（市政工程专业论文）江苏省沛县姜梨园铁矿给排水系统研究.pdf

江苏省沛县姜梨园铁矿给排水系统研究 摘要 矿山给水排水是矿床采选工程安全、顺利生产的基本保障条件之一，在给 排水系统相对独立的中小型矿山，矿坑涌水往往是生产用水的重要水源。在这 类给排水系统设计中，矿坑涌水量预测，不仅关系到矿床开采生产安全和矿山 给水安全，而且关系到矿山与周边环境之间的水交换。以江苏省沛县姜梨园铁 矿为例，基于矿坑涌水量预测开展矿山给排水系统研究，以求在充分利用矿坑 涌水资源的前提下，为生产给水安全和合理排水规模设计，提供技术依据。 姜梨园铁矿是一水文地质条件复杂的小型铁矿，古生代碳酸盐岩裂隙岩溶 水和上覆新生界松散孔隙水，构成矿床的直接充水水源。在现有的勘查成果的基 础上，结合矿山巷道开采设计方案，建立水文地质概念模型和相应的地下水流数值模 拟模型；利用数值模拟模型，对矿山开采条件下的矿坑涌水量及其变化过程进行预测、 评价；将矿坑涌水量及其变化过程与矿山开发利用的合理用水量相结合，确定在正常 工况条件给水与配水方案、非正常工况条件下的排水方式与规模。 鉴于矿坑涌水量预测存在较大的不确定性，在分析并确定影响矿坑涌水量的 主要水文地质参数的基础上，依据勘察中的相关成果，利用m c 算法计算参数分布频 率，结合数值模拟模型的预测结果，评价矿坑涌水量预测值的风险率，为第二水源 设计提供依据。 关键词：需水量；矿坑涌水量；数值模拟；风险率；不确定性 s t u d yo nt h es y s t e mo fj i a n g l i y u a ni r o n ，j i a n g s u p r o v i n c e a b s t r a c t m i n es u p p l ya n dd r a i n a g ew a t e ri so n eo ft h eb a s i cs e c u r i t yc o n d i t i o n sf o rd e p o s i t m i m n ge n g i n e e r i n gf o rs a f ea n ds m o o t hp r o d u c t i o n f o rw a t e rs u p p l ya n dd r a i n a g es y s t e m s i ns m a l la n dm e d i u ms i z e di n d e p e n d e n tm i m n g ，p i tf l o wi so f t e na ni m p o r t a n ts o u r c eo f p r o d u c t i o nw a t e r f o rd r a i n a g es y s t e mi ns u c had e s i g n ，p r e d i c t i o nm i n ew a t e r , h a sn o to n l y r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep r o d u c t i o no fs a f ed e p o s i te x p l o i t a t i o na n dm i n i n gw a t e rs a f e t y , b u ta l s o r e l a t i o n s h i p t ot h e m i i l i n ga n dw a t e re x c h a n g e b e t w e e nt h e s u r r o u n d i n g e n v i r o n m e n t t a k et h e j i a n gl i y u a ni r o no r e ( p e ic o u n t r y ,j i a n g s up r o v i n c e ) f o r e x a m p l e ，b a s e do nm i n ew a t e rs y s t e mt oc a r r yo u tm i n ed r a i n a g ea n dm i n ew i t hav i e wt o m a k i n gf u l l u s eo ft h ep r e m i s eo fw a t e rr e s o u r c e s ，t e c h n i c a lb a s i si sp r o v i d e df o r t h e p r o d u c t i o no fd r a i n a g ew a t e rs u p p l ys a f e t ya n dr e a s o n a b l es i z eo ft h ed e s i g n j i a n gl i y u a ni r o n o r ei sac o m p l e x h y d r o g e o l o g i c a lc o n d i t i o n