譚綠貴,張廣勝,汪萬(wàn)芬,李光耀,徐 輝

（皖西學(xué)院資源環(huán)境與旅游管理學(xué)院,安徽六安 237012）

芻論礦床水文地質(zhì)學(xué)研究的基本問(wèn)題
——兼談霍邱鐵礦開(kāi)展水文地質(zhì)研究的必要性

譚綠貴,張廣勝,汪萬(wàn)芬,李光耀,徐 輝

（皖西學(xué)院資源環(huán)境與旅游管理學(xué)院,安徽六安 237012）

礦床水文地質(zhì)學(xué)是水文地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科,是一門(mén)涉及水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、礦床學(xué)、采礦學(xué)等多門(mén)學(xué)科內(nèi)容的綜合性和實(shí)用性的邊緣地質(zhì)學(xué)科。礦床水文地質(zhì)研究的主要目的就是查明礦床水文地質(zhì)條件,預(yù)測(cè)礦坑涌水量;其次是科學(xué)判別礦床地下水水源,為礦床開(kāi)采提供科學(xué)依據(jù)?；羟耔F礦是華東地區(qū)第一大鐵礦床,它包括大型礦床9處,累計(jì)儲(chǔ)量近20億噸,也是我省重要的鐵礦資源產(chǎn)地?；羟耔F礦為一個(gè)沉積變質(zhì)型的特大型礦床,由于礦體埋藏深度大、水文地質(zhì)條件復(fù)雜、水量較大,開(kāi)采難度較大。開(kāi)展霍邱鐵礦床水文地質(zhì)研究,不僅可以豐富沉積變質(zhì)型鐵礦床地下水地球化學(xué)理論,同時(shí)可以為鐵礦礦井防治水實(shí)踐提供技術(shù)支持,對(duì)于鐵礦井下開(kāi)采的疏干工程和礦山安全生產(chǎn)具有重要參考價(jià)值。

礦床水文地質(zhì)學(xué);地下水;礦坑涌水量;水源判別方法;霍邱鐵礦

1 礦床水文地質(zhì)學(xué)是一門(mén)綜合性和實(shí)用性的邊緣地質(zhì)學(xué)科

“水文地質(zhì)學(xué)”這一術(shù)語(yǔ)最早于19世紀(jì)初由歐洲學(xué)者正式提出,但真正成為地質(zhì)科學(xué)中一門(mén)比較完整、系統(tǒng)的跨學(xué)科的綜合性邊緣學(xué)科,是在20世紀(jì)中葉。我國(guó)水文地質(zhì)學(xué)科也創(chuàng)立于上世紀(jì)50年代,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步,特別是許多新理論、新技術(shù)的輸入,我國(guó)傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)逐漸演化,進(jìn)入到現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)的新時(shí)期[1-5]。

我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家,水資源時(shí)空分布不均,水質(zhì)狀況不容樂(lè)觀。隨著天然水質(zhì)不良、地下水污染、海水與咸水入侵等水質(zhì)問(wèn)題的凸現(xiàn),以及對(duì)水化學(xué)信息重要性的認(rèn)識(shí)日益加深,科學(xué)界尤其關(guān)注地下水的研究,已經(jīng)從以往的地下水水量研究為主,轉(zhuǎn)向水量與水質(zhì)研究并重。與此同時(shí),從地球化學(xué)角度出發(fā)的地下水水-巖相互作用研究、水源判別方法研究以及地球化學(xué)模擬,成為新的研究熱點(diǎn)[1][2][4-7]。

礦床水文地質(zhì)學(xué)是水文地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科,其主要任務(wù)是研究確定礦床的水文地質(zhì)條件,預(yù)測(cè)礦坑涌水量以及由于開(kāi)采可能引起的地下水動(dòng)態(tài)變化,為礦床的順利開(kāi)采提供有關(guān)的水文地質(zhì)資料[3,5]?，F(xiàn)代礦床水文地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容和研究方法,都是由多種門(mén)類地質(zhì)學(xué)科（水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、礦床學(xué)、采礦學(xué)）交叉構(gòu)成的,因而,礦床水文地質(zhì)學(xué)是一門(mén)綜合性和實(shí)用性的邊緣地質(zhì)學(xué)科。

