■馬立龍 王保山

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)新疆庫爾勒841000）

大井法預(yù)測諾爾湖鐵礦礦道涌水量

■馬立龍 王保山

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)新疆庫爾勒841000）

本文分析了諾爾湖鐵礦的水文地質(zhì)特征，在查明礦區(qū)地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件及礦床充水因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆孔抽水試驗(yàn)成果，采用大井法對諾爾湖鐵礦礦道涌水量進(jìn)行預(yù)測。從而為制訂地下開拓方案的疏干措施提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

大井法 諾爾湖鐵礦 涌水量

礦坑涌水量預(yù)測是礦區(qū)水文地質(zhì)勘查的主要任務(wù)之一，實(shí)際工作中礦坑涌水量的預(yù)測方法一般有水文地質(zhì)比擬法、根據(jù)兩個(gè)或多個(gè)相關(guān)變量的觀測資料建立相關(guān)方程方程的相關(guān)分析法、水均衡法及分析計(jì)算法四種。大井法屬于分析計(jì)算法的一種，把復(fù)雜的坑道系統(tǒng)換成一個(gè)假象的、與坑道系統(tǒng)面積相等的“大井”，其涌水量就可以利用裘布依穩(wěn)定流基本方程來計(jì)算確定。大井法由于其具有簡單方便的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于復(fù)雜礦道系統(tǒng)涌水量，進(jìn)一步為制定地下開拓方案的疏干措施提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

1　礦區(qū)水文地質(zhì)概況

1.1河床沖積、洪積砂礫層中的孔隙潛水

分布在天山分水嶺南北的溝谷，尤其在溝谷下游，砂礫層向下游厚度逐漸增大，含水量較為豐富，泉水流量0.5～3.0升/秒，一般多在1～2.6升/秒。據(jù)礦區(qū)西南烏拉斯臺溝水井資料，單井最大涌水量為2880立方米/日。該層地下水已經(jīng)作為礦區(qū)主要供水水源。

1.2坡積碎石層中的孔隙潛水

此層以角礫居多，可見塊石，分布在溝谷兩側(cè)，泉水具有季節(jié)性特征，往往冰凍斷流。單泉流量0.7～3.2升/秒。

1.3冰磧層中孔隙潛水

分布在冰斗或冰川下緣，由礫石和塊石、漂石組成，孔隙水季節(jié)性融凍變化十分明顯，夏季局部形成暗流。單泉流量跨度較大，一般0.1～10升/秒，最大可見到12升/秒的泉水，冬季結(jié)冰斷流。

1.4基巖裂隙水

區(qū)域地層主要為下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組（C1d），巖性以火山凝灰?guī)r類、玄武質(zhì)安山巖及部分閃長巖居多。季節(jié)性融冰化雪及降雨，滲入基巖風(fēng)化帶，形成基巖風(fēng)化帶裂隙網(wǎng)狀水。通過基巖破碎帶入滲到深部，形成基巖裂隙脈狀水。基巖風(fēng)化帶往往有泉水出露，泉水流量0.4～1.5升/秒。深部的裂隙脈狀水一般富水性較差，鉆孔單位涌水量只有0.01～0.03升/秒·米。

2　地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件分析

本區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源是大氣降水，就區(qū)域而言，相對豐沛的大氣降水使地表水和地下水具備了來源。因寒凍、霜劈等物理風(fēng)化作用強(qiáng)烈，在基巖淺部形成了風(fēng)化裂隙帶，為風(fēng)化帶裂隙水的存在創(chuàng)造了條件。由于地形陡峭，降雨和冰雪融水易于流失，不易下滲，而第四系常年性凍土層，平均厚度20～40米，在此區(qū)起到了相對隔水的作用，它阻隔了地表溪流與基巖之間的水力聯(lián)系，削弱了地表水和第四系潛水對基巖深部的補(bǔ)給，是高山地區(qū)地下水不夠豐富的原因之一。同時(shí)由于深部基巖完整性較好，淺部地層和巖石接受補(bǔ)給后，只有少部分沿較大的裂隙或破碎帶向基巖深部補(bǔ)給外，大部分在表層的第四系松散堆積物中和基巖風(fēng)化帶中，隨地勢由高到低徑流。