s o fs m a l li r o n o r e ，p a l e o z o i cc a r b o n a t ek a r s tf i s s u r ew a t e r ，p o r ew a t e ro v e r l y i n gm e s o z o i ca n dc e n o z o i c l o o s e ，f o r mad i r e c td e p o s i tf i l l i n gw a t e r b a s e do nt h ec u r r e n ts u r v e yr e s u l t sa n dt h e c o m b i n a t i o no fm i n et u n n e le x p l o i t a t i o no fd e s i g n ，h y d r o g e o l o g i c a lc o n c e p t u a lm o d e la n d t h ec o r r e s p o n d i n gn u m e r i c a ls i m u l a t i o nm o d e lo fg r o u n d w a t e rf l o ww e r ee s t a b l i s h e d ；u s i n g n u m e r i c a ls i m u l a t i o nm o d e l ，o nt h ec o n d i t i o n so ft h em i n i n gm i n ew a t e ra n dt h ec h a n g e p r o c e s sw e r ep r e d i c t e da n de v a l u a t e d ；m i n ew a t e ra n dt h ec h a n g ep r o c e s sw e r ec o m b i n e d w i t ht h er a t i o n a ld e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fm i n ew a t e r ，a n dw a t e rs u p p l ya n dw a t e r d i s t r i b u t i o np r o g r a m sw e r ed e t e r m i n e dt on o r m a lo p e r a t i n gc o n d i t i o n s ，t h es c a l eo ft h e d r a i n a g ew a y w a sd e t e r m i n e dt on o n n o r m a lo p e r m i o nc o n d i t i o n s i nv i e wo fm i n ew a t e rt h e r ei sa b i gu n c e r t a i n t y i nt h e a n a l y s i s a n d d e t e r m i n a t i o n b a s e do na n a l y z i n ga n dd e t e r m i n i n gh y d r o g e o l o g i c a lp a r a m e t e r sa n d a c c o r d i n gt ot h er e l a t e ds u r v e yr e s u l t s ，m ca l g o r i t h mw a su s e dt oc a l c u l a t e 疳e q u e n c y d i s t r i b u t i o no fp a r a m e t e r s ，c o m b i n i n gw i t ht h en u m e r i c a ls i m u l a t i o nm o d e lp r e d i c t i o n ， e v a l u a t i n gt h er i s ko fm i n ew a t e r , a n dt h eb a s i sw a sp r o v i d e df o r t h ed e s i g no ft h es e c o n d w a t e rs o u r c e k e yw o r d s ：w a t e rd e m a n d ；m i n ed r a i n a g e ；n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ；r i s kr a t e ； u n c e r t a jn t i e s 插图清单 图2 一l 研究区交通位置图。4 图2 2 研究区位置示意图5 图2 31 9 9 5 , - , 2 0 0 5 年年降水量5 图2 4 矿区基岩地质图。