2 礦床水文地質(zhì)研究的兩個(gè)主要方面

2.1 預(yù)測(cè)礦坑涌水量是礦床水文地質(zhì)研究的主要內(nèi)容

礦床水文地質(zhì)研究的主要目的就是查明礦床水文地質(zhì)條件,預(yù)測(cè)礦坑涌水量。早期礦坑涌水量預(yù)測(cè)多借助單孔滲流理論,如水文地質(zhì)比擬法、礦井含水系數(shù)法和大井法預(yù)測(cè)礦井涌水量。由于勘探程度低、條件復(fù)雜而理論方法簡(jiǎn)單,上述預(yù)測(cè)方法存在較大偏差。在礦山開(kāi)采階段,用礦井實(shí)際排水資料作統(tǒng)計(jì)回歸分析,建立回采面和巷道的回歸方程,或用影響因素之間的相關(guān)關(guān)系做相關(guān)分析,預(yù)測(cè)礦井涌水量[8]。

盡管理論方法取得了較大進(jìn)展,但礦井突水（涌水）量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性仍然不盡如人意。裂隙的組合、交叉、交切形式的多樣性和復(fù)雜性,導(dǎo)致水在裂隙網(wǎng)絡(luò)中的滲流不僅具有非均質(zhì)各向異性、不連續(xù)性等特征,而且在裂隙交叉點(diǎn)上還存在偏流、偏向效應(yīng)[9,10]。裂隙水的研究起步于上世紀(jì)60年代中期[11],Sow n D.T.等[12]用滲透張量方法建立了各向異性裂隙介質(zhì)的滲流模型,成為該研究領(lǐng)域的先驅(qū)。20世紀(jì)70年代以后研究進(jìn)展迅速,裂隙網(wǎng)絡(luò)模型不斷改進(jìn)。具有代表性的幾種模型為等效不連續(xù)介質(zhì)滲流模型、等效連續(xù)介質(zhì)滲流模型、廣義雙重介質(zhì)滲流模型和廣義雙重介質(zhì)滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)藕合模型。

以上幾種裂隙介質(zhì)滲流模型從不同側(cè)面概化和表現(xiàn)了裂隙巖石滲透空間結(jié)構(gòu)特征和水流運(yùn)動(dòng)特征,都有各自特定的適用范圍和應(yīng)用條件。比較而言,廣義雙重介質(zhì)滲流理論實(shí)用性強(qiáng),廣義雙重介質(zhì)滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)藕合模型描述了在應(yīng)力場(chǎng)作用下礦井水的運(yùn)動(dòng)特征、滲流場(chǎng)變化引起的圍巖應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律,不僅適合用于解決實(shí)際復(fù)雜條件下裂隙水滲流模擬問(wèn)題,而且為礦井地下水水量模擬與預(yù)測(cè),更為礦井突水系統(tǒng)應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)方程的建立奠定了理論基礎(chǔ)。目前廣義雙重介質(zhì)滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)藕合模型是裂隙水研究的熱點(diǎn)之一。

2.2 地下水水源判別研究是礦床水文地質(zhì)研究的重要方面

目前,國(guó)內(nèi)外研究成果大都集中在礦床水文地球化學(xué)基礎(chǔ)研究或環(huán)境水文地質(zhì)研究方面[13-16]。而對(duì)礦井突水（或涌水）這一類礦山開(kāi)采難題,由于受水文地質(zhì)條件、構(gòu)造、開(kāi)采活動(dòng)等諸多因素的影響而略顯雜亂。礦井突水（或涌水）多是從水質(zhì)情況出發(fā),進(jìn)行常規(guī)水化學(xué)組分、微量元素、同位素等的測(cè)定分析,從而對(duì)涌（突）水水源加以判別。近年來(lái)對(duì)礦床地下水水源判別方法的研究,主要從以下幾個(gè)研究方面取得了明顯的進(jìn)展:

