安徽马鞍山高村采场矿坑地下水疏干预测.pdf

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1、47—52．2014地质学刊第38卷第1期doi：10．3969“．issn．1674—3636．2014．01．47安徽马鞍山高村采场矿坑地下水疏干预测李蛟1，朱清山2，朱国荣1，叶鸿1，王小刚1，唐钊1(1．南京大学地球科学与工程学院，江苏南京210023；2．南山矿业有限公司，安徽马鞍山243000)摘要：根据马鞍山高村铁矿露天采场矿区地质及水文地质特征，对矿区的基岩裂隙地下水系统进行概化。结合高村采矿场历史疏干资料和观测孑L的地下水动态观测资料，建立了矿区地下水水流模型。然后按照露天采场的开采计划，论证矿坑地下水疏干对策，分别对2个开采规划期进行地下水疏干预测，

2、为安全开采和经济有效地防治地下水提供设计依据。关键词：露天采场；地下水疏干；数值模拟；高村采场；安徽马鞍山中图分类号：P641．8文献标识码：A文章编号：1674—3636(2014)01～0047—060引言对于矿山开采设计，防治水通常是必须考虑的重要因素，为了保证矿山安全生产，制定切实可行的地下水疏干方案十分必要。矿山防治水通常是借助群井排水、防渗帷幕截流、地下廊道集中排水或者联合疏干的方式，预先将开采区域地下水位控制在采掘面以下。疏干方法的选择应根据水文地质条件及开采方式来确定，同时进行技术、经济等方面的分析比较，以寻求技术可行、经济合理的综合措施，才能达到节省投

3、资，减少对周围环境影响和降低开采成本的效果。本研究针对高村露天采场地下水疏干开展工作，为矿山生产疏干排水提供设计依据。1矿区水文地质条件高村铁矿床为一大型磁铁矿床，开采方式为露天开采，第一规划期开采深度为72m至一186m，第二规划期将延伸到一270m，目前采场的开采深度已达标高一42m。矿区位于宁芜断陷盆地中部，蒋门山一黄梅山断裂喷发带中段，陶村火山穹隆中部，核部为闪长玢岩，上覆地层为白垩系下统大王山组火山岩，岩层倾角较缓，地表有第四系覆盖。矿区未发现较大的断裂构造，地表所见均为具滑动面的小断裂，主要发育有2组，走向为北东一南西和北西一南东，呈共轭关系，长约10一50

4、m。矿区中部、东部主要分布有白垩系大王山组火山岩、火山碎屑岩，西部存在部分晚燕山期的岩浆岩，其构造裂隙和风化裂隙较为发育，深度一般小于50m，是矿区的主要赋水岩层，为基岩裂隙含水岩组。高村采场南部和西部出现较宽的北西一南东向展布的带状富水层，是矿区地下水较为富集的地段(图1)。目前，由于多年开采，区内已形成了包括凹山、东山、南山、高村各大矿山为中心的地下水降落漏斗，尤以凹山采场为最，其他各矿山的降落漏斗均是在其基础上叠加而成的。所以区内地下水的运动不仅受到构造带的影响，现阶段又受矿山排水的干扰，形成了以凹山降落漏斗为中心、其他3个矿山疏干漏斗叠加其上的多场干扰流场。2地

5、下水流数值模型的建立2．1水文地质模型概化及数学模型的建立根据矿区地质构造及水文地质条件，将区内基岩裂隙含水岩组概化成二维非均质各向异性的无压收稿日期：2013—05—17；修回日期：2013—06—09；编辑：侯鹏飞基金项目：国家自然科学基金项目“低渗透裂隙岩体水力参数的电阻率成像法研究”(41172208)、马钢集团项目“高村采场疏干及防排水工艺研究”(ky·加12—4)资助作者简介：李蛟(1988一)，男，硕士研究生，水文学及水资源专业，E—mail：UU20l@163．com地j矗学刊2014年3月田第四系回门垩系F统大nlJ组[口花岗々广]第四系孔隙含水岩组L

6、—-J单位涌水量0．0003～0．17I√(s·ml图l高村铁矿矿区地质略图含水层，为非稳定流，计算区域面积约为29km2。研究区地貌上总体为一个向北西方向倾斜的山间谷地，北西开阔，南东收缩。模型北部和东部边界的地表分水岭比较清楚，南部凹山段天然的零通量条件被矿坑疏干所改变，边界条件根据凹山采场疏干排水情况设定，西边界南段沿地下分布的石膏脉选取，北段和西北部边界相对开阔，近似处理为无限边界。降雨人渗补给是本区地下水重要的补给来源，在采场及其附近，开采区直接接受大气降水的补给；其周边地形向采场倾斜的局部汇水区内，大气降雨部分以人渗的方式补给地下水参与其运动，部分则沿坡面以

7、线流、面流或沟流的方式进入采场。在自然条件下，矿区地下水主要以地下径流的方式由东而西排泄，蒸发次之；在矿山开采过程中，采场疏干排水是地下水的主要排泄途经。区内地表水体主要依托渗透性能极差的粉质、淤泥质黏土而存在，与地下水系统的交换量很小，本次研究不予考虑。另外，根据矿区水文地质勘探资料，在地下标高约一100m至一380m处，基岩裂隙不发育或裂隙均被石膏细脉充填，岩石完整，构成比较稳定的隔水底板。严格地讲，矿区地下水在采场附近表现为较为明显的三维流动，而鉴于获得三维地下水系统数据的困难尚未开展三维裂隙研究，故只能将其等效为二维非均质各向异性