李迎春，楊 森

(1.安徽金聯(lián)地礦科技有限公司，安徽合肥230000;2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊，河南鄭州450016)

馬坑鐵礦位于龍巖市東南120°方向，平距13 km之馬坑村東南山上。礦區(qū)降雨量豐富，多年平均年降雨量為1693 mm(最大年降雨量2496 mm、最小1189 mm)。每年3～8月為雨季，約占全年降雨量的75%左右，雨量比較集中且強度大，是本區(qū)地下水的主要補給來源。

馬坑鐵礦屬水文地質(zhì)條件中等—復(fù)雜的半隱伏巖溶水文地質(zhì)類型礦床。主礦體賦存于中石炭統(tǒng)經(jīng)畬組(C2j)地層中。以厚度巨大、地下巖溶發(fā)育、含水性強的船山組～棲霞組(C3c～P1q)碳酸鹽類巖石為其頂板，巖溶裂隙充水為主。礦區(qū)四周均為斷層切割，外側(cè)為富水較差的裂隙巖層，側(cè)向補給不大，構(gòu)成自然的隔水邊界。這些條件決定了馬坑礦區(qū)可以通過疏干工程降低水位，對深部鐵礦進行開采。

由于二期開采工程規(guī)劃開拓的+300m高程水平巷道和+200m高程水平巷道大部在灰?guī)r中掘進，為了減少挖掘巷道過程中突水、涌水等事故的發(fā)生，必須查明礦區(qū)的地下水運移、動態(tài)變化規(guī)律，為礦區(qū)地下水疏干做好基礎(chǔ)工作準備。主要有以下兩方面的意義:①在巷道挖掘工程中必須在探水、堵水條件下向前開拓，地下水的疏干可以加快工程的進度。②地下水疏干可為礦山全面開發(fā)創(chuàng)造更有利的條件。

1 礦區(qū)巖層含水性特征

礦區(qū)范圍內(nèi)地層分布自南東向北西(單斜構(gòu)造)依次為林地組、經(jīng)畬組、船山組、棲霞組、文筆山組與加福組，巖性及含水性描述如下:

1.1 加福組(P1j)

第一段:以灰黑色中厚層狀泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，夾少量細砂巖和粉砂巖，該段下部含煤層、煤線5層以上。第二段:以灰—深灰色中厚層狀粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和黑色塊狀泥巖為主的不含煤段。該段下部和上部以粉砂巖和砂質(zhì)泥巖為主，夾薄層細砂巖。巖石結(jié)構(gòu)致密，呈塊狀，節(jié)理裂隙不發(fā)育，泉水少見。富水性極微弱，屬相對隔水層。

1.2 文筆山組(P1w)

下段以黑色塊狀泥巖為主，上部漸變?yōu)榛液谏泻駥訝钌百|(zhì)泥巖，底部時夾1～3層透鏡狀鈣質(zhì)粉砂巖，局部見流紋質(zhì)凝灰質(zhì)泥巖和霏細巖。底部常具角巖化和矽卡巖化，局部磁鐵礦化。上段以灰黑色中厚層狀砂質(zhì)泥巖為主，下部時相變?yōu)榧毶皫r或粉砂巖。為一套透水性微弱的隔水層。

1.3 棲霞組(P1q)

頂部為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)灰?guī)r，上部以燧石灰?guī)r為主夾生物灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r;底部以泥質(zhì)灰?guī)r為主夾生物灰?guī)r、含燧石灰?guī)r，為主要的含水層。

1.4 經(jīng)畬組(C2j)

礦區(qū)深部均有存在。厚度176m。由磁鐵礦體夾薄層火山巖、砂質(zhì)泥巖和砂巖組成。裂隙不發(fā)育，多被石英、方解石脈充填。一般不含水，為隔水巖層。

1.5 林地組(C1l)

上段為灰白色、淺灰色中厚層狀細粒石英砂巖與粉砂巖、泥巖互層夾石英礫石、石英砂礫巖、石英粗砂巖。下段為灰白、淺灰色巨厚層狀石英礫巖、石英砂礫巖夾石英砂巖、粉砂巖、泥巖。厚度710m。主要含風(fēng)化裂隙水，局部含構(gòu)造裂隙水。深部含水微弱—隔水。

