0.0锣0碰46眨0.0000驶6秩0.009标第四区熊鹞子山含水单屯元胖0.15巨0.12海0.0001鱼1永0.021浅初始状态下计是算区含水层的务性质为承压水木含水层。目前多中心区的地下弦水水位已经下吓降撤到嘴—娱20芒m吨左右，低于含须水层的顶板标狡高。因此研究拐区内，局部地弟下水的性质已贫经转为潜水。劈关于这一点，棉在预测过程中蚂导水系数按如产下方式处理：滤当节点水邀位缺H羊i听高于含水层顶骑板标息高餐MD盟i莫时，导水系者数泽T呀i付不随水位的变追动而变化；当屠节点水选位岗H发i被低于含水层顶心板标朱高档MD姿i殖，地下水处于顽无压状态时，抗导水系木数桃T巷i刚随着水位的变西动而变化，即密：写闲苹T=T汤i遣/告（钳MD境i圆-MB拢i要）炊·秤（恐H埋i程-Mb枣i泪）酱式斥中嘱MB本i偷表示含水层的功底板标高。坝当站H汤i匀≤遭MB陪i智时废，蹄T死i握值取零值，表科示该节点的一叙个小邻域已被脉疏干。当计算伍水平位松H虹i五＞溜MD障i那时弹性给水度似取用承压水弹兽性给水度，反恭之，则取用无问压含水层的导尝水系数。镰各计算点含水禾层的底板标高厌最低取至疏干减水平易（篇—礼150谁m攻水平），顶板锡标高则从地质连剖面图上插值闭量取。初始水呆位标高疤从踏199妄5慨年以前的矿区辩地下水等水位美线上通过插值姨取得。流场模总拟计算过彻程时，初始地践下水水位资料灵以简200昂0欠年汁7续月市2炊5按日助的各观测孔地巩下水水位观测算资料为基准，核边界上的流量桑的变化则按反被演求参的计算借结果取值。拟壮合计算结果见袍表就4沉—胸3磁。专港倍巾参数拟合计算盗结果表静遵镇毅筑表那4撕—貌3即计算点悔钻孔号晚计算水位标芽高莲猴吸（吴m挖）赶实测水位标葬高妨素（及m咽）看计算误差（识m帝）湾144布GC蛇1屑-18.47桑-蛛9.19葡/档135绢GC减2赢-18.29振-都18.40饶-0.11骤/阀6嫁‰吓124犁GC肉3络22.94匠29.19歪/唐117罪GC多4详-18.44嫁-18.36理0.8/4.劲3%研113拒GC肃5宫-6.98贺-7.16水-0.18/撒2.5%颂101揪GC幕6耍40.67蚕40.79还-0.12/滩3斥‰厌88汉GC誓7仅39.26现39.48秆-0.22/承6伴‰档89膊SK9袭40.41绍39邮.92裳0.49/1顺.2%秃123睡CK555系-18.44六-18.35岸0.09/盏5坝‰犬139齿CK352耻-20.21瞎-19.77沃0.44/2鼠.2%舟若从上面的计算特结果可以看出晃，本次拟合计条算所选用的数患学模型对矿区行地下水系统运先移规律的模拟于精度较高禾，耀1瓜0毁个节点的拟合阁计算值与观测形值之间的误差允平均罩为泄5脏%复，因此所选取善的分区参数和症数学模型可以涉满足地下水渗辽流场疏干预测即的要求。勉4.3.租4糠志不同条件下的鄙疏干模拟计算者在有限单追元法模拟计算聋过程中，我们惊把矿床开采界老限范围内的地胡段处理成带面鼓状井的三角形鹿单元，放水孔御的放水量也就薄概化成为面状碍井的涌水量。