港里矿床充水条件分析

港里矿床充水条件分析

徐翠红 孙志远

鲁中矿业有限公司 山东 济南市 271199

摘要　本文主要从分析矿床充水水源、充水通道及充水强度三方面，对港里矿床充水条件进行了论证，得出了1＃矿体西北及北部弱透水边界、地表塌陷是矿床充水的主要条件，并对今后矿床的开采中所要重点加强措施进行了说明。

关键词　矿床　矿体　充水条件　水文地质

1．港里矿床概况

山东莱芜港里矿床位于莱芜区北8公里处。该矿床为热液和接触交代作用形成，属大型矽卡岩型富铁矿，是张家洼矿区三个矿床中矿体规模最大的一个，其中铁矿石储量为15139万吨，铜金属量14.02万吨，钴金属量2.87万吨。

港里矿床主要矿体相对集中，矿床包括4个主要矿体和7个次要矿体以及7个零星小矿体。8线以北为1^＃矿体，1^＃矿体南部从西到东依次为2^＃、3^＃、4^＃矿体。这4个矿体占港里矿床总地质储量的97.5％。本文为论述方便只对主要矿体进行分析，不单独对小矿体进行论述。

从原钻孔资料看，1＃、2＃矿体在8线处相连成为一体，但此处矿体薄品位低，开采利用率低，因此当时为清楚地表述矿体和以后开采使用上的方便，地质工作者将这两个矿体人为地分开，并给予编号。2＃、3＃矿体除北部靠近外其余部位相距较远，3＃、4＃矿体在埋藏深度上区别较大。因此，1＃、2＃矿体与其它两个矿体互相独立。4个矿体的走向杂乱，但从总体上看，其走向大致为南北向。

矿体的倾向基本一致，即向东倾斜。其中，1＃、2＃、3＃矿体产状较平缓，可定义为缓倾斜矿体。4＃矿体倾角较大，接近50°，为陡倾斜矿体。4个矿体从南到北，从东到西埋藏呈由高到低的趋势发展，其中埋藏最浅为1＃矿体，最深为4＃矿体，局部最深达-800米。

2．港里矿床充水条件

矿床充水条件是分析判定一个矿床水文地质条件复杂程度重要手段。通过对矿床充水水源、充水途径（通道）和影响充水强度（矿坑涌水量的大小）的因素等这三者的分析，为进一步认识矿床水文地质规律，掌握水文地质特征，预测突水和进行防探水工作起到重要的指导工作，从而为井下采矿生产的安全顺利的进行提供保障。

2.1　港里矿床充水水源

对于一个矿床，无论露天矿还是地下，充水水源基本都为大气降水、地表水、地下水和老窖水这四种。而对港里矿床来讲，不存在老窖水，重点是前三个。

2.1.1大气降水对港里矿床充水的影响

大气降水渗入是地下水的主要补给来源，几乎所有的矿床都不同程度地受到大气降水的影响，它与地形、岩性和构造等条件有关。

2.1.2地表水对港里矿床充水的影响

港里矿床所对应的地表水源为横穿1＃矿体顶部的主要河流­―――汇河，其次是南山阳河，及位于矿区东北的大冶水库。

汇河　汇河属短源激流的间歇性河流，发源于莱芜南苗山，全长46Km，在泰山造纸厂附近汇入牟汶河。汇河在港里桥附近自东北向东南流经1＃矿体的顶部。

南山阳河　南山阳河发源于南山阳村和北山阳村东北的山区，在小洼村西部、港里桥附近注入汇河，是汇河水系的一条支流。该河为季节性河流，在矿区附近河道宽3-5米，雨季流量一般10 m³/s，其它季节流量较小，2005年5月在小洼村南测得其流量为0.00384 m³/s。南山阳河从矿区东边茅茨村附近开始向西依次在地表穿过4＃、3＃、2＃和1＃矿体。