1.6 花崗巖

燕山早期(γ52(3)c)莒舟—大洋花崗巖體，一方面，由于花崗巖體所處位置較高，分布面積較大，含風(fēng)化帶孔隙裂隙水，是礦區(qū)I號溝和II號溝的發(fā)源地和地下水側(cè)向補給來源。另一方面，由于其深部厚大、新鮮完整隔水，因而成為礦區(qū)東、南、西三面阻隔區(qū)域地下水進入礦區(qū)的屏障。

2 礦區(qū)斷層充水性分析

礦區(qū)內(nèi)的斷層主要有 F1斷層，F(xiàn)2'斷層、F2斷層、F3斷層、F14斷層、溪馬河斷層、F20斷層、F10斷層和天山凹斷層，其中F14緩斷層和溪馬河斷層為緩傾角斷層，其余多為是陡傾角斷層。主要描述如下:

2.1 F1斷層

為礦區(qū)東部隔水邊界。67線以南傾向北西，屬張性正斷層，破碎帶較發(fā)育，由泥巖、砂巖、石英脈及泥質(zhì)物組成，除局部見石英脈穿插外，多為松散無膠結(jié)狀態(tài)，故體現(xiàn)出較強的導(dǎo)水性;67線以北表現(xiàn)為逆斷層，破碎帶窄小，但也具有一定的導(dǎo)水性。

2.2 溪馬河斷層

本斷層屬弱透水斷層，具有微弱排泄礦區(qū)地下水作用。在經(jīng)畬－棲霞組灰?guī)r地組接觸的斷層帶則漏水比較明顯，說明受斷層影響的灰?guī)r導(dǎo)水性較強。

2.3 F2斷層

斷層附近上、下盤巖性破碎，巖溶化強烈發(fā)育，深度也急劇加大(如ZK654孔)。鉆進中常遇強烈漏水和坍塌現(xiàn)象，呈現(xiàn)較好的導(dǎo)水性能。但由于輝綠巖侵入充填比較廣泛，其導(dǎo)水性較不均一。

2.4 F3斷層

斷層上、下盤巖性較破碎，呈糜棱狀，破碎帶巖石多有膠結(jié)，勘探水文地質(zhì)資料證實其西段是導(dǎo)水的，勘探期間有3個鉆孔穿過F3斷層時發(fā)生承壓涌水現(xiàn)象，說明F3是富水、導(dǎo)水斷層。

2.5 F20斷層

分布在西礦段中部，呈北北西走向。上下盤巖石破碎較強烈，擠壓鏡面與擦痕發(fā)育，表現(xiàn)弱導(dǎo)水一阻隔水特征。

具體參見圖1、圖2。

3 礦區(qū)地下水疏干情況分析

3.1 礦區(qū)地下水疏干的現(xiàn)狀

礦區(qū)疏干放水(試驗)先通過鉆探水文觀測孔、修復(fù)水文觀測孔并安裝水文觀測孔監(jiān)測儀器、鉆探疏干試驗放水鉆孔等基礎(chǔ)工作為疏干放水作準備。同時完成地表水滲漏監(jiān)測、疏干水位監(jiān)測和礦井排水量監(jiān)測等輔助工作，在礦坑排水能力形成后，再轉(zhuǎn)入深部疏干試驗或全面疏干工作，以便達到礦床安全疏干目的。

3.1.1 疏干前技術(shù)的準備和水文設(shè)施的建立

1)預(yù)防地表水滲漏及滲漏量監(jiān)測

根據(jù)地質(zhì)勘探報告，為預(yù)測溪馬河等地表水體滲漏補給，在溪馬河等8處設(shè)立堰流自動監(jiān)測滲漏設(shè)施。2007年底在溪馬河上建成6個堰流、1號溝上建成2個堰流、崎瀨泉建成1個堰流，并安裝超聲波水位計，實現(xiàn)流量自動監(jiān)測，為礦床疏干過程中是否發(fā)生地表水體滲漏補給礦坑等情況提供科學(xué)依據(jù)。

2)地下水水位監(jiān)測

通過野外調(diào)查與研究，使用13個適合進行地下水水位監(jiān)測的老鉆孔。2007年10月至2008年5月用掃孔、洗孔等辦法修復(fù)了10個水文觀測孔，新鉆探一個水文孔。并安裝了水位自動監(jiān)測儀，開始地下水位動態(tài)觀測。觀測孔大多布置在礦區(qū)含水帶上，動態(tài)變化反應(yīng)靈敏，可觀測到礦坑突水期間水位下降情況，還可監(jiān)測預(yù)報疏干過程水位變化及疏干漏斗形態(tài)情況，以及觀測了解礦坑疏干、涌水過程地下水的水力聯(lián)系及水源補給情況，為水害治理提供決策依據(jù)。