一是在依據(jù)水文地質(zhì)條件判別研究方面。礦床水文地質(zhì)條件研究是礦床開(kāi)發(fā)的前提和基礎(chǔ)。如李百貴結(jié)合礦床水文地質(zhì)條件,通過(guò)水力連通試驗(yàn)判斷工作面水源的研究工作,取得了比較滿意的效果[17];袁文華、桂和榮等對(duì)任樓煤礦的地溫特征進(jìn)行分析,建立地溫方程,計(jì)算突水含水層水溫,從而判別突水水源,具有指示作用[18]。

二是在水化學(xué)“標(biāo)型組分”判別研究方面。利用地下水化學(xué)方法判別礦井涌水水源的依據(jù)是不同含水層的水具有不同的水化學(xué)成分,這些能用以區(qū)分不同含水層地下水特征的組分稱為“標(biāo)型組分”。目前應(yīng)用較多的標(biāo)型組分元素是“七大離子”、溶解氧、硝酸根離子等。在分析研究礦區(qū)常規(guī)水化學(xué)特征的基礎(chǔ)上,引入灰關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、模糊評(píng)判、聚類分析等評(píng)價(jià)方法進(jìn)行突水水源判別。如呂純,錢(qián)家忠（2009）[19]分別利用 Elman網(wǎng)絡(luò)與BP網(wǎng)絡(luò),針對(duì)淮南謝一煤礦地下水化學(xué)特征分別建立突水判別模型,實(shí)例結(jié)果表明,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型判別效果高于傳統(tǒng)模型,為礦井水害防治提供了一種輔助決策手段。

三是在穩(wěn)定同位素或放射性同位素判別研究方面。目前在同位素技術(shù)運(yùn)用方面運(yùn)用最多的、最成熟的是18O、D、T,18O、D是穩(wěn)定同位素,具有示蹤作用,借以查明區(qū)域地下水的“來(lái)龍去脈”,查清地下水的成因和補(bǔ)、徑、排關(guān)系。T是放射性同位素,具有定年作用,借助它可以測(cè)定出地下水的年齡,以反映區(qū)域水循環(huán)的強(qiáng)弱。地下水中穩(wěn)定同位素所反映的是大氣降水進(jìn)入地下之前在各組分大氣中分餾的情況,而在進(jìn)入地下水后,其含量不會(huì)隨時(shí)間而變化,借此可以推斷地下水的起源、各種水體的混合作用及強(qiáng)度。因此,許多學(xué)者應(yīng)用環(huán)境同位素判別礦井突水水源,并取得不少研究成果。如國(guó)內(nèi)學(xué)者桂和榮、陳陸望等[20-22]以環(huán)境同位素試驗(yàn)資料為論據(jù),探討了皖北礦區(qū)地下水的起源、補(bǔ)給、徑流和排泄關(guān)系,以及含水層之間的水力聯(lián)系,并建立了同位素水源判別模型,為水源判別提供了新的手段和依據(jù)。

四是基于GIS的礦床水源判別研究方面。在水文地質(zhì)領(lǐng)域,GIS已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,其中礦井涌（突）水方面,也有多名學(xué)者應(yīng)用 GIS來(lái)解決礦井涌（突）水預(yù)測(cè)和礦井水源判別問(wèn)題。孫亞軍[23]等利用GIS可視化技術(shù)將模糊綜合判別結(jié)果直觀地顯示出來(lái),系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)了突水水源的點(diǎn)查詢,還實(shí)現(xiàn)了突水空間分區(qū),實(shí)際應(yīng)用效果良好。崔喜、楊梅[24,25]建立了基于Access以及GIS軟件淮南孔集等老礦區(qū)水化學(xué)信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),并利用 GIS的空間判別分析功能建立了礦井主要含水層的突水水源 GIS判別模型,可以較好地對(duì)孔集礦井各主要含水層進(jìn)行識(shí)別。