大冶水库　大冶水库位于矿床东北，相距约6公里，水库对第四纪地下水起到一定的补给作用。

2.1.3　地下水对港里矿床充水的影响

第四纪潜水　第四纪潜水分布在矿区内汇河河床及其两边的一级阶地上的第四系粗砾砂层中，少量分布在南山阳河床附近，汇河南岸第四纪砂层厚2-5米，埋深一般在1～9米，含水丰富，其单位涌水量q一般大于1.0 L/s·m，属于强强富水性地段，局部单位涌水量q大于5.0 L/s·m，属于极强富水性地段。南边覆盖在第三纪地层之上的洪积物因地势高粘性土含量大而含水较弱。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　奥陶系大理岩、灰岩水　奥陶系大理岩、灰岩为矿床的主要含水层，分布在1＃矿体的下部、3＃矿体的下部和4＃矿体的顶部。中间闪长岩突起带将大理岩和灰岩分割成东西两部分，互不相连。

西部大理岩、灰岩与其北部的岩体连为一体。北部一带的灰岩、大理岩见有小的溶洞和溶孔，发育一定的裂隙，但矿床内部差。该处抽水试验查明其补给源不足，静储量不大，且与大气降水无关。

闪长岩　闪长岩属于矿床内的弱含水层，主要赋存在矿体的底部。地下水类型属风化、构造裂隙承压水。资料证明，矿床内的闪长岩含水极微弱。

2.2.港里矿床充水通道

因港里矿床顶部赋存150～700米厚的第三系粘土质粉砂岩（红板岩），加上前期大量的地质工作，该矿区不存在地震裂隙、导水陷落柱、岩溶塌陷及天窗，而主要是第三系地层以下地质运动所产生的断裂、人为的采矿裂隙通道和勘探钻孔三种。

2.2.1断裂带通道

在港里矿区，大的断裂为F1断层。F1断层横贯矿区，将港里矿床和小官庄矿床以及张家洼矿床分割，断层以北为港里矿床。断层走向为北偏东70°，倾向NW，倾角84°，断层延长约4公里。南盘上升，北盘下降。

2.2.2人为的采矿裂隙通道

港里矿目前开采的是2＃矿体，采用的方法是无底柱分段崩落法。无底柱分段崩落采矿法所带来的地质环境的破坏非常严重，地表塌陷就是最主要的衍生问题，同时引发第四纪地下水的流向发生改变。

2.2.3　勘探钻孔通道

原“二勘”1976年资料中明确规定了对地表勘探孔的封孔质量要求，并且也做了相应的封孔工作。但当时施工单位多，施工时间长，部分钻孔的封孔资料记录不全。

2.3港里矿床充水强度

矿坑充水强度即单位时间内地表水或地下水流入井巷内水量的大小。

2.3.1充水岩层出露和接受补给条件

整个港里矿床顶部覆盖有巨厚的第三纪粘土质粉砂岩（红板岩）隔水层，矿体周围的灰岩、大理岩也在第三纪地层之下，且决大部分的灰岩变质成为大理岩。

2.3.2矿体的边界条件

因港里矿床南部的F1断层为一隔水断层，且矿床顶部覆盖巨厚的第三系粘土质粉砂岩，因此港里矿体的边界条件包括东、西、北部侧向边界。

东部边界　大量钻孔资料证明东部大理岩裂隙及岩溶很不发育，且多充填粘土。

西部及北部边界　西部的灰岩、大理岩与盆地北部大理岩和灰岩连为一体。矿床西北及北部外围大理岩和灰岩见有小的溶洞和溶孔，且大多无充填物。

3.结论

3.1　港里矿床1＃矿体和其它3个主要矿体应采用不同的采矿方法。

3.2　港里矿2＃、3＃、4＃矿体如继续采用无底柱分段崩落法采矿，必须对汇河和南山阳河洪水拦截、对两河通过第四纪砂层潜水补给采矿区补给通道进行阻隔。

3.3　未来开采1＃矿体时，做好矿体西北及北部的探水、防水工作，确保采矿生产安全。

3.4　对地表勘探孔封孔质量不清楚的，在以后的井下采矿过程中密切注意，及时查清封堵情况，并根据情况作出相应的整治措施。