安徽泥河铁矿充水因素分析及矿坑涌水量预测

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作者刘中刚
来源中国地质大学(武汉)
出版年2014
摘要
受水文地质条件复杂性和计算方法适用性等限制,矿坑涌水量预测一直是国内外研究的难点。另外受矿区水文地质勘查投入因素的影响,矿坑涌水量预测更为困难。本文以玢岩型矿床——泥河铁矿为例,分别利用解析法和数值模拟法,对矿床的矿坑涌水量行预测研究。研究泥河铁矿矿床充水因素、预测矿坑涌水量能给矿区开采提供技术支持,为类似矿山开采及矿坑涌水量的计算提供借鉴模式,意义重大。泥河铁矿地处庐江盆地,铁矿资源量18379.72万吨,矿体埋藏深度600~900m,矿区地层岩性复杂。根据矿区野外调查、水文地质勘探、抽水试验、地下水位动态观测等成果,对区域了解充分,自上而下可以将区内地下水划分为松散岩类孔隙水含水层、杨湾组裂隙孔隙水含水层、双庙组粗安质熔岩裂隙含水层及次生石英岩含水层4个类型,隔水岩组为火山碎屑岩隔水层、侵入岩隔水层2种类型。在分析地表水和地下水以及它们之间的水力联系情况的基础上,本文从岩层性质、地下水赋存及通道条件,确定了影响矿山充水的各因素,并用解析法和数值模拟法对该矿床的矿坑补给量进行了预测。解析法为当前矿区涌水量预测较常用的计算方法之一。而数值模拟法能有效地反映矿区复杂的水文地质条件和疏干排水条件,一般用于水文地质研究程度较高、水文条件复杂或疏干排水工程布局复杂的矿区。本文结合矿山开采方案,在解析法计算的同时,利用FEFLOW软件建立矿区含水岩组三维数值模型,通过对模型的调试与识别确定矿区的各水文地质参数,进而利用调试好的模型预测了开采后各个时间的矿坑涌水量及各含水层的地下水位。解析法预测结果表明,首采段-895m矿坑涌水量为2842m3/d,而通过数值模拟法对模型进行识别与检验,计算结果表明,预测首采段的矿坑涌水量第一年为4000 m3/d,以后矿坑补给量随矿床的开采而不断衰减,至开采设计年限26年时,预测涌水量约为1990 m3/d。结合本矿区水文地质特征,从解析法公式的推导上以及水文地质边界条件上对两种方法进行了比较,解释了两种方法出现差异的原因。结合预测结果,给出了较为合理的疏干排水建议和突水防治措施,以保证矿山的安全生产。

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