圖1 馬坑礦區(qū)構(gòu)造綱要圖

圖2 A－A'剖面圖

3)礦井排水量監(jiān)測

2007年7 月在412硐口安裝了超聲波水位計，以記錄+420m、+300m水平井巷涌水量。在東回風(fēng)井、2#膠帶斜井及西回風(fēng)井等地段安裝堰流，同時在專用進風(fēng)井、副井、措施豎井、3#膠帶斜井地下水排水口處安裝水表，監(jiān)測排水口流量數(shù)據(jù)。監(jiān)測礦井日常及疏干試驗過程的地下水涌水量，統(tǒng)計礦坑井巷排(涌)水量，為正式疏干放水測算疏干水量及疏干時間提供數(shù)據(jù)。

4)水5雙孔抽水降壓

水5雙孔自從2008年9月2日正式抽水降壓，抽水主孔及8個觀測孔水位均在下降。經(jīng)測算，正常情況下水5雙孔抽水量約5 000m3/d。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，當時全礦區(qū)地下水排水量在30 000m3/d左右。由于井巷突水，礦區(qū)已經(jīng)開始緩慢疏干，礦區(qū)地下水位已下降50多米。水5雙孔抽水實際上是進行大型的非穩(wěn)定流抽水試驗，試驗表明:水5抽水能有效地降低礦區(qū)地下水位，起到疏干降壓的作用。它能揭示現(xiàn)階段馬坑鐵礦區(qū)地下水賦存及運移規(guī)律。及時收集整理抽水孔及觀測孔水位動態(tài)資料，以便分析礦區(qū)地下水水力特征及計算水文地質(zhì)參數(shù)，指導(dǎo)下階段礦床疏干放水工作，為全面疏干提供經(jīng)驗。

5)在+360m水平開展疏干試驗

在+360m水平施工了2個疏干試驗鉆孔，做了探索性放水試驗。雖然效果不太明顯，但對今后的疏干試驗放水孔的布置有所啟示。

3.1.2 目前礦坑地下水的運移規(guī)律及地下水動態(tài)規(guī)律

1)以斷裂帶涌水為主

自2007年5月開始，迄今先后在一、二期采掘工程的井巷(斜井、豎井及平巷)中共發(fā)生十幾起突水或涌水事件，突(涌)水標高在+200～+300m左右，突水段巖性有砂巖、泥巖、灰?guī)r和花崗巖等，以斷裂破碎帶突水類型為主，涌水量大約在80～200m3/h，發(fā)生過淹井、淹巷道、嚴重影響生產(chǎn)、造成經(jīng)濟損失等危害。

2)礦區(qū)地下水位明顯緩慢下降

由于不斷地抽排涌(突)水點的地下水，消耗了礦區(qū)一小部分靜儲量，致使礦區(qū)鉆孔的地下水位標高從2007年年底的+450m降到2008年年底的+400m左右，全礦區(qū)地下水位下降了50m，據(jù)10個水文觀測孔統(tǒng)計資料，這期間日平均水位降幅為0.15～0.40m左右(雨季水位略有回升)。

3)水力聯(lián)系明顯，補給范圍較廣

突水期間礦區(qū)周邊的水文孔的水位也略有下降，水位下降顯示出礦區(qū)地下水水力聯(lián)系較明顯，雖補給范圍較廣，但預(yù)測礦床是可以疏干的。

3.2 礦區(qū)地下水疏干面臨的幾個問題

3.2.1 開拓工程量大地下水疏干工作尤為重要

一期采礦已轉(zhuǎn)向未疏干地下水的+360m、+300m等水平進行。二期技改工程掘成四個豎井后，膠帶斜井及主斜坡道正往縱深開拓，+200m水平巷道正從四個豎井周邊向主礦體方向拓展。一、二期井巷工程開拓量大，涉及范圍廣，正在全礦區(qū)三個礦段上全面鋪開。因此，地下水的疏干工作能否做好關(guān)系著整個礦區(qū)的全面開發(fā)。