五是在運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)和運(yùn)籌學(xué)方法判別研究方面。由于地質(zhì)科學(xué)中的許多概念、判斷、語(yǔ)言都具有模糊性,因而模糊數(shù)學(xué)在地質(zhì)科學(xué)研究領(lǐng)域也同樣得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)各含水層的水化學(xué)特征不明顯,同時(shí)存在多個(gè)突水水源時(shí),很難據(jù)單因素進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的判別。采用模糊綜合評(píng)判方法就能夠達(dá)到水源判別的目的。余克林[26]根據(jù)礦井含水層的水化學(xué)分析資料和礦井涌水量資料,采用分級(jí)模糊綜合評(píng)判來(lái)判定礦井涌水量的主要水源。衛(wèi)文學(xué)等[27]根據(jù)已知水源、出水點(diǎn)典型化學(xué)離子組分含量等數(shù)據(jù),采用運(yùn)籌學(xué)方法,建立礦井出水點(diǎn)多水源判別數(shù)學(xué)模型,并利用簡(jiǎn)約梯度法對(duì)模型進(jìn)行求解,隨后運(yùn)用該模型和算法對(duì)白莊煤礦的生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證,效果比較理想。

六是在多元統(tǒng)計(jì)分析方法判別研究方面。礦井水源判別的多元統(tǒng)計(jì)方法常見(jiàn)有聚類分析和判別分析兩種。聚類分析方法是對(duì)樣本進(jìn)行數(shù)學(xué)分類,定量地確定樣本之間的親密程度,然后按親疏差異程度歸入不同的分類群體之中。判別分析是判別樣品所屬類型的一種統(tǒng)計(jì)方法,判別分析方法有逐步判別、序貫判別、距離判別、貝葉斯判別等等。高艷秋[28]在探討四個(gè)突水含水層水文地球化學(xué)特征差異及原因的基礎(chǔ)上,運(yùn)用了逐步判別分析等方法建立了突水含水層判別模式,得到四個(gè)突水含水層線性判別函數(shù),通過(guò)顯著性檢驗(yàn)和回判檢驗(yàn),效果顯著。

由于開(kāi)采礦山地下水影響因素和礦井水化學(xué)特征因素異常復(fù)雜,判別礦井地下水水源是一件十分艱巨的工程。對(duì)于同一個(gè)開(kāi)采礦山來(lái)說(shuō),不是所有的方法都能適合用來(lái)判別地下水水源。這需要結(jié)合礦井的水文地質(zhì)條件和有關(guān)資料的豐富程度,選擇合適的方法來(lái)快速有效和準(zhǔn)確地判別地下水來(lái)源。為了準(zhǔn)確地判斷礦井突水的來(lái)源,常需要采用兩種及以上的方法來(lái)對(duì)比研究,以免對(duì)水源進(jìn)行了誤判。在實(shí)際工作中,需結(jié)合礦井水文地質(zhì)實(shí)際條件,利用多種方法進(jìn)行綜合分析,才能得出正確的判別結(jié)果。

2.3 沉積變質(zhì)型鐵礦水文地質(zhì)研究概覽

與煤礦地下水研究相比,國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)鐵礦礦床地下水研究顯得相當(dāng)薄弱。福建馬坑鐵礦屬國(guó)內(nèi)特大型地下開(kāi)采鐵礦,是水文地質(zhì)條件復(fù)雜的巖溶充水礦區(qū)。賴樹(shù)欽[29]（2009）對(duì)福建馬坑鐵礦地下水化學(xué)成分的變化特征進(jìn)行了研究,并討論了影響礦區(qū)地下水化學(xué)成分的主要因素。張文慧[30]（2010）分析了該礦床主要充水巖層地下水水位動(dòng)態(tài)特征,得出礦區(qū)主要充水巖層由于構(gòu)造、巖溶的影響,地下水動(dòng)態(tài)變化差別較大,各觀測(cè)孔影響因素不盡相同,各富水性區(qū)域之間聯(lián)系不密切的結(jié)論。

