中关铁矿涌水量预测及基建期突水因素剖析

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1、中关铁矿涌水量预测及基建期突水因素剖析蒋兵辉，刘殿凤，于同超，韩贵雷（华北冇色工程勘察院冇限公司河北石家庄050021）摘要：中关铁矿矿区地下水具有丰富的动、静储量，矿区水文地质条件极为复杂，本文利用数值法对中关铁矿涌水量进行了预测，并根据预测计算结果提出了采用帷幕注浆进行矿山治水的方案，目前中关铁矿正处于基建期，虽然采用了帷幕注浆治水方案，但是仍然存在突然涌水的危险源和诸多的突水因素，结合帷幕注浆治水方案，详细论述了目前存在的突水因素，并提出了相应的防范措施，为中关铁矿基建期安全提供了有力保证。关

2、键词：矿坑涌水量计算；帷幕注浆；地质模型；有限差分法0引言河北钢铁集团矿业公司公司屮关铁矿位于河北省沙河市白塔镇中关村附近，北距邢台30km,南距邯郸53km,矿体南北长2000m、宽800m左右、平均厚度38.0m＞最大厚度193.06m、埋深300m~700m、总储量9345万吨。矿床埋藏较深,含水层奥陶系屮统石灰岩为具直接顶板，该含水层厚度大、分布广，富水性强，J1沙河位于矿区的西北侧，两岸局部河床石灰岩裸露，使得地表水与地下水联系密切，矿区地下水具有丰富的动、静储量。因而，矿区水文地质条件较

3、为复杂［1-3J,目前正在基建中，四条竖井同时在施工，平巷尚没冇开拓，由于矿山水文地质条件复杂，存在产生突水的因素,为保证矿山基建吋期安全生产，分析突水因素，制定防范措施是非常必要的。1中关铁矿地质条件（1）地层本区地层由老至新有太古界、中上元古界、下古生界寒武系和奥陶系、上古生界石炭二迭系、古生界三迭系、新生界第三系和第四系。太古界、屮上元古界出銘于西北山区，寒武系、奥陶系主要出露于山麓及丘陵区，上古生界和中生界区内很少出露，多被丘陵区和平原区第四系所覆盖，而新生界则遍及平原区、丘陵区及山区的沟谷

4、。（2）构造木区西部为太行隆起带，东接华北沉降带，区内主要发冇有北北东向及北东向断层构造，且以北北东向断层为主。褶皱构造规模小。在矿床内，因受区域构造的影响，形成了次一级的小断层,有F1（矿）、F2（矿）、F3（矿）三条断层。2中关铁矿区域水文地质条件（一）石灰岩地下水的补给区内奥陶系中统石灰岩地下水的补给主要是北洛河“口了”、棊村岩体与矿山岩体间西北“口子”的侧向补给，其次是区内的垂向补给。现将其补给条件分述于下：1、北洛河“口子”（1）侧向补给主要为“口了”南北两侧岩浆岩及西部老地层的裂隙水，这

5、些含水层水量虽然小，但补给边界周长较大，尤其在雨季时，仍有一定的水量汇入右灰岩中。（2）垂向补给区内裸露石灰岩直接吸收大气降水、第四系薄覆盖区降雨入渗和河流渗漏补给。本区石灰岩裸露面积有数I•平方公里，在汛期降雨可入渗补给石灰岩地F水，其补给量相当可观。2、西北“口子”西北“口了”在矿山和棊村岩体Z间，口外的地下水不全部通过口子进入区内，部分经棊村岩体西端的西部廊道泄往区外。口外的地下水來源主要为南北沙河的河水渗漏和石灰岩区对人气降水的直接吸收。3、区域内部的补给区域内部绝人部分为第四系和石炭、二迭

6、系所覆盖，只有在藝村岩体南侧西毛村一带有小片石灰岩館头。另外，马会河在雨季流经王帑一带石灰岩地段时，有一定程度的渗漏。（二）石灰岩地下水的迳流条件1998年以前，本区西部山区的地下水，经北洛河“口子”进入本区，经玉石洼、郭二庄、王窑至中关；西北部的地下水，一部分绕棊村岩体西端汇入沙河至百泉的强迳流带，另一部分经西北“口子”进入小关矿区，以上两股水汇流后经东北口流川区外，流往邢台泉群排泄区。由于冃前区内铁矿、煤矿的不断开采，同时也加人了对石灰岩地卜•水的疏干量，特别是凤凰山铁矿和王密铁矿排水量都相当大

7、，在区内形成了两个较大的降落漏斗，一个是在中关的东北部4.5公里左右，以凤凰山铁矿为中心的降落漏斗区：另一个是在中关西南方向7公里处，以王窑铁矿为中心的降落漏斗区。。（三）石灰岩地下水的排泄条件目前区内地下水主要排泄方式为人工开采，人们在开采铁矿、煤矿的同时，也加人了对石灰岩地下水的排泄。3水文地质模型3.1含水层结构的概化图1计算区域及边界条件示总图矿区主要含水层为奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层，它分布在岩浆岩体与武安盆地相对隔水体Z间，下有燕山期闪长岩托底，上部为石炭、二迭系及第四系地层覆盖，区

8、内含水层顶底板起伏不平,含水层厚度较大，渗透性和贮水性不均一，宏观上各向界性不太突出。因此，将含水层概化为非均质各向同性承压——无压含水层。根据地下水运动特征，忽略地下水的垂向运动，将地下水运动按平面二维非稳定渗流问题处理［铁3.2边界条件的概化根据区域水补给及排泄情况，将水文地质模型边界条件简化为以下及部分（图1所示）：1、东北“口子”和北部“口子”（LI、L2）边界是计算区的天然排泄口，根据边界附近观测孔的地下水位动态资料作为一类边界。2、北洛河“口子”和西北“口