申疏干最低标高忧为螺-150愁m月水平，分别按索不同的放水强柱度进行了分析病计算，具体的塞计算结果见表停4驳—爆4乖、表讽4月—倡5争。映栗矿床疏干计算舅结果表委暑站狂4踩—省4斧疏干时间爆1员年卷1.绕5仇年潮2币年宗备蹦概现注戚疏干水蒜量秧(脏m凤3牛/d)臣6唤138漏5079饼4553据计算时最大放仁水能力按目前完已设计的疏干顾工程考虑。牵地下水的平均谎径流速稠度煮(屑m/d)岸0.017质0.011成0.008掘水位平均下降涌速瘦度茅(辫m)比0.36药0.23霉0.18顶疏斯干赏-150飞m典水平水量计算紫结果蛾表厕脚孩据呜炮呜这葱表于4欲—菠5减南部闪长岩边将界侧向补给庆量疾(判m山3蜜/d)雷鹞子山含水带斩侧向动流屠量些(锡m复3宝/d)狂动流馅量暖(工m野3浪/d)滔疏干影响范围手内静储脑量盲(m绝3央)末984识513描2967久115754如4涌从计算结果可凡以看出，由于敏职工医院附近阀弱透水带的存彼在，鹞子山含忆水带与坚XX偷村含水带之间拐的水力联系比惯较弱。在公XX扮村含水带疏干炕的条件下，从双鹞子山含水带趟进入够XX盟村含水带的地韵下水量最大值驼为仿513m阿3车/雅d胜，与该含水带忆自然条件下的吹地下径流量相诵当。未来矿床刷疏干所产生的艳降落漏斗，对柴鹞子山含水带干影响不大。另息外，对蔽比血1殊年雕、葬1.吃5刊年睬和算2唤年的疏干结果南可以看出，由仆于矿区地下水薯位已由原来的毕40m服降至傲-20m盲、地下水动流魔量不大，不同球放水量对地下掌水渗流场的径傍流速度的影响钓很小。因此，增疏干时间由原吩来糟的秋2剥年减少挺为僚1似年。迅5茫西区疏干放水椒方案的确定落XX悲铁矿西区采用测坑内放水孔超睡前疏干方案处种理矿体顶板岩闯溶水。疏干工粥程布置在强含系水带的底板吩-150m换水平，主要梯由维6浇个放水硐室构互成，每个放水月硐室布岛置众4持个放水孔。目绵前疏干巷道和尿放水硐室已施弦工完毕，放水吼孔施工厚完叫2夹个，单孔出水谷量为镜60经l田/min辉。旋199双1谜年炭6扒月，鞍山冶金妇设计研究院做乌初步设计时，落所依据的基础丹水文地质资料眨如下：地下水陵水院位坐40期m赏，渗透系翅数锈k=9宪.3m/d候，静储随量王270186扬8辨m冤3吵。设计推荐的运疏干时间值为蚁2诞年，相应的疏塑干水量俘为格6289m在3彻/量d薪，折合成单孔证出水量辈为闪262m还3崇/亲d侦。悬目前矿区基本鞠水文地质条件绘和当初设计时倡相比，已发生瞎了很大变化。俗大理岩中的地吵下水位由当初喝的执40灿m窄下降到跟-眼2降0m所标高，远远低惊于第四系底板骤和大理岩的充耗填隔水带底板贷。愁随着西区地下风水水位的大幅俘度下降，地下胆含水系统的基晋本水文地质条册件得到了充分应的暴露。原地帽质报告中所怀弱疑的职工医院昼附近妥的贿“源阻水失体伙”妹得到了进一步辉的证实。以新胳施工设的姜GX服2遭孔为界，其东蔽面的款XX尘村含水带中地房下水水位大幅妹下降，西面鹞唐子山含水带中疏的地下水水位犬却基本上保持摔不变，二者之荷间的水位差以籍达马59m亦。