3.2.2 意外突水增多，防范難度增大

由于礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水量豐沛，斷層巖溶發(fā)育。井巷開拓時可能通過斷層、裂隙、巖溶與含水體溝通發(fā)生意外的突水事故。深部地質(zhì)情況的多變性，推測資料難以準確，致使防范難度增大。地下水的疏干工程將直接影響著礦區(qū)內(nèi)巷道的掘進進度，因此，礦區(qū)面臨著怎樣加快地下水疏干速度這一問題。

3.2.3 礦區(qū)地下水疏干設(shè)施應(yīng)加強維護

自從2008年9月2日水5孔抽水以來，礦區(qū)水位有了明顯的下降，因此，為了能夠在下一階段更加出色地做好地下水疏干工作，有必要對礦區(qū)內(nèi)地下水疏干設(shè)施做好維護工作。如:加強水5設(shè)備和13個水位監(jiān)測設(shè)施及8個流量監(jiān)測設(shè)施的維護等。

4 礦區(qū)地下水疏干的探討

礦區(qū)地下水問題解決不好，在地下巷道中的掘進是非常危險的。馬坑鐵礦處于一個巖溶和構(gòu)造較發(fā)育的礦區(qū)，地下水的威脅是比較大的。做好礦區(qū)地下水疏干工作無論從水文地質(zhì)工作還是安全生產(chǎn)的角度來看，都是很有必要的。

4.1 合理疏干礦床地下水

礦區(qū)地下水較為豐富，采掘需要疏干地下水。超前疏干(同階段疏干、超階段疏干)是礦山防治水最好辦法。采用井下為主、地面為輔的聯(lián)合疏干方法，繼續(xù)加大疏干放水量，鞏固并擴大水5孔抽水降壓的成果。尋找礦坑地下水最為富集的強徑流帶，合理設(shè)計并施工叢狀(扇形)放水孔，安全地有條不紊地疏干放水。

4.2 堅持動態(tài)監(jiān)測與水情分析

認真細致地做好溪馬河礦區(qū)段流量監(jiān)測，判斷鑒別滲漏具體位置及滲漏量。同時準確地不間斷統(tǒng)計出礦井每一處日排(涌)水量。調(diào)整、保護并使用好13個水文觀測孔的監(jiān)測儀器，及時整理分析水位數(shù)據(jù)，為疏干防治水提供決策依據(jù)。堅持做好礦區(qū)地表水及地下水動態(tài)數(shù)據(jù)周報、月報，為疏干試驗和礦坑突水提供較為可靠的地下水運移特征及水源補給的分析資料。

4.3 做好礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)基礎(chǔ)工作

巷道水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄是礦區(qū)日常水文地質(zhì)工作的不可或缺的重要組成部分，是疏干防治水的重要依據(jù)，尤其是疏干期間更要切實做好二期技改工程在掘巷道水文地質(zhì)編錄工作。利用水5孔抽水資料，編制礦區(qū)地下水水位曲線圖、等水位線圖、疏干漏斗(形態(tài))剖面圖，用來指導(dǎo)下一階段的疏干防治水工作。同時利用好礦區(qū)近兩年來水文地質(zhì)工作成果，充分完善已繪成的礦區(qū)綜合水文地質(zhì)圖，以便指導(dǎo)今后的整個礦區(qū)水文地質(zhì)工作。

4.4 做好相關(guān)的水文地質(zhì)技術(shù)儲備

初步推測礦區(qū)地下水有補給水源，如果全面疏干有困難的話，必須考慮用帷幕注漿截流等方法堵截地下水的側(cè)向補給源，為此需要做好注漿堵水和河床注漿防滲處理等方面的技術(shù)儲備。

[1]福建省地質(zhì)八隊.福建省龍巖市馬坑鐵礦區(qū)西礦段詳細勘探地質(zhì)報告.1983.6.

[2]福建省一二一煤田地質(zhì)勘探隊.福建省龍巖縣馬坑鐵礦區(qū)中礦段詳細勘探地質(zhì)報告.1976.

[3]王大純，張人權(quán)等.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ).地質(zhì)出版社.1995.6.第一版.

[4]福建省地質(zhì)工程勘察院，中國地質(zhì)大學(xué)(武漢).福建馬坑鐵礦二期工程礦坑疏干預(yù)測工作方案.2006.7.

[5]張和應(yīng).關(guān)于礦床疏干前防治水工作的設(shè)想與建議.2008.7.關(guān)于近期礦區(qū)水文地質(zhì)工作的設(shè)想與計劃.2008.11.