7 图4 1 水文地质剖面图1 8 图4 2 三维地质模型概化示意图18 图4 3 模拟区范围及边界类型1 9 图4 4 地下水初始流场等值线2 0 图4 5 开采井与观测井位置2 l 图4 6s k 0 2 孔水位拟合过程线2 2 图4 7s k 0 4 孔水位拟合过程线2 2 图4 8z k 4 0 1 孔水位拟合过程线2 3 图4 9 模拟区参数分区2 3 图4 1 0s k 0 2 孔水位拟合过程线2 4 图4 1 1 正常涌水量变化过程线2 4 图5 1m c 法模拟过程3 0 图6 1 水量平衡图3 5 插表清单 表2 1i il 隔水层上、下i1 、i2 两含水层水位对比表1 2 表2 2i i2 隔水层上、下il 、i2 两含水层水位对比表1 2 表3 1 矿区需水量情况统计表1 6 表5 1 水质分析成果统计表2 6 表5 2 不同可供水量对应下的风险率值：3 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得 金胆王些太堂 或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 孟知名角 学位论文版权使用授权书 签字e t 期：2 ，年厂月 日 本学位论文作者完全了解金月巴王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权金月巴王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 曼知么有 签字1 9 期：2d 厂p 年f 月牛日 学位论文作者毕业后去向：彳是 工作单位： 通讯地址： 名：1 毯玲毋 签字日期：2 d fd 年，月0 日 电话：m 惑o 37 t 邮编： 致谢 本文的所有研究工作是在陶月赞老师悉心指导下完成的，三年的研究生学习期 间，您无论是在学习上还是在生活上都给予了我无私的帮助和鼓励，为我最终顺利完 成论文倾注了大量的精力和心血。您渊博的专业学识、严谨的治学态度、敏锐的思维 以及求实的精神深深的影响着我，使我受益匪浅。在此特向您致以最衷心的感谢和由 衷的钦佩! 在论文完成过程中，非常感谢合肥工业大学刘佩贵老师的无私的帮助和支持，还 要衷心感谢曹彭强师兄、孟晓晨师弟的无私帮助。 感谢在纬地楼6 0 8 办公室一起勤奋学习的师兄弟姐妹们，研究生期间的互相探讨、 相互促进是我论文得以完成的重要因素。感谢你们给了我如此良好的学习氛围。感谢 你们在论文实地勘察工作中对我的照顾。感谢你们在生活中给我的种种帮助。 另外，我还要由衷的感谢我的父母，有你们的默默奉献和理解、支持，我的论文 才得以顺利完成。 最后，衷心感谢评阅我硕士论文和出席论文答辩会的各位专家和老师，感谢你们 在百忙中给予我的指导。 作者：王丽娟 2 0 10 年4 月1 2 日 第一章绪论 1 1 研究目的和意义 随着我国经济社会的持续高速发展，对铁矿石的需要量也在持续增 长；这使得许多开采技术条件相对较差的中小型矿床，也成为经济价值较 高的开采对象。而矿山采掘深度日益增大，矿区的地质生态环境日趋恶化， 一方面制约了矿区内矿产资源的开发和社会经济的可持续发展，另一方面 进行大规模的资源开发和各类人工经济活动，也以前所未有的触动力影响 了矿区的地质环境与生态系统，导致诸如浅层地下水资源衰竭、水体污染、 地面变形破坏、地质灾害加剧等，形成恶性循环，并导致矿区缺水较为严 重。所以，随着企业发展，现有供水能力己不能满足正常的生活、生产需 要。同时，由于矿山地下开采导致地下水位下降等原因，原有的供水水源 水量均呈不断下降趋势，已愈来愈明显地影响矿山的可持续发展，影响人 们正常的生活、生产活动。重新论证和评价水资源，开发利用新的水源， 以满足矿区生活、生产用水需求己成为函待研究解决的课题。 这些众多的中小铁矿，其采、选的用水和排水，往往只能是就地形成 独立体系。因此，开展针对中小型铁矿的给排水系统研究，不仅是保障矿 山企业用水的需求，也是对当地进行环境保护的必然要求。矿山采选工程 用水主要包括矿区生活用水、采矿用水、选矿用水三个部分：由于采矿和 选矿过程用水，对水质要求较低，一般矿坑排水的水质可以满足要求，所 以可以能直接利用经过澄清后的矿坑排水作为采矿和选矿过程用水；而生 活用水对水质要求较高，矿排水的水质不一定能满足生活要求，如不满足 因此，要求可能要另选其它水源。同时经处理后的生活污水退水经处理后， 可以直接经过处理后进回水池供选矿用水；如果矿坑排水大于采矿和选矿 所需要的用水，多余部分的矿坑排水需经过相应处理后，满足达到相关标 准规定要求后可以的要求然后达标外排；如果矿坑排水不能达到满足生产 所满足需要的水量，则尚需考虑第二水源的建设另外引水。同时经处理后 的生活退水，可以进入回水池供选矿用水循环使用。 在中小型铁矿给排水系统研究中，由于矿坑涌水往往是生产用水的重 要水源，它不仅关系到矿床开采生产安全和矿山给水安全，而且关系到矿 山与周边环境之间的水交换；因此，矿坑涌水量的大小与涌水量过程的稳 定性，就成为给排水方案确定的核心问题。