逼5洽.1盘旧第四系地下水鞠与基岩地下水侮之间的相互关袋系斤岩溶地区因疏国干而引起的地罗表塌陷变形问纺题，主要与第饰四系地层的组考合情况及赋存代于其中的地下宪水运动情况有怠关。因此研究揭第四系地层结翼构和性质，以绳及在疏干状态镜下第四系地下蒸水系统和基岩稠地下水系统的违相互关系，是亲预测在疏干状疫态下地表能否树产生变形的关亩键所在。席5溉.1.1苦第四系地层的鸣分布情况古区内第四系地孩层主要分布于违洼地、冲沟、支山坡和山麓等展地带，其成因瓦类型主要为残楼积、坡积和冲佛洪积。叹5持.1.程2质第四系地层的酱水文地质性质笼第四系地层不弱整合分布于各讨类岩石之上。柴选厂等工业场暑地范围内，地脉表普遍有一层骡人工填土，岩率性较为杂乱，础厚析度附1翠～裂7卧m渗不等。尤岩溶地区的疏发干地表塌陷变乘形，主要与地蹦层的组合情况旗及地下水运动螺情况有关。往XX暴矿区的第四系季地层中普遍含昏有地下水。选蛙厂公路北侧以营及训XX喂大湾的北聚部饺(奋靠近公路附床近升)网，第四系地层棚以粉质粘土为国主，其内赋存窑的地下水为上漏层滞水，没有颤统一的地下水选水位，受大气欢降水和选厂渗筝漏水补给。目榆前在选矿公路醋的东段有一下卷降泉，出露标晨高为愤46.8m津，泉流弊量灭0连～果0顶.5L煌/s旷,攀其动态变化与计大气降水直接立相关，旱季干匪涸。夫XX泰大湾南部的第妨四系地下水具推有统一的地下应水水位。本次自研究工作期间扇，共在袭XX持大湾调查除了蔬2宅2瑞口民井，全部垄含有地下水，秃井水位埋深愁在徐1聪～陕3牲m制之间。诚5找.1.伴3耀第四系地下水恩与基岩地下水尸的相互关系压矿区基岩地下弓水水位目前已仍经降到费-20m喜以下，与其上招面的第四系地疼下水之间存在择近土50m勇（赤0.5mP珍a碧）的水位差。真另外，从四年么来各观测孔的福水位分析资料光可以看出，观艰测孔中地下水刑水位的动态变份化不受大气降领水的影响，由勺此可见，第四仅系地下水系统墓与基岩地下水斥系统之间存在运良好的隔水体雪，二者为相对软独立的含水系胸统。未来矿区犬疏干过程中，右第四系地下水半系统不会受到雾影响。嘉由于第四系地霉下水系统与基毁岩地下水系统壁之间存在良好触的隔水体，未朴来疏干过程中沙，第四系地层渔地下水与基岩恳地下水之间不什存在垂直方向伞上的水力交换袜，这就大大减冈少了第四系地戚层在疏干过程介中产生地表塌册陷的可能性。袖应该指出的是失，回XX自西区第四系地截下水系统虽然醒不会受到矿床康疏干的影响，思但当未来采矿享塌陷区形成以肃后，第四系地矛下水将会通过脆这个新的排泄嗓通道进入采场区，从而使西区傅第四系地下水窃被疏干，造成城地表产生一定侄程度沉降。按崇照《岩土工程局勘察规范》木（哀GB5002催1-9织4胖）中的粘性土狼及粉土计算公呜式计算，最大仔沉降量为柿63.5mm校。米5房.2接括疏干方案的确丰定督从前面的分析离计算结果上可疯以看到，筐XX秩铁矿西区在采翅取适当的安全皇防范措施基础款上，可以进行橡全面的疏干放仪水工作。库放水过程中要典密切观测各观燃测孔水位的变军化，总结其变缸化规律，用以溉指导放水工作每的顺利进行。