河北省邯邢地區(qū)鐵礦資源豐富,礦田內(nèi)大中型礦床十幾個(gè),鐵礦石總量5億多t。鐵礦田大部分位于河北省邢臺(tái)百泉泉域巖溶水系統(tǒng)中,礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜。王建國(guó)[31]（2009）研究了邯邢地區(qū)大水鐵礦田裂隙巖溶地下水運(yùn)動(dòng)特征,對(duì)該鐵礦田開(kāi)采對(duì)地下水環(huán)境影響進(jìn)行了分析論證。王立志,連民杰等[8]對(duì)河北省邯邢地區(qū)王窯鐵礦地下水進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,建立了王窯鐵礦的水文地質(zhì)概念模型和數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算了該礦床不同中段的礦坑涌水量和區(qū)域地下水補(bǔ)給量,并對(duì)該礦疏干法開(kāi)采不同中段的地下水流場(chǎng)演變規(guī)律以及區(qū)域水環(huán)境的影響進(jìn)行了討論,提出了合理開(kāi)發(fā)鐵礦床和保護(hù)地下水資源的對(duì)策。而目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)利用地下水地球化學(xué)和同位素方法,判別沉積變質(zhì)型鐵礦水源的預(yù)測(cè)方法和預(yù)報(bào)成果尚未見(jiàn)報(bào)道。

3 霍邱鐵礦開(kāi)展水文地質(zhì)研究的必要性

3.1 霍邱鐵礦礦床概況

霍邱鐵礦是華東第一大鐵礦床,也是我省重要的鐵礦資源產(chǎn)地。經(jīng)過(guò)幾十年的勘探,已相繼探明了吳集、李樓、草樓、周集等大型礦床9處,累計(jì)儲(chǔ)量近20億噸?；羟耔F礦由于礦體埋藏深度大、水文地質(zhì)條件復(fù)雜、水量較大,開(kāi)采難度較大,值得深入研究。2004年,安徽大昌礦業(yè)集團(tuán)、金安礦業(yè)公司等企業(yè)相繼開(kāi)工上馬,拉開(kāi)了霍邱這一特大型礦床開(kāi)發(fā)利用的序幕。

霍邱鐵礦地處淮河流域中上游沖積平原二級(jí)階地區(qū),氣候?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,雨量充沛。礦區(qū)地表水系發(fā)育,池塘密布。礦區(qū)西北有蝎子山水庫(kù),四十里長(zhǎng)山為地表分水嶺,東側(cè)有城西湖地表水體,期間構(gòu)成一相對(duì)完整的水文地質(zhì)單元,面積約800km2。鐵礦體位于區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面（18m）和地下水位之下。礦床內(nèi)第四系廣泛分布,下伏為下元古界含鐵變質(zhì)巖系。

霍邱鐵礦礦體多賦存于新太古界霍邱群周集組片巖、片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖及白云石大理巖中,由于構(gòu)造作用,礦體及圍巖傾角甚陡,甚至達(dá)到50-70°,礦體裂隙比較發(fā)育,基巖裂隙含水層透水性富水性較強(qiáng),遠(yuǎn)離礦體兩翼的片巖、片麻巖和白云石大理巖裂隙不發(fā)育,透水性差,在空間上形成南北狹長(zhǎng)的地下含水體;礦體上覆周集組風(fēng)化裂隙含水層、青白口系風(fēng)化裂隙含水層與第四系孔隙含水層,其特點(diǎn)是分布范圍大、厚度大、透水性較差、富水性較弱。李樓、草樓等礦山一期建設(shè)的排水系統(tǒng)置于深部-200米,在礦山排水情況下,深部基巖裂隙含水層地下水壓力釋放,在垂向水力梯度作用下,第四系水通過(guò)垂向越流補(bǔ)給基巖裂隙水,垂向上存在很大的水力梯度,地下水疏干流場(chǎng)呈現(xiàn)空間流場(chǎng)。自地表而下地層巖性、水文地質(zhì)特征分布如下:

第四系出露地表,為淮河流域河湖相沉積,平均厚度大約170m,為一新生界（第四系）含水層（簡(jiǎn)稱“新生水”）。其次為古風(fēng)化帶裂隙含水巖組（簡(jiǎn)稱“古殼水”）。第四系在沉積之前,下元古界變質(zhì)巖系經(jīng)風(fēng)化剝蝕等作用,形成似層狀的古風(fēng)化殼,平均厚度在30m。風(fēng)化帶中構(gòu)造裂隙發(fā)育,該帶巖石含有較豐富的裂隙水。古風(fēng)化殼之下為新鮮基巖含（隔）水巖層（簡(jiǎn)稱“基含水”）。含礦頂板主要為混合巖、片麻巖段,裂隙不太發(fā)育,裂隙多被碳酸鹽及綠泥石充填;其次為含礦裂隙含水巖段,再次為礦體底板裂隙含水巖段,主要巖性為片麻巖和混合巖段,裂隙不發(fā)育。再往下為混合花崗巖不含水組,該組裂隙不發(fā)育,不含水,為一隔水層。因此,霍邱鐵礦礦床水文地質(zhì)條件屬于構(gòu)造裂隙發(fā)育的、地下水水量較為豐富的沉積變質(zhì)型難采礦床。

3.2 霍邱鐵礦開(kāi)展水文地質(zhì)研究的必要性

礦床地下水在其賦存和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,不斷與周?chē)橘|(zhì)相互作用,在經(jīng)歷一系列物理化學(xué)作用過(guò)程后,產(chǎn)生地下水化學(xué)成分的動(dòng)態(tài)平衡。因而,處于不同地質(zhì)、水文地質(zhì)條件中的地下水,其化學(xué)成分在構(gòu)成與含量上都有差別,這為判別礦床涌（突）水水源提供了依據(jù)。因此,分析、研究地下水的化學(xué)特征和分布規(guī)律,有助于分析地下水的賦存、補(bǔ)給、徑流和排泄條件,查明井下突水水源,進(jìn)而為礦山預(yù)測(cè)并有效防治礦井水害提供決策依據(jù)。

通過(guò)實(shí)際調(diào)研認(rèn)為,霍邱礦區(qū)各礦床要提出切實(shí)可行的防治水方法,必須對(duì)礦床水文地質(zhì)條件進(jìn)行深入分析,特別是研究礦體頂板含水層的構(gòu)造裂隙發(fā)育分布規(guī)律、地下水分布規(guī)律,以及第四系含水層與古風(fēng)化帶裂隙含水巖層、基巖含水層的水力聯(lián)系特征等,然后通過(guò)綜合分析及比較,制定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全有效的防治水技術(shù)方案,達(dá)到采礦生產(chǎn)安全高效的目的。由于各鐵礦礦體相對(duì)集中,礦體與圍巖為含水層,構(gòu)造裂隙發(fā)育,涌水量較大,長(zhǎng)期排水勢(shì)必增加礦山排水費(fèi)用支出,同時(shí)影響礦石回采率和生產(chǎn)安全率,從而影響礦山經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

礦井涌水主要來(lái)自于各含水層中的地下水,與大氣降水、地表水具有一定的水力聯(lián)系。當(dāng)?shù)V井開(kāi)采時(shí),由于采動(dòng)使巖層產(chǎn)生大量的裂隙,導(dǎo)致各含水層水力相對(duì)平衡狀態(tài)被打破,當(dāng)相對(duì)隔水層的水壓超過(guò)其所能承受的最大壓力時(shí),就發(fā)生涌水。當(dāng)?shù)V井涌水量超過(guò)正常排水能力時(shí),就可能造成礦井水災(zāi)。處理礦井涌水的得力措施是采取疏干排水的辦法。由于疏干排水可能引起地面沉降、開(kāi)裂,加上采礦可能對(duì)地表造成陷落等不良地質(zhì)現(xiàn)象,這些將加大大氣降水對(duì)礦坑地下水的入滲補(bǔ)給量,不僅增加井下排水費(fèi)用,有可能因泥沙涌入而產(chǎn)生泥石流（即井下突泥現(xiàn)象）。因此,要在控制霍邱鐵礦礦坑內(nèi)地下水位降落漏斗至相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下,盡量少排、晚排地下水,達(dá)到預(yù)防突水淹井、減少排水費(fèi)用等目的。如何充分利用各鐵礦前期地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探、礦床開(kāi)采地下水資料,采集巷道抽水試驗(yàn)井孔水、坑道動(dòng)態(tài)排水等水樣,結(jié)合現(xiàn)代的測(cè)試和預(yù)報(bào)技術(shù)來(lái)快速判別開(kāi)采水源,顯得尤為重要和迫切。