随着给排水设计目的不同，对 矿坑涌水量预测的要求也存在巨大差别；矿坑排水设计，主要考虑采矿生 产安全，此时，要求未来实际中尽可能不超过矿坑涌水量预测值；而在进 行地面生产给排水设计中，从给水安全角度，则要求求未来实际中尽可能 不小于矿坑涌水量预测值。本文将从水资源评价角度，对矿坑涌水量预测 与评价。 综上所述，以姜梨园铁矿铁矿为例开展矿山供排水系统研究，可为该 矿供水安全设计提供技术依据的同时，使水资源得到合理利用、水环境得 到充分保护、排水设计规模相对合理，这将对该矿区给排水系统设计有实 际应用价值；基于矿坑涌水量预测而进行矿山给排水系统的研究方法，对 类似矿区也具有参考价值。 1 2 国内外研究现状 矿区的可持续发展已成为当今世界各国社会与经济发展的共同课题。为了 解决日益严重的环境问题，出于环保与可持续发展的要求以及提高矿山企业经 济效益的需要，目前在全球范围内，从政府到公众，对环境保护的重视程度达 n t 前所未有的程度l l 。6 】。人口、资源与环境己成为人类社会发展的三大主题。 矿业发展必须以改善环境、建设生态矿山为发展趋势。面对这种形势，矿业部 门应取相应的对策，致力于企业发展的同时，尽力保持生态平衡不被破坏。 特定的自然环境造就了特定的生态系统，一旦自然环境受到了破坏， 则必须引起自然环境和生态系统的改变。随着采掘业不断发展同时，必定 会产生一定的的环境负效应，水资源受到破坏和污染就是其中之一，这主 要表现在两个方面：一是对地表及地下水系的破坏，二是对地表及地下水 造成污染。随着科学的不断进步，新技术的不断发展，采矿理论的深入研 究，都正在或已经为矿业可持续发展打下了良好的基础。同时促使矿业必 须走可持续发展之路。 矿山开采过程中，为了生产安全需要抽排地下水，而长时间持续地抽 排地下水，将导致地下水位下降的幅度与影响范围也会不断增加，与此同 时，地下水系统中的地下水流特征也将不断变化，比如含水系统边界外移、 含水层的各种水文地质参数发生变化，并有可能导致地表泉水干枯、矿区 主要供水水源枯竭等【7 - 1 4 】。如山西因采煤造成1 8 个县2 8 万人吃水困难， 矿区因采矿导致3 万多人用水困难。所以，水资源短缺已成为制约社会发 展最重要的“瓶颈”。 现有的矿坑涌水计算方法主要有数理统计方法、解析法和数值法。数 理统计法主要为水文地质比拟法，水文地质比拟法主要包括单位涌水量比 拟法和富水系数比拟法。水文地质比拟法主要用在地质和水文地质条件相 似、开采方法基本相同的生产矿井上( 采区或工作面) ，用已知矿井涌水量 预测新建矿井涌水量的一种方法。解析法是依据地下水动力学原理，用数 学解析方法求解各种特定模式( 即一定边界条件和初始条件下) 的地下水运 动模型，建立解析公式，利用解析公式预测不同条件下矿井涌水量。其中 稳定流是以裘布依公式为代表，非稳定流是以泰斯公式为代表。数值法包 括有限差分法、有限单元法、边界元法等。以有限单元法更为常用。在二 2 十世纪六十年代中期以前，数理统计方法与解析法比较常用。在此之后， 由于解析法等难以描述非均质含水层中和复杂条件下的地下水运动规律， 而数值法对于解决实际问题来说，效果较佳，从而显示出强大的优越性。 并且随着科技的进步，尤其是电子计算机的出现和广泛使用，使得数值法 推广到地下水计算中，解决了非稳定流解析法计算中难以解决的复杂条件 下的水文地质计算问题。 随着采掘业进一步发展，矿区矿坑涌水的计算方法得到不断的改进， 以此同时，针对矿区的排供矛盾，理论方面也得到了较快的发展，而且取 得了一定的成就i l5 。2 引，国外发达国家在矿区排供方面的实践与研究起步较 早，早在8 0 年代部分国家矿坑排水的回用率就己达到8 1 ，还有部分国 家把水质较好的矿坑排水经过处理直接卖给城市供水部门，为当地人们的 生活提供饮用水源，但是国外矿山的排供结合自身也存在一定的问题，比 较有代表性的问题主要是排供结合思路较为简单，方式方法与理论研究方 面存在不足，主要以矿床预先疏干供排结合和矿坑水排出净化处理后供水 两种模式为主1 1 扣揭】。国内最初为了缓解矿区供水紧张的局面开始采用“自 排自供”的方式利用矿坑排水，七十年代随着“综合治理和利用矿床大面积 地下水”等相关经验交流会的举办，人们越来越认识到矿区水资源的重要 性，二矿坑排水作为的矿区的重要水资源之一也得到了重视，与此同时矿 区排水和供水的综合利用理论得到快速发展。 就矿山给排水系统研究而言，以矿坑涌水量预测为基础而开展的矿山 给排水系统研究，国内文献较少见。基于矿坑涌水量预测的不确定性，将 地面生产给排水( 含井下采掘用水) 、矿山与周边环境之间的水交换等， 纳入统一系统中进行综合研究，目前未见有相关文献。 1 3 主要研究内容 本文以沛县姜梨园铁矿采选工程为例，开展基于矿坑涌水量预测的矿山 给排水系统研究。姜梨园铁矿是一水文地质条件复杂的小型铁矿，依据勘 查成果，结合矿山巷道开采设计方案，建立水文地质概念模型和相应的地下水 流数值模拟模型；利用数值模拟模型，对矿山开采条件下的矿坑涌水量及其变 化过程进行预测、评价；将矿坑涌水量及其变化过程与矿山开发利用的合理用 水量相结合，确定正在工况条件给水与配水方案、不同工况条件下的排水方式 与规模。