头放水的同时，概要严密的监测奉西区地表沉降淹变形网的变化阻，发现问题要词及时处理，避苦免产生意外。遗6冶奔疏干排水地表停变形预测分析逐岩溶地区疏干民地表塌陷变形警，主要与地层貌的组合情况及缘地下水运动情汗况有关。根据歌前面研究所得帽出的结论，总欺结东区地表岩油溶塌陷变形的蒙规律，结合西秘区具体的地质部构造条件和水酬文地质工程地寒质条件，把与跳地表变形有关牺的诸如地层物律理力学性质、升厚度、矿坑排质水量、地下水皂运移速度、地感表水及降雨入茶渗强度等因素秃联系在一起综蝶合考虑，研究艺矿山在疏干条蓝件下，发生地丈表变形的位置魂及变形程度。亡6苹.1旷葵影响岩溶塌陷贴的动力因素讨矿坑排水所引脊起的岩溶地下重水活动，主要此表现为水位的现升降，流速、罩流量和水力坡范度的变化，它扮改变了岩溶地脸下水系统原始晓的水动力条件某。对于岩溶塌牢陷的发育，水月动力条件的变事化，是一种十附分敏感和活跃夕的动力因素，衰其作用主要有谅以下几种。犹6事.1.1住尤地下水位下降色所引起陵的禾“月失托增元重照”炭作用对地下水位的下筐降，使其对上条覆盖层的浮托杰力减小，从另塌一方面上来讲级又相当于使土弄体自重增加。桌这个值的大小旬主要取决于水量位下降幅度和监土体容重的变敬化：骗△处P燕=继（仓γ度-懂γ’安）欢△坡h橡对于不透水的逼粘性土，水位纹下降后，在毛机细作用高度范或围内其容重变误化很小。因此俯浮托力的减小翼值约等于水位相变化值，为其骑上限极值，即娱：△P=△h议对于透水性良闲好的砂性土，延水位下降后土屈体孔隙中的水过很快流失，因番此浮托力的减壮小值约为：眼漠△疏P救=婶（陶1-温n即）剖△漂h各式佳中桃n澡为土体的孔隙悦率。陡因此，浮托力查的减小值随土瓦体的岩性不同赶而变化于搭（昂1-扁n允）斧△岂h向和木△僵h远之间饶。悄“哥失托增钳重第”止作用使上覆盖赚层的稳定性降鲜低。杰XX之铁矿西区，经坝过局4延年的长时间小愧流量缓慢放水面，目前地下水神位已由原来的轿40m烤下降到睛-20m代。由于基岩顶朽板标高平均在疗30m帝以上，因此地桑下水水位早已拴脱离第四系地鱼层的底板，二寿者之间形成的解无水带已持续工相当长的时间荷，也就是说这羽种茂“省失托增席重烧”斯作用早已发生证并已经结束，戚目前正处于重禾新稳定平衡阶遍段。趟6电.1.2爬敏渗透潜蚀作用取疏干地下水水祸位的下降，使仓地下水的坡降付和流速增大，暮动水压力增强竹，从而对岩溶携洞穴通道中的看松散充填物和吸覆盖层产生侧校向侵蚀、冲刷鲁和掏空作用。狼其结果，岩溶着洞穴充填物被嗓搬运带走，在亿覆盖层底部的策洞穴开口处产奉生空洞，形成飞土洞雏形。些土洞形成后，吩一方面继续受肝到地下水水流唱的侧向潜蚀冲帜刷作用；另一陕方面，覆盖层指中的第四系地扫下水和通过该饶层入渗的地表汪水向着洞穴开时口处渗透和汇汤集，对覆盖层孕产生垂向的渗众透侵蚀作用。趴渗透侵蚀作用税随着地下水水驳位的下降和水情头差的增大而头得到加强，当赴水位降至覆盖薪层底板时，达咸到最大值。郊地下水水流的川动水压力（渗腔透压力）可表连达为：与擦默酸式股中桥糊I耳—胀水力坡降；阴俊素γ暮w很—出水的容重。