矿区水文地质

第6章矿床开采技术条件

6.1水文地质

6.1.1 区域水文地质条件

矿区位于沂沭断裂带之西侧，属丘陵区，切割剥蚀一般，地形总体为北西高—南东低，最高点为矿区西北部的东跋山标高为283.4m，最低点位于矿区东南部的顺天河阶地，标高146.8m，相对高差136.6m。该区属暖温带大陆性季风气候，四季分明，具有春旱多风，夏热多雨，秋高气爽，冬季干冷的气候特征。多年平均气温12.1℃，平均年降水量873mm，降水主要集中在七、八、九三个月份，约占全年降水水量的76%。区内地表水较发育，位于矿区西北部的跋山水库是山东省较大水库之一，本区属沂河水系，地下水主要补给来源为大气降水。矿区地下水、地表水以不同径流方式汇入顺天河。顺天河位于矿区东侧，为一季节性河流，水量随季节而异，夏秋两季水量较大，一般为20m3/h。

6.1.2 矿区水文地质特征

根据山东省水文地质分区，沂水县东跋山矿区属鲁中南中低山丘陵碳酸盐类为主水文地质区（Ⅱ）、肥城—沂水单斜断陷水文地质亚区（Ⅱ2）、沂水断块基岩裂隙水系统（Ⅱ2-5）的径流区。当地最低侵蚀基准面位于矿区东南部的顺天河阶地，是全区地表地下水的主要汇集处，标高为146.8m，首采地段标高为+200m。

根据地下水的分布规律及其赋存条件，地层、岩性、水力特征，将

矿区地下水类型划分为第四系松散岩类孔隙潜水、基岩裂隙水两种类型。

①第四系松散岩类孔隙潜水：

呈条带状分布在矿区内顺天河两侧，宽500-1000m不等，含水层厚度一般2-5m，下游最厚可达10m，岩性为冲洪积砂质粘土、砂砾石等，结构松散，透水性好，含孔隙潜水，水位埋深0.86—4.5m，年变幅1.0m左右，随季节变化明显，主要接受大气降水及基岩裂隙水的补给，排泄以人工开采及径流排泄为主。地下水化学类型为SO4·HCO3—Ca·Mg型，矿化度小于0.5g/L。

②基岩裂隙水

主要指埋藏于风化带中的网状基岩裂隙水。赋存于各类基岩之上部风化带。根据钻孔水文、工程地质编录资料及野外调查，矿区风化带深度一般18-25m，局部地段受构造影响达30m以上。

风化带内裂隙发育，裂隙倾角以垂直及近垂直的高角度为主，发育程度随深度增加而减弱。矿区内中粗粒二长花岗岩、片麻状二长花岗岩，斜长角闪岩、黑云变粒岩等各类岩体，抗风化能力较强，且风化深度也浅。基岩裂隙水主要接受大气降水的补给，沿地形坡降顺坡迳流，至地形有利处以潜流及泉的形式排泄出地表，地下水位埋深随地形而异，一般6.4—21.30m，平均水位埋深14.891m，平均水位标高180.799m（见表6-1）。根据抽水试验资料，试验涌水量0.175L/s，单位涌水量0.00178L/s·m，根据矿区含水层富水性划分等级，属弱富水。水质类型HCO3—Ca·Mg。矿化度小于0.5g/L，水温14℃。

表6-1 矿区静止水位一览表

另外，发育在矿区东部，顺天河以东，张古山—红石山一带，岩性

为寒武系灰岩及白垩系碎屑岩，因对矿区影响不大，也一并统划为基岩裂隙水，未作详细划分。

6.1.3 矿坑充水因素

因矿床地形相对较高，断裂构造破碎带不发育，基岩裂隙水为矿床充水的直接因素，矿体顶、底板岩性主要为含磁铁石英岩、斜长角闪岩、黑云变粒岩、中粗粒二长花岗岩、片麻状二长花岗岩等。由于岩石致密坚硬，裂隙不发育，透水性、富水性较差。为一弱含水层，局部受构造影响，富水性有所增强。基岩裂隙水主要按受大气降水的补给，通过两壁迳流运动进入矿坑。

发育在矿区东部的顺天河对矿区影响不大：一是经调查及物探查明无构造与之相通；二是抽水时河水位与钻孔水位无水力联系；三是矿区含矿地层及顶底板岩层几乎为隔水层。

6.1.4 边界条件

由于矿体呈带状分布，矿体顶、底板为一弱含水层，没有明显的补给与隔水边界，因此形成无限状态下弱补给边界条件。

6.1.5 预测矿坑涌水量

预测未来矿坑涌水量，是一项重要而复杂的工作，它对矿床技术经济评价有很大影响，也是开采设计部门制定疏干措施，确定排水设备及生产能力的主要依据，为此进行评价性涌水量计算，本矿区主要预测首采地段矿坑第一开拓水平的涌水量。

矿坑涌水量预测的影响因素多，各项参数难以精确测定，预测结果与实际情况有所偏差，为近似的计算结果。

因首采地段矿体平面形态为条带状，未来采坑呈狭长状，适宜用坑道系统狭长廊道法预测矿坑涌水量，通过分析疏干流场的水力特征，确定计算公式，通过边界类型及计算用参数的确定，对矿坑涌水量进行预测。

a 疏干流场的水力特征

矿体绝大部分为隐伏矿体，矿体顶、底板为主要充水岩层。矿体顶、底板根据钻孔抽水试验，单位涌水量为0.00178L/s·m，为一弱含水层，矿山开拓初期，矿坑涌水量以消耗地下水静储量为主，为非稳定流，地下水从两壁向坑道涌入，随着疏干排水，矿坑涌水量将逐渐减少。

b 边界类型

首采地段进水类型可概化为采坑位于二直线弱补给无限边界中间。

c 计算公式的确定

以上述地下水水力特征，边界条件类型选择如下公式进行计算。

Q=R h

H BK

2 2

式中Q:坑道涌水量（m3/d）B：坑道长度（m）

K:渗透系数（m/d）

H：无压含水层厚度（m）

h：坑道内水深（m）

R：水平坑道之影响宽度（m）

d 参数的计算与选择

①渗透系数选用BZK9-2钻孔抽水试验计算结果

②采用算术平均水位标高减首采地段标高计算出含水层平均厚度。

③矿坑疏干时的水位降深值：据国内外矿山开采观测资料，在井筒外缘h0不超过0.5-1.00m，它所引起的涌水量计算结果偏大0.5-1%是允许的，因此矿坑涌水量预测时，水位降深取静止水位到设计开拓水平间的垂距，直接从图上量取。

④坑道长度：采用首采地段控制矿体长度，直接从图上量取。

计算结果见表6-2

表6-2 大井法矿坑涌水量计算结果表

6.1.6 矿坑涌水量计算结果评述

矿坑涌水量计算了正常涌水量及最大涌水量，其结果为略偏小值，主要原因如下：