庐江县黄屯硫铁矿矿坑涌水量预测研究

(安徽省煤田地质局水文勘探队，安徽 宿州 234000)

1 研究区概况

黄屯硫铁矿位于安徽省庐江县城东南方向约30 km，庐江县龙桥镇境内，黄屯村北约1 km处，处于正在开发利用的龙桥、马鞭山铁矿床的北东侧附近[1]。区内含水层有：第四系松散岩类孔隙水含水岩组、火山碎屑岩与熔岩类孔洞—裂隙水含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐类岩溶裂隙水含水岩组；隔水层有：三叠系拉犁尖组上段(T3l2)、岩浆岩[2]。

2 数值模拟法

2.1 水文地质模型概化

2.1.1 模拟范围的确定

根据矿区地质条件及水文地质条件分析，确定地下水数值模型范围，以隔水帷幕和部分隔水断层为模拟区边界，西以西帷幕及F1南北段隔水断层为界，南以南帷幕为界，东以F2-2隔水断层为界，北以陈拐一带探矿边界为人为边界，模拟范围面积约为1.65 km2。

2.1.2 含隔水层概化

通过对矿区地层岩性、水文地质条件、含水层渗透性和含水层间地下水力联系等研究，将模拟区在垂向上从地表到三叠系粉砂岩及泥质粉砂岩相对隔水层概化四层，第一层为第四系冲洪积砂砾石孔隙微承压含水层，概化为弱含水层。第二层为第四系残积粘土及火山岩强风化高岭土弱透水层，该层的渗透性能较差，在模型中概化为相对隔水层。第三层为侏罗系火山岩裂隙—孔洞承压含水层，概化为极强富水层，为本次水文模拟的主含水层。含水介质由构造裂隙及火山岩孔洞组成，含水性及透水性极强。第四层为三叠系沉积岩裂隙弱含水层，该含水层含水介质主要为裂隙，其含水性及透水性较弱。

2.1.3 边界条件概化

垂向边界：本文模型模拟含水层为侏罗系火山岩裂隙—孔洞承压含水层，因此模型以第四系残积粘土及火山岩强风化高岭土层为模型上部边界，以三叠系沉积岩层为下部边界，其中上部边界为局部透水，下部边界为弱透水边界。

侧向边界：根据前期学者研究可知，矿区东部的F2-2断层与西部的F1断层南北段具有较好的隔水性能[3]，作为模拟区的东边界弱透水边界处理，其中段受近东西向破碎带的穿切隔水性被破坏，并不具隔水性，概化为给定流量边界；矿区南部和北部均无自然的水文地质边界存在，且水流方向为从南流向北，所以南北边界概化为给定流量边界。

2.2 群孔抽水效果模拟

根据矿区含水层岩性特征及群孔抽水试验地下水降落漏斗的形态及其扩展的特征，结合相同距离水位观测孔地下水水位降深的变化规律，在此基础上将含水层水文地质参数分为若干区并对概化边界涌水边界进行分段(图1)，对中帷幕以北部分注浆改善区域的水文地质参数进行适当调整使模型流场与实际流场拟合[3]。区内的隔水断层所在分区赋予较小渗透系数，含有破碎带的分区赋予较大渗透系数，根据水文地质参数相似区分类原则共分为33个区，通过不断调整模型分区参数，对矿区内所有观测孔的水位变化和抽水试验最大降深时的流场进行拟合(见图2)，从图中可看出所有孔位拟合情况均较好，偏差较小，曲线误差节点占总结点比例均不超过30%，符合数值模拟规范要求，表明模型精度较高，可较为客观的反映研究区水位变化情况，可以为涌水量预测提供依据。建立的数值模型识别矿区33个区块可得出其水文地质参数(表1)，作为涌水量预算的根据。

图1 矿区模型进水边界分段

图2 群孔抽水试验部分观测孔抽水试验动态拟合曲线

分区编号渗透系数/m/d分区编号渗透系数/m/d分区编号渗透系数/m/d12.54123.54231.2526.07131.26240.2634.68141.41250.3146.14153.57268.2654.96163.12270.00561.14170.86280.7874.22181.56291.2680.006191.43300.2693.78208.26310.27101.22210.71320.85111.22220.26334.26

3 预测结果和分析

结合矿区各分区水文地质参数，利用软件自动计算稳定状态下各帷幕边界进水量，预测矿区各开采水平下矿坑涌水量预测如下表2、表3所示。可以看出矿区在-240开采水平下总涌水量达到38 738.2 m3/d，在-290开采水平下总涌水量达到4 305 138 738.2 m3/d。其中东南缺口为矿区主涌水量方向，其次为矿区注浆的南帷幕。

表2 -240m开采水平矿区各段进水量预测

表3 -290m开采水平矿区各段进水量预测

4 结语

(1)通过上述研究，可知矿区不同开采水平下的各方向涌水量数值，矿坑涌水的主要进水方向为东南缺口及南帷幕，水位降深在-290m水平时，东南缺口进水量为11 958.5 m3/d；南帷幕进水总量为8 579 m3/d。

(2)未来矿区在抽排水位降深增加时，南帷幕底板可能产生导水通道或帷幕体中段产生新的过水通道，需进行适时的探查；矿区进行开采时应在矿区的东南缺口适当布设排水孔，或者井下增设排水站点，以达到疏干排水的要求。