哀地下水侧向渗振流所具有的动炒能可表示为：榆矿脊旦根据达西定律峡：或脖缸崖，猫衡柜因肯此印倒馆记悦式坑中燥E棵f削—童水力坡降；蜜亡m顿—源水的质量；可寿K跌—狱渗透系数；袍池盒I椅—嫂水力坡降；漠补钉N籍—洽土体孔隙率。雕对于非粘性土插，实际工作中敏，经常以临界斧水力坡度膛(掏I定kp首)逼来表征潜蚀起膏始的临界条件佳。临界水力坡全降是指土颗粒抄在地下水流作街用下从静止变催为运动状态时舍的水力坡降。鹅此时地下水动驱水压力与土的鸟浮重相等，土爱体处于极限平闸衡状态。堡临界水力坡度艰可由下式计算组（山T坡erzagh村i,193怕3百）膀:逼础绕轿I翅kp简=(G壮s都-1)(1-构n)包通过计算所得丝的水力坡度与膛临界值的比较涝可以判定是否内有潜蚀破坏发得生。从地质勘吨探资料上可以某看出，矿区内家只有机修车间税和选厂浓缩池苹一带第四系砂抹砾石层，经过甜计算，其最小令临界水力坡度垄为灿56符%只。西柴区侧-150地m释和滴-360滨m屠巷道践从粪9放6周年开始涌水，枯因其流量较小侄（最大瞬时流响量东为接47m3/科h尝，裳1996.1叛1.15恒）借，地下水渗流起场的实际最大懒水力坡度援为孙12耀%榜，小于临界水辅力坡度，因此升在水位下降到档第四系底板附菠近时，这种渗为透潜蚀作用十皱分微弱。究西区基岩地下幕水系统与第四吧系地下水系统衔之间相互独立御，二者之间存漆在良好的隔水宁体，它们之间绳不存在垂向上必的水力交换，网隔水体中不存谱在一般意义上遇的渗流场，潜绝蚀作用也就不岂能在隔水体内颈部发生。另外嘴，从广育东地76准0剩队的勘探资料故上可以看出，乡岩溶含水层的孙溶洞充填带主蒜要发育横在何0甩m延标高附近，目塞前水位已运在关-20阿m晒以下，因此现伸在西区这种对阻第四系地层的将渗透潜蚀作用歇已经结束。华6激.1.3纠猴负压吸蚀作用比当岩溶地下水罗水位下降至覆赌盖层底板以下票，水流状态由朱承压转无压时弹，赋存于岩溶滚空隙中的水、辆气形成了负压警，对盖层产生其了附加吸力而裕使其遭到吸蚀档剥落并向下迁虚移。对于上覆风土层中所含的原第四系潜水来崖说，负压使其院增加了向下渗两透的附加水头乒，加剧了水体稍对覆盖层的侵签蚀作用。构负压的大小取贼决于覆盖层的苍封闭程度和水项位的下降速度伏，在完全封闭斗的条件下，其师理论最大值为立一个大气压。轨应该指出的是兰，负压现象是肯经常可见的，井无疑在塌陷的就形成过程中起铃一定的作用。身但是，针对齐XX泪铁矿西区来说闪，由于矿区地到下水水位已经另早就脱离了覆个盖层的底板，模并且在水位下哭降过程中速度仿非常缓慢，再弯加上矿区内各僻种勘探钻孔星流罗棋布，因此萍，负压吸蚀作胳用是非常有限猜的。棵6再.1.4俱青地下水位波动芒的散解作用亡疏干排水导致敏地下水具有比基自然条件下更否大的波动性。丢地下水通过洞率、隙开口处的汗反复升降运动车，对覆盖层产通生浮托力的反屿复增减，使之瞒反复饱和失水嘴，其结果使覆甜盖层底部及沿螺裂隙的土体遭哈到崩解、散体召、剥落而向下业迁移，在覆盖闪层中形成土洞冤并向上扩展。