马坑铁矿深部开采地下水疏干若干问题及解决方案.pdf

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1、236福建地质GeologyofFujian第3期马坑铁矿深部开采地下水疏干若干问题及解决方案陈小兵(福建省第八地质大队,龙岩,364000)摘要马坑铁矿区属于水文地质条件复杂的岩溶充水矿床。疏干地下水是地下开采面临的首要难题。如何解决地下水疏干问题是矿区水文地质条件研究的重点和难点所在。根据马坑矿区岩层含水性、岩溶水系统特征、构造及水文地质的特征,分析深部开采地下水疏干若干问题,并提出了解决问题的相应方案。关键词岩溶地下水疏干深部开采马坑铁矿福建马坑铁矿属于水文地质条件复杂的岩溶充水矿床,断裂构造十分发育,地下水力联系较为密切,主要矿体埋藏深,矿坑涌水量大。由于开采持续进行,

2、开采标高不断降低,矿山开拓过程中地质及水文地质条件变得更加复杂,矿床的水文地质条件决定了深部开采前必须进行大量地下水疏干工作。而矿区岩溶水系统补给量增大、岩溶水系统非均质性强烈和岩溶管道含水系统之间水力联系不密切,增加了地下水疏干的难度,致使矿区地下水疏干进程缓慢。为有效、全面进行矿区地下水疏干,确保矿山安全生产,针对这些疏干问题提出了相应的解决方案。l矿区概况马坑铁矿区位于龙岩市东南120。方向,平距13km马坑村的东南侧,分布总面积约为4.85km2。矿区降雨量丰富,多年平均年降雨量为1693mm(最大年降雨量2496mm,最小1189mm),每年3~9月为雨季,约占全年降

3、雨量的75%,雨量比较集中且强度大,是地下水的主要补给来源。区内除第四系少量分布外,主要是一套古生界沉积地层,自东南向西北呈单向倾斜,依次为石炭系林地组、经畲组、船山组和二叠系楱霞组、文笔山组与加福组(童子岩组)。矿区矿体主要埋藏在最低侵蚀基准面(标高420m)以下,主矿体贮存于晚石炭世经畲组砂岩中,以厚度巨大、岩溶发育、富水性强的椟霞组石灰岩含水层为其顶板充水岩层,属水文地质条件复杂的半隐伏岩溶充水矿床①。目前,矿区岩溶水已基本由承压转为无压状态。随着岩溶水位的大幅下降,侧向补给量增加,主要补给源也发生了变化,原来作为矿区排泄通道的溪沟及河流,已成为矿区岩溶水的重要补给来源(

4、图1)。①福建省第八地质大队,福建省龙岩市马坑铁矿区西矿段详细勘探地质报告,1983。收稿日期:2014-0504作者简介:陈小兵(1988一),男,助理工程师。主要研究方向为地下水疏干与防治。第3期陈小兵:马坑铁矿深部开采地下水疏干若干问题及解决方案237·固:回,团。团s囡e_,圈a圆,囡to圈-t回·2囤t,圈tt回,5回,6团·,图一s囤图l马坑矿区水文地质平面剖面图Fig.1HydrogeologyflatsectioninMakengdepositl一天然及现状岩溶水位;2一加福组第二段泥岩隔水层;3一文笔山组泥岩隔水层;4一矽卡岩隔水层;5一辉绿岩隔水层;6一铁矿

5、体;7一花岗岩裂隙弱含水层;8一泉;9一水文钻孔;10一天然及现状岩溶水流线;11一奥陶至志留系砂岩裂隙弱含水层;12一第四系孔隙水弱含水层;13一船山组至接霞组岩溶裂隙强含水层;14一加福组第一段粉砂岩裂隙弱含水层;15一加福组第三段粉砂岩裂隙弱含水层;16~石炭系林地组石英砂岩弱含水层;17一剖面线及编号;18一断层及编号238福建地质GeologyofFujian第34卷根据马坑铁矿矿床特点、矿体贮存条件、矿石资源情况,进行马坑铁矿深部开采。目前开采范围为71~85线标高+420~+300m,矿山总采矿规模为150万t/a。深部开采范围为57~83线(中、西矿段)标高+3

6、0。~一2001TI的铁矿体,深部开采使矿山新增500万t/a采矿规模。2岩层含水性特征矿区地层多属含水性较弱或相对隔水岩层,船山组、楱霞组为可溶性的碳酸盐岩沉积,厚度大、岩溶化强烈、含水量丰富,为矿区主要充水岩层。(1)第四系孑L隙水含水层。仅在溪马河沿岸和1号沟谷有零星分布,多数呈连续性差、分布不均匀、厚度变化较大的砂土或砂砾石层透镜体,由于分布零星、范围较小,对矿区充水影响不大。(2)碎屑岩类裂隙水含水层。主要包括含水性中等的加福组粉砂岩和富水性较弱的林地组石英砂岩,以风化裂隙水为主。其中加福组粉砂岩位于岩溶含水层上部,林地组石英砂岩位于岩溶含水层下部并与其直接接触,与岩

7、溶含水层存在一定的水力联系。(3)岩溶裂隙水含水层。船山组、棱霞组在矿区内均有分布,是区内磁铁矿体直接顶板。其东、南、西向分别被天山凹断层、F。断层和溪马河断层断失。由东南向西北呈单斜倾伏于加福组与文笔山组之下,林地组之上,构成矿区独立的岩溶储水构造单元。由于其厚度巨大(总厚度400m以上),岩溶化强烈,含水介质以溶洞裂隙为主,属岩溶裂隙水,是矿区主要含水岩层和矿坑直接充水岩层。(4)花岗岩类风化裂隙水含水层。燕山早期花岗岩广泛分布于矿区东、南、西边界外,风化作用较为强烈,呈砂土状,最大风化

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