在分析并确定影响矿坑涌水量的主要水文地质参数的基础上，利用 m c 算法计算参数分布频率，结合数值模拟模型的预测结果，评价矿坑涌水量 预测值的风险率，为第二水源设计提供依据。 3 第二章研究区概况 2 1 自然地理、范围、水文气象特征 研究区位于沛县栖山镇姜梨园一新庄一魏老家一带，处于黄河冲积平原中。 研究内地形等高线呈n w - s e 向展靠，4 l m 等高线位于矿区西南侧的袁庄，4 0 m 等高线位于中部的赵楼，3 9 m 等高线位于东面的新庄，东延至微山湖岸边降为 3 l m 。地形坡降1 3 0 0 0 1 1 5 0 0 0 。 沛县地区水系较发育、沟渠甚多。姜梨园以南孟庄张庄、姜梨园以北的 北李集一蔡庙有两条东西向水渠，姜梨园以东25 k m 处有龙口河，排灌畅通。 矿区水系不发育，仅在矿体东侧25 k m 分布一条南北向人工河流龙口河。 浚河南从河口，北至龙固，断面呈梯形，上宽3 8 m ，底宽1 5 m ，深6 m 。全长3 5 k m ， 中间经栖山、王店至闫集与一条东西向沿河平交。是一条排洪、灌溉两用河， 经常断流f 圈2 1 1 。 该区抗震设防烈度为7 度区。 沛县地区的工业以煤电为主，有大屯、渖城及徐州矿务局矿区三大煤炭开 采企业，煤年产量选1 0 0 0 万吨，大屯电厂可供应该矿用电。其它工业有纺织、 机械、化工、建材、轻工等。农业生产以种植水稻、小麦为主，经济作物有花 圈2 一i 研究区交通位置凹 图2 - - 2 研究旺何置示意幽 生、大豆及水果等。平均人口密度8 8 6 人平方千米，劳动力充裕 1 4 。 言 三1 0 0 0 冀。o 。 薄。o 。 4 。 2 。 _ l _ -_ 一 一| 一一十 一 高，2 6 9 ，历年极端最低气温2 1 3 ( 1 9 6 7 年1 月4 日) ，历年极端最高气温 4 0 7 ( 1 9 6 6 年7 月1 8 日) 。历年平均相对湿度7 2 ，7 、8 两月平均相对湿度 最大，分别为8 3 和8 4 ，3 月平均相对湿度最小，仅为6 5 。 降雨量年内集中，年际变化大( 图2 3 ) 。年平均降水量7 9 2 8 m m ( 1 9 9 5 2 0 0 5 年) ；年最大降水量1 2 9 0 1 m m ( 2 0 0 3 年) ，年最少降水量5 1 7 2 m m ( 2 0 0 2 年) ， 月最大降水量3 6 4 4 m m ( 2 0 0 3 年7 月) ，日最大降水量8 5 5 m m ( 2 0 0 5 年8 月2 9 日) 。据访问，历年来一次最大降水量发生在1 9 6 3 年，当时矿体附近积水深度 约0 2 0 m ，相当洪水位标高4 0 5 0 m 。 2 2 研究区地质及水文地质条件 2 2 1 研究区地质概况 1 地层 矿区均被厚1 4 0 2 3 4 m 的第四系覆盖。经钻孔揭示，组成基岩的地层从南到 北、从老到新分布有太古界泰山群，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系， 中生界侏罗系、白垩系，多呈北东向展布。岩体侵入于奥陶系，其中肖县组是 铁矿成矿的有利围岩。 奥陶系分布于矿区中部、岩体周围，其中肖县组下段( o l x l ) 为铁矿赋存的 主要层位( 图2 4 ) ，肖县组上段( o l ) 在矿区为铁矿赋存的次要层位。除贾 汪组与三山子组呈假整合外，其它各组、段间均为整合接触。 ( 1 ) 三山子组( o i s ) 三山子组下段( 0 1 s 1 ) 为浅灰色薄一中厚层白云岩夹多层小竹叶状白云岩， 厚度2 0 余米。在姜梨园z k 8 0 7 孔与闪长斑岩接触带有铁矿化。上段( o l ，) 为 浅灰色中厚层白云岩，含乳白一灰黑色燧石结核或条带，厚度2 0 3 6 m 。 ( 2 ) 贾汪组( o l ，) 灰、灰绿、土黄色页片一薄层状泥质白云岩、白云岩、泥灰岩。厚度4 1 2 m 。 在深部，姜梨园z k 3 0 2 孔深6 6 5 m 、z k 8 0 6 孔深3 7 0 m 处都见到贾汪组，为岩体 底板。 ( 3 ) 肖县组( o i x ) 肖县组下段( 0 l x l ) 以灰、深灰色厚层、中厚层灰岩、白云质灰岩为主，夹 多层灰质白云岩、白云岩、薄层泥质白云岩、泥质灰岩。微层理发育，常具角 砾状、豹皮状构造。在近底部往往有红色鲕状灰岩，含石膏。本段地层常被岩 体侵入破坏，姜梨园矿床内的肖县组下段，被岩体侵入破坏更为严重。在深部 层位较全，z k 8 0 1 孔揭示最大厚度为1 4 5 m 。在浅部( 姜梨园上层铁矿体以上) 层 位不全，多被岩浆同化，顶部被后期剥蚀，z k 4 0 1 孔所见最大厚度为1 3 5 m ，一 般厚度4 0 8 0 m ，所见岩性为灰、深灰色厚层、中厚层灰岩、白云质灰岩、泥质 灰岩、白云岩，由于热变质作用，部分为大理岩、白云质大理岩、泥质大理岩， 6 角砾状构造多、微层理发育，其层位厘定为肖县组下段中部与下部。 