却目前，绍XX昏铁矿西区由于帜地下水水位已唉经脱离第四系塑地层底板，二愉者之间的距离俘多复达毫4湿0贝多米，再加上质两个含水系统追之间没有垂向辱上的水力交换更，因此已不具乱备产生这弄种秧“眉水位波动散解紫作僻用梅”疑的条件。滋6遇.1.5瘦边水击作用茧岩溶通道中的乳地下水水流经虾常处于不稳定减状态，通道中饮充填物的堵塞泉或冲决，使水迷流速度产生剧纸烈变化，从而啦产生水击波的禾水击作用，使她与岩溶通道相贼通的上方覆盖党层被击穿而塌项陷，并伴随着溜有地鸣、冒水蕉、喷砂等现象积。畜当岩溶管道因逢跨塌堵塞，水练流受阻速度骤朝减，可产生正刊向击水作用；勒岩溶管道因堵汽体冲决或井下旁突水，水流速侍度骤增，可产堡生负向击水作倒用。计算显示绢，当水流速度旋每突伶变宣1m/浙s加时，可产敞生闹12浮0县～胡140阶m效水头的水击压裁力。影这种作用主要贱发生在井下突兼然涌水的条件信下。评XX秆铁矿东区生产斧过程中的几次晒突水所导致的启地面塌陷，主卖要与这种作用期有关。在有控丹制的疏干放水誓条件下，由于逢地下水的下降择速度、径流条夜件都在控制的纹范围内，一般守不会产生这种雄作用。掏6碧.衰2懂阔岩溶塌陷的评宵价预测稀岩溶塌陷预测蚕是指对岩溶塌远陷发生、发展翻趋势的预测，肥即预测塌陷的梅可能性及其影论响（包括塌陷丘强度、影响范福围等）。守由于岩溶塌陷蹦发育条件和影条响因素的复杂臂性、多变性、抢突发性和隐蔽抱性，目前的科林学技术发展水僻平，还难以实抚现准确的定量胳预测。实际工习作中一般多以棕定性分析为基郊础，结合半定付量计算，综合牵进行预测分析胡。牌6融.2.1畏评岩溶塌陷的定房性预测吩岩溶塌陷的定波性预测是在基粪于岩溶塌陷发榴育与分布规律捏地质分析的基互础上，分析岩叫溶塌陷形成条叔件的差异性和朋各影响因素与昌塌陷现状之间您的相互关系，窃确定影响塌陷承的主因素与分崭级指标，概括炊反映出塌陷发娇育特征和趋势番。牙⑴熔辅地质分析法妇综合前面的研傲究成果，影响蔑XX殃铁矿西区岩溶桃疏干塌陷的分尾布和发育规律万的地质因素有倚以下几条：控①摧皱塌陷主要分布颤在岩溶发育强较烈地带，或沿痕其与非可溶岩爽的接触地带，薄其上多有软土剑层分布；挽②搬撇塌陷主要发育胃于断裂带或主咏要裂隙的交汇探破碎带上；告③牌奸塌陷主要发育蜜于松散覆盖层恨较薄或者覆盖轿层底部粘性土舟层较薄甚至缺葡乏仰的典“视天污窗还”藏地段；魂④疫象塌陷主要发生狭在岩溶地下水呆系统的主（强奥）径流带上；画⑤耗欲塌陷主要发生磁在具有潜水和闲岩溶水双层含恐水系统，并且挂岩溶水位在基虏岩面附近上下涉频繁波动的地定带；这⑥欧表塌陷主要发生艰在受疏干排水绸影响强烈的降扣落漏斗中心及要附近地段。喇根据上面这些浴规律，首先在寻XX头西区疏干漏斗链影响范围内，象按不同的水文牛地质工程地质查条件进行危险贷性分区。挡⑵雷烫经验指标预测集法亡根据岩溶塌陷膝的形成条件及显主要影响因素演，选取肿了玻6御个因子，按它旦们对塌陷的影告响大小分啊为方3里～东4裕级，综合已有惜的实践经验，催直分别赋予经验延指标，如表大6狐—惭1肆所示。鹊预测