開(kāi)展霍邱鐵礦床水文地質(zhì)研究,不僅可以豐富沉積變質(zhì)型鐵礦床地下水地球化學(xué)理論,同時(shí)可以為鐵礦礦井防治水實(shí)踐提供技術(shù)支持。開(kāi)展該項(xiàng)研究,為礦山水文地質(zhì)研究、快速準(zhǔn)確判別水源提供基礎(chǔ)資料,對(duì)于鐵礦井下開(kāi)采的疏干工程和礦山安全生產(chǎn)具有重要參考價(jià)值。對(duì)同類礦山的地下水水源科學(xué)判別和綜合防治具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。地下水涌水量預(yù)測(cè)模型應(yīng)用于礦區(qū)水文地質(zhì)勘探實(shí)踐方面,不但為礦區(qū)建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù),也為對(duì)類似礦區(qū)的地下水系統(tǒng)研究提供參考模式。充分利用霍邱鐵礦巷道抽水試驗(yàn)孔和不同中段坑道排水孔可以進(jìn)行取樣的優(yōu)勢(shì),通過(guò)地下水宏量元素、微量元素和同位素組成的測(cè)試分析,為研究礦床主要含水層水文地球化學(xué)特征,科學(xué)判別地下水來(lái)源提供理論依據(jù),并將成果應(yīng)用于礦床生產(chǎn)實(shí)際,防“涌水/突泥”于未然,以降低因采礦活動(dòng)所帶來(lái)的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題所造成的危害程度。

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Preliminary Studies on the Basical Issues of the Deposit Hydrogeology——Concurrently Discussing the Necessity of Hydrogeological Study at Huoqiu Iron Ore

TAN Lu-gui,ZHANG Guang-sheng,WANG Wan-fen,LI Guang-yao,XU Hui

（College of Resources and Environment and Tourism Management,West Anhui University,Lu’an237012,China）

The deposit hydrogeology as a branch subject of hydrogeology,it’s an integrative and practical interdisciplinary field,involved in hydrogeology,engineering geology,environmental geology,deposits,mining science and some other subjects.The purpose of the hydrogeological study is to ascertain the deposit hydrogeological conditions and to predict the pit inflow of water.In addition,it can scentifically identificate groundwater source and provide scientific basis for deposit mining.Huoqiu Iron Ore is the largest iron deposit in east China which consists of 9 large-scale ore deposits,the cumulate p roved reserves had reached to 20×108 t, and it is also an important resource for producing iron in Anhui.Huoqiu iron ore is a super major sedimentary-metamorphic type deposit,its orebodies buried deeply.Furthermore,its hydrogeological conditions are complicated and there are a larger quantity of groundwater,so the mining is very hard.This paper researches the hydrogeology of Huoqiu iron ore deposit,which not only enriches the hydro-geochemical theory of sedimentary-metamorphic deposit,but also provides its technical support for the groundwater prevention and treatment of iron mine,which will provide the application with very important reference value for the dewatering project and safe production of mining.

the deposit hydrogeology;groundwater;pit inflow of water;distinguishing method of water source;Huoqiu iron ore

P33

A

1009-9735（2010）05-0083-05

2010-08-10

安徽高校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目（KJ2010B261）;省教育廳優(yōu)秀人才基金項(xiàng)目（2009SQRZ194）;安徽省人文地理學(xué)重點(diǎn)學(xué)科（皖西學(xué)院）資助項(xiàng)目。

譚綠貴（1963-）,男,安徽霍山人,教授,博士,研究方向:基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)。