肖县组上段( o ，) 以灰、深灰、黄灰色中厚层、厚层白云岩、灰质白云岩、 自云质灰岩为主。中上部央多层白云质灰岩，局部见豹皮状白云岩；下部夹多 层页片状泥质白云岩，偶见角砾状白云岩、鲕状白云岩；底部偶夹灰白色薄层 硬石膏白云岩。厚度5 7 - 1 3 0 m 一般1 0 0 m 左右。在姜梨园f i 断层以北深处， 圈2 4 矿区基岩地质图 ( 4 ) 马家沟组( o l 卅) 马家沟组下段( o 。1 ) 以灰、深灰色厚层纯灰岩为主，夹少量豹皮状白云 质灰岩、偶夹灰质白云岩、白云岩。中、下部灰岩中含少量黑色燧石结核；底 部往往见薄层紫红色砂灰岩或鲕状灰岩，偶见薄层石膏，厚度4 3 1 2 0 ma 在姜梨 园z k 8 0 1 0 、z k 8 0 4 孔厚度为5 0 - 5 5 m 。 马家沟组上段( o ，m 2 ) 款、深灰色、浅黄色中厚层、厚层灰岩、灰质白云 岩，常具豹皮状构造，央少量白云岩，厚度4 5 9 3 m 。在姜梨园分稚于2 - 8 线f 1 断层以乳，z k 8 0 1 0 孔厚度为4 5 m 。 ( 5 ) 阁庄组( 0 2 9 ) 为灰、浅黄灰色薄中厚层白云岩、灰质白云岩、泥质白云岩、白云质取 岩，顶部往往有一层灰岩。偶见角砾状构造局部含燧石结核。姜梨园z k l 6 0 2 孔控制厚度1 1 0 m 。 奥陶系不同化学成分的碳酸盐岩，其控矿作用有明显的差异。第一，音s i 0 2 、 a 1 2 0 3 较高的泥质成分，对成矿不利。很多钻孔中所见，矿层顶、底板的地层围 岩或矿层之中所残留的原岩夹层，多为含泥质较高的碳酸盐岩；第二，m g o 含 量适中( 1 2 的白云岩，如贾汪组( o d ) 、阁庄组( o z g ) 及三山予组上段( o l 产) 等高镁地层多未见成矿；第三，富含膏盐的碳酸盐岩对成矿有利，肖县组下段 ( o l x l ) 多见角砾状构造、层纹状构造和石膏，是成矿的有利围岩。 2 构造 矿区位于华一栖凸起带中段偏北部位，褶皱不发育，断裂较发育。 1 ) 褶皱 矿区地层近东西向展布，由南而北地层由老到新，依次为寒武系、奥陶系、 石炭系及二叠系，地层均向北倾斜，总体为一向北倾斜的单斜构造，局部有次 级小褶皱和挠曲发育。 姜梨园岩体北侧的单斜构造由肖县组( o l z ) 、马家沟组( o i 聊) 、阁庄组( o z g ) 和石炭、二叠系组成，总体走向北东东，倾向北北西。南部奥陶系较陡，一般 3 0 4 5 度。向北石炭、二叠系倾角变缓，一般2 5 3 0 度，由于近东西向f 1 、f 2 、 f 3 阶梯正断层的切割、使地层向北递减迭落。从姜梨园纵剖面图可见肖县组下 段( o l x l ) 沿北东东走向有波状起伏变化，它对上层铁矿体赋存起控制作用，l 一0 线上隆及4 - _ 6 线下坳部位矿体厚大，岩层也较破碎。 2 ) 断层 矿区主要有东西向、北西向断层，北东向断层不发育。姜梨园矿体北侧有 东西向f 1 、f 2 断层。 。 ( 1 ) 东西向断层 矿区内有f l 、f 2 及f 3 三条东西向断层。其中f 1 、f 2 断层分别位于岩体的 北缘与北侧，为铁矿勘查钻孔控制和物探资料所佐证；f 3 断层位于二叠纪煤系 地层中，为煤田勘查所控制。三者近东西走向，近乎平行，平面间距2 0 0 3 0 0 m ， 三者均是上盘下降，为正断层，断层面倾向北，倾角陡，是一组阶梯状断层。 f l 断层：矿区内东起鸭咀，经徐庄、后何庄、姜梨园、西至后袁庄，长8 5 k m ， 再向西延伸出图外。姜梨园矿床内f l 断层，位于上层铁矿体北侧、下层铁矿体 之南，根据钻孔和物探资料，推测该段f l 断层走向近东西，断层面向北倾斜， 倾角8 0 - 8 5 度，总断i 陋 2 4 0 m 。3 、1 、0 、8 、1 6 线经钻孔控制，上盘地层向下 错位较大，3 1 6 线总断距 2 4 0 - - 3 8 0 m ，在基岩地质图上其南肖县组与以北石炭、 二叠系呈断层接触；详查区内虽无钻孑l 直接打到断层面，但经电测深在王河申 一姜梨园0 线一段异常较明显，物探推测为断层，断层面向北陡倾斜。 f 1 断层主要分布于航磁正异常北部边缘及重力异常梯度带，控制岩体的侵 位和矿体的分布，具有控岩控矿性质。 f 2 断层：矿区西起姜梨园2 线、经何孟庄，东至新庄，长5 3 k m 。姜梨园矿 8 床f 2 断层位于0 线一林楼，为北东东走向，根据钻孔和物探成果推测断层面倾 向北北西、倾角8 0 度，总断距1 8 0 m 。证据为：姜梨园2 8 线电测深推测为断 层、断面向北陡倾斜；8 线、2 2 线经钻孔控制f 2 北盘地层下降错位较大，8 线 总断距1 8 0 m ，z k 2 2 0 3 孔见构造角砾岩；基岩地质图上f 2 以南马家沟组上段 ( o l m 2 ) 、阁庄组( o z g ) 与以北太原组( c 3 t ) 呈断层接触。从有钻孔控制f 2 断层的多数地质剖面可见，f 2 断层控制中酸性岩体的形态分布，甚至控制铁矿 体的分布，至于在角砾岩中曾见有岩体角砾为后期继承性活动所致。 ( 2 ) 北西向断层 矿区有f 5 、f 6 、f 7 、f 8 等断层。在航地磁、地面重磁二阶导数图上都有不 同程度的显示，尤其是f 6 、f 7 表现明显。断层两侧被钻孔所控制的地质体均有 错断位移。本组断层几乎等距性分布，平面展布比较平直，仅局部弯曲，为右 行平移，可兼正断层性质，水平断距4 0 0 1 7 0 0 m ，据少量资料推测其倾向北东、 倾角较陡，后何庄f 6 东侧z k 7 0 1 孔中有石英闪长斑岩的角砾岩，佐证了北西向 断层为破岩断层。 3 岩浆岩 根据地质特征，结合同位素年龄资料，矿区内岩浆岩划分为燕山早期和燕 山晚期。矿区侵入岩，属华栖凸起带北侧三座楼姜梨园构造岩浆岩带的一 部分，是以中性为主、伴有中酸性的岩浆杂岩体。按其分布，以姜庙陈楼 为界，可分为西部姜梨园岩体和东部魏老家岩体。 ( 1 ) 姜梨园岩体 西自蔡庄，东至前何庄，北自丁庄、后何庄，南至前马庄。平面形态为梭 形，北东东走向，长4 3 k i n ，宽1 7 k m ，面积5 8 k m 2 。依岩石类型和隐伏情况， 又将岩体分为东、西和东南三个部分。 a 、西部位于孟庄、姜梨园、后马庄一带，为姜梨园岩体的主体部位，面积 4 3k r n 2 ，主要由闪长斑岩、角闪闪长斑岩组成，其中后期小岩体穿插的有孟庄 一后马村及z k 2 2 0 4 孔深部石英闪长斑岩；齐庙以西z k 2 9 0 1 孔深部花岗闪长斑 岩脉；多处有煌斑岩脉。z k l 6 0 1 孔揭示该处岩体厚度为5 5 0 m ，底板贾汪组( 0 人 顶板肖县组下段( o l x l ) 。z k 3 0 2 孔控制岩体厚度为4 3 3 m ，见底贾汪组( o i ，) ， 无顶板。 b 、东部后何庄岩体，面积约1 1k m 2 ，由石英闪长斑岩组成。 c 、东南部曹庄岩体，z k 3 1 0 1 z k l 5 0 2 一带，主要由闪长斑岩和角闪闪长 斑岩组成，其中有石英闪长斑岩脉穿插。 ( 2 ) 魏老家岩体 分布范围为不规则的条带状，面积4 2k m 2 ，岩体主要由闪长斑岩、角闪闪 长斑岩组成，其中亦有后期石英闪长岩及花岗闪长斑岩穿插，东部z k l 0 孔深 3 3 7 米以下见有辉石闪长岩( 未打穿) 。 9 在魏老家岩体西部转折部位形成新庄、封新庄铁矿体，铁矿位于隐伏岩体 的缓倾斜上接触带，与闪长斑岩和角闪闪长斑岩关系密切。 2 2 2 研究区水文地质条件 矿体位于姜梨园岩体北侧，沿倾向赋存在与奥陶系肖县组灰岩的接触带内。 走向n e 7 0 0 ，倾向3 4 0 0 ，倾角2 0 5 0 0 。矿体中部高，东西两端低，倾角亦相应 变缓。 矿体直接顶板，南半部为第四系，北半部为奥陶系肖县组。直接底板和南 侧岩石相同，同为姜梨园岩体一闪长斑岩。北侧为肖县组灰岩。往北不远，即 为f - 断层及其断层上盘的奥陶系马家沟组，接着依次为奥陶系、阁庄组、石炭 系、二叠系。上述地层，按富水性分为含水层和隔水层两类。 1 含水层 ( 1 ) 全新统、上更新统孔隙潜水中等含水层( i1 ) 该层上部为亚砂土，夹淤泥质亚粘土薄层或透镜体。下部为亚砂土、粉细 砂、亚粘土、钙质结核亚粘土互层。广泛分布全区，出露地表，厚度4 3 2 1 4 9 6 1 m 。 含孔隙潜水，水量较丰富。z k 0 0 8 1 孔抽水结果表明静水位埋深4 5 m ，降深 s = 1 6 3 4 m ，q = 2 1 1 3 8 l s ，q - - 1 2 9 4 l s m ，k = 4 4 6 3 m d ，水温1 7 。本次勘查的 水质全分析2 0 项，超标项目有总硬度1 0 3 2 m g l ，氯化物7 1 5 m g l ，硫酸盐2 5 1 4 m g l ，f 。2 2 9 m g l 。 ( 2 ) 中更新统中段孔隙浅层承压中等含水层( i2 ) 该层处于上下两个粘性土隔水层之间，岩性上部和下部为中细砂、亚砂土、 钙质结核亚粘土，中部为厚度不稳定，局部较厚的亚粘土。分布广泛，项板埋 深5 3 2 0 7 3 3 7 m ，底板埋深81 7 2 9 8 3 4 m ，平均厚度3 0 1 6 m 。含孔隙浅层承压 水。z k 0 0 8 2 孔抽水结果：静水位埋深f 3 2 3 m ，s = 1 5 6 2 m ，q = 4 8 5 6 l s ， q = 0 3 11 l s m ，k = i 7 3 6 m d ，水温1 9 ，水质全分析3 2 项，其中，达i 类标准 的2 9 项，超标项目：矿化度11 3 9 m g l ，总硬度6 5 7 m g l ，c i 。3 8 4 m g l 。 ( 3 ) 下更新统上段孔隙深层承压中等含水层( i3 ) 该层岩性为中粗砂层、钙质结核层、钙质沉淀层、钙质结核亚粘土、亚粘 土。砂层、钙质结核层一般粘粒含量较高。该层分布广泛，直接覆盖于矿体之 上。顶板埋深1 0 5 1 1 11 6 。6 9 m ，底板埋深1 5 5 2 1 1 6 7 7 6 m ，平均厚度5 0 2 7 m ， 含孔隙承压水，富水性中等。