和尚桥露天铁矿地下水疏干方法研究.pdf

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1、第39卷第l期2015年3月地质学刊JoumalofGeologyV01．39No．1March2015doi：10．3969／j．issn．1674—3636．2叭5．01．116和尚桥露天铁矿地下水疏干方法研究钱嘉伟1，朱国荣1，袁英杰2，王志平3，唐钊1，时国凯1(1．南京大学地球科学与工程学院，江苏南京210046；2．南山矿业有限公司，安徽马鞍山243000；3．安徽省地质矿产勘查局322地质队，安徽马鞍山243033)摘要：和尚桥铁矿是一个大型露天磁铁矿，由于矿区的特殊位置，建设生态矿山、最大限度地减少矿山生产对环境的扰动势在必行。矿山工业

2、布局、独特的水文地质环境和安全生产需要，均给矿山地下水疏干提出新要求。根据该铁矿露天采矿场不同地段的地质、水文地质和工程地质条件，提出了地表和地下联合疏干的方法。利用所建立的地下水疏干预测模型，模拟该方案疏干矿坑地下水的可能，为矿山安全生产、地下水综合利用提供决策依据。关键词：生态矿山；地表和地下联合疏干；地下水排供结合；和尚桥铁矿；安徽马鞍山中图分类号：P641．4+1文献标识码：A文章编号：1674—3636(2015)叭一0116—05O引言和尚桥铁矿工业布局依托天然地貌和104县道规划。其采场东南帮所处矿区是唯一的矿石运输通道，皮带通廊、铁路、

3、矿石转运台、矿车出人口均分布于此。该地段又濒临采石支河，河床底部的基岩面上发育有近10m的全新统芜湖组淤泥质粉砂或淤泥质粉土，富水断层在此通过。以上诸因素对该地段的边坡安全提出较高要求。高边坡形成后，丰水期的地表水将对边坡形成较大的渗透压力，导致潜蚀作用加剧，严重者将威胁边坡安全。显然，对和尚桥铁矿全部采用明渠疏干是不妥的，有必要在采场东南帮进行提前疏干以减缓外力对边坡的渗透压力，寻找和尚桥铁矿具体的地下水疏干方法。1矿区概况和尚桥铁矿位于马鞍山市向山镇西南5km的佳山乡、向山镇境内(图1)，为一大型磁铁矿，实际总资源储量16048．99万t，矿山设计

4、年开采矿石500万t，开采方式为露天，规划开采深度一96m。图l和尚桥铁矿工业布局示意图和矿区交通位置略图ng．1Skebchshowillgindllstriallay伽tandtra】啮Imnati蚰ofmeHeshan鹊iaoironnline矿区地处长江南岸丘陵地带，地势北高南低，地形起伏不大，自然标高9～50m。矿区北侧为低山丘陵，地面标高10m左右，矿区南侧有采石支河由东向西流入长江。矿区在大地构造上位于扬子准地台一扬子台坳一沿江拱断褶带一安庆凹断褶束东北端的宁芜向斜轴线东翼、宁芜中生代断陷盆地中段。矿区内第四系广泛分布，侏罗系中下统砂岩及

5、侏罗系上统一白垩系下统火山岩零星出露。矿区未发现收稿日期：2叭4一03—17；修回日期：2014一04—28；编辑：陆李萍基金项目：国家自然科学基金项目(41372235)作者简介：钱嘉伟(1988一)，男，硕士研究生，水文与水资源专业，E—mail：364736862@163．com第39卷第1期钱嘉伟等：和尚桥露天铁矿地下水疏千方法研究117较大的断裂构造，地表所见均为具滑动面的小断裂，主要发育有2组，断裂走向为北东一南西和北西一南东，呈共轭关系，一般长约10～50m。矿区主要分布有白垩系大王山组火山岩、火山碎屑岩，其构造裂隙和风化裂隙较为发育，深

6、度小于50m。这是矿区的主要赋水岩层，为基岩裂隙含水岩组。2矿坑疏干排水方案根据上述讨论结果，和尚桥东南帮由于其特殊的地质、水文地质和工程地质条件，明渠疏干方法并不适用。为了保证此处边坡的安全性，需提前将采场东南帮的地下水水位降至开采水平以下。和尚桥铁矿东南帮的第四系之下主要分布为白垩系大王山组闪长玢岩，岩层节理和构造节理比较发育，特别是在走向北东东的F，断裂作用下，形成一定宽度和深度的破碎带。由于地下水的长期作用，岩石蚀变强烈，裂隙空间增大。据前人研究，该区域含水层渗透系数为o．587～8．260n∥d，远大于矿区其他地段。给水度(贮水系数)为5．0

7、7×10～～6．61×10～，断裂带附近的单孑L日涌水量超过200m3(8m3／h的深井潜水泵抽水150h仅能形成3．82m的降深)。该地段位于采石支河谷地附近，是研究区地下水的主要径流带。对局部富水地段，完全可以借助深井水泵疏干方法来降低地下水水位，达到矿山安全生产的目的。综上所述，从经济和安全角度出发，和尚桥铁矿适宜采用地下和地表联合疏干的方式来解决地下水水患问题，即在东南帮采用井群疏干，其余地段采用地表明排疏干。为了预测井群的疏干量，为矿山的实际疏干提供依据，笔者建立了矿区地下水流数值模型，对疏干过程进行模拟。3地下水流数值模型的建立3．1概念模

8、型与数学模型的建立研究区计算面积约为94．47km2，地貌总体为一个向西倾斜的山间谷地，西部较