3　礦道涌水量預(yù)測

3.1計(jì)算參數(shù)的選擇

（1）滲透系數(shù)（K）：

ZK0805鉆孔作了穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)兩次落程，獲得K1=0.096米/日，K2=0.054米/日。利用鉆孔抽水試驗(yàn)成果，取平均值：K=0.075 米/日。

（2）未來礦道排水最大降深（Sw）：

表1　ZK0805抽水試驗(yàn)孔結(jié)果表

平均靜止水位標(biāo)高3580米，拓采中最低平均動(dòng)水位標(biāo)高3160米，降深420米，Sw=420米。

（3）含水層厚度（H）：

盡管充水裂隙普遍分布在巖層中，畢竟有導(dǎo)水裂隙發(fā)育段和不發(fā)育段之分。含水層厚度與涌水量呈正相關(guān)，但隨著深度的增加，基巖完整性更好，為安全起見，取最大值420米作為含水層厚度，即：H=420米。

（4）“大井”引用半徑（γ0）：

γ0=η（a+b）/4

式中：a：開采井巷系統(tǒng)長軸方向距離，12勘探線～40勘探線，700米。b：開采井巷系統(tǒng)短軸方向距離，從各剖面量得平均控礦距離590米。

查表η=1.18，解得γ0=380米。

（5）“大井”引用影響半徑（R0）：

R0=R+γ0

用式近似計(jì)算，R=1301米，R0=1681米。

3.2未來礦道涌水量計(jì)算

該礦區(qū)屬弱富水礦床，匯水范圍小，補(bǔ)給邊界簡單而清楚。礦體深埋，根據(jù)礦體形態(tài)，未來拓采巷道系統(tǒng)大致呈東西長南北窄的矩形。在礦道疏干過程中，當(dāng)?shù)V道的涌水量，包括其周圍的水位降低呈現(xiàn)相對穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，即可認(rèn)為以礦道為中心形成的地下水輻射流場，基本滿足穩(wěn)定井流的條件，因此選用潛水完整井穩(wěn)定流公式進(jìn)行計(jì)算：

預(yù)測結(jié)果：Q=1158立方米/小時(shí)。

4　結(jié)語

此區(qū)已接近天山山巔，距主嶺僅1～2千米，匯水范圍很小，只有6.34平方千米。年降水量1059.5毫米，年蒸發(fā)量452毫米。計(jì)算得出礦區(qū)全域（這里所謂的全域，是指礦區(qū)所在的匯水范圍（或補(bǔ)給邊界））范圍內(nèi)的全年大氣降水總量767立方米/小時(shí)。假設(shè)全年降水全部補(bǔ)給了礦坑，也遠(yuǎn)小于我們計(jì)算的礦坑涌水量，因此是涌水量計(jì)算結(jié)果是安全的。預(yù)測的涌水量大于補(bǔ)給量的原因，與排水疏干范圍的靜儲量有關(guān)，只有在“大井”降落漏斗形成后，在假定條件下進(jìn)入巷道系統(tǒng)的地下水才會等于天然補(bǔ)給量，并且遠(yuǎn)小于我們算出的大氣降水補(bǔ)給量。

礦區(qū)未來進(jìn)行長期排水，在“大井”降落漏斗形成后，將有可能改變地下水流場，當(dāng)影響半徑局部超過地下水分水嶺時(shí)，將使地下水分水嶺擴(kuò)展外移，造成對地下水的襲奪，且概化的水文地質(zhì)模型與實(shí)際條件有一定的差別，這些均可能影響涌水量預(yù)測的準(zhǔn)確性。

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F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～188～1