z k 3 0 4 孔抽水试验结果：静水位埋深1 9 9 7 m ， s = 1 6 1 7 m ，q = 8 8 8 7 l s ，q = 0 5 5 0 l s m ，k = 2 0 7 7 m d ，水温2 0 。水质全分析 3 2 项，达i 类标准的2 8 项，超标项目：矿化度1 3 5 2 m g l ，总硬度4 1 7 m g l ， s 0 3 2 - 3 0 1 m g l ，c i 2 6 9 m g l 。 ( 4 ) 奥陶系肖县组岩溶承压中等含水层( i4 ) 该层岩性上部为灰一深灰色薄至中厚层白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩， 夹泥质灰岩。下部为中层一薄层灰岩、深灰色厚层灰岩、豹皮状灰岩、土黄色 1 0 角砾状灰岩、角砾状泥灰岩。矿床附近，受风化作用和接触变质作用的影响， 岩溶比较发育，岩心溶孔发育普遍，钻孔溶洞能见率7 1 ，钻孔岩溶率6 4 。 溶洞多被粘土、砂、碎石块、钙质结核充填。本次勘查的s k 0 2 孔，在2 3 3 0 , - - 2 3 4 8 0 处见有溶洞，洞高达1 8 0 m 。在其上部蜂窝状孔洞发育，洞径o 5 1 0 e m ，另外 倾角7 0 8 0 左右裂隙较发育，裂隙面宽度在1 0 c m 左右，半充填方解石晶芽， 水蚀现象明显。 分布于矿体顶部，向东西方向延伸，3 线附近南北宽1 9 0 m ，8 线附近3 4 7 m 。 3 线以西向西南方向与马家沟组、阁庄组等可溶岩地层连成一体，宽可达7 0 0 m ， 向西南延伸。8 线以东呈廊道状向东延伸，该层在矿床范围内，揭露顶板埋深 1 5 5 2 1 m 1 9 2 6 0 m ，底板埋深1 7 2 3 2 2 8 7 2 1 m 。揭露厚度最薄9 1 0 m ，最厚 1 3 0 7 7 m ，平均厚度3 9 1 7 m 。 s k 0 4 孔，抽水结果表明静水位埋深2 0 1 5 m ，8 - - - 1 2 3 5 m ，q = 4 9 5 l s ，q = 0 4 0 l s m ，k = 1 2 0 m d 。本次水质全分析2 0 项，达i 类标准的1 8 项，超标项 目8 0 4 2 。9 9 1 m g l ，c 1 。5 6 1 m g l 。s k 0 2 孔抽水试验结果：水位埋深2 0 2 6 m ，s - - - 6 1 6 m ，q - 5 6 7 l s ，q = o 9 2 l s m ，k = 0 6 3 m d 。水质全分析2 0 项，达i 类标 准的l8 项，超标项目：s 0 4 玉7 5 3 m g l ，c i 。5 4 6 m g l 。 ( 5 ) 奥陶系马家沟组岩溶承压强含水层( i5 ) 该层岩性上部中厚层狄岩夹白云岩和豹皮状灰岩夹白云岩；下部厚层纯灰 岩、含燧石结核灰岩，豹皮状灰岩。位于f l 断层北侧，与矿体之间的距离：8 线2 3 m ，6 线3 2 m ，4 线7 0 m ，2 线5 0 m ，零线以西未出现，宽度1 0 0 m ，呈n e 7 0 0 向东延伸。新庄铁矿普查钻孔z k 3 9 0 6 孔于孔深1 7 6 5 7 1 7 7 4 7 m 和1 8 1 1 5 1 8 3 4 1 m 遇到两个溶洞，洞高分别达o 9 0 m 和2 2 6 m 。本次勘查的s k 0 5 孔2 1 3 5 0 n 2 1 9 1 0 m ，风化溶蚀孔洞发育，溶径o 5 2 0 c m ，半充，2 2 4 5 0 - 2 2 8 2 8 m ，填方解 石品簇。3 4 0 0 8 3 4 3 7 8 m ，夹黑色砾质结核和团块，直径2 0 7 3 0 c m 。z k 4 3 0 1 孔 抽水结果：水位埋深1 2 9 1 m ，8 = 0 9 9 m ，q = 9 3 7 5 l s ，q = 9 4 6 9 l s m ，k = 9 6 6 8 m d ，水温2 3 。水质全分析3 3 项，达i 类标准的2 9 项，超标项目：矿 化度1 5 9 5 m g l ，总硬度5 0 6 m g l ，c 1 。3 4 3 m g l ，s 0 4 厶3 9 3 m g l 。 ( 6 ) 奥陶系阁庄组岩溶承压中等含水层( i 6 ) 岩性薄一中厚层白云岩，夹灰质白云岩、泥灰质白云岩及角砾状白云岩。 受f 2 断层破坏，仅分布于8 线以东，距矿体最近1 1 0 m ，里n e7 0 0 方向延伸， 宽9 2 m 。根据区域地质条件对比，该岩组属于中等含水性。 ( 7 ) 石炭系裂隙岩溶承压弱含水层( i7 ) 岩性由上而下以次为灰黑色页岩、灰色粉砂岩、灰岩、浅灰色灰岩、杂色 页岩、铝土质页岩、紫红色铁质页岩。分布于f l 断层和f 2 断层北侧，至主矿体 距离：3 线4 2 m 、l 线1 5 m 、0 线7 m 、2 线5 0 m 、4 线1 1 0 m 、6 线9 2 m 、8 线11 7 m 。 出露宽度1 3 0 m ，呈n e 7 0 0 延伸。z k l 0 2 孔于孔深