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1、11. 绪绪 论论XX 铁矿集团 XX 铁矿采用井下巷道方式开采，由于充水含水层富水性强，导水断层发育，致使矿坑存在巨大突水隐患，排水成本成倍增加，矿山开采越来越困难。为了充分开采地下铁矿资源、降低矿山开采成本、保护地下水资源，拟开展矿区水害的综合治理研究工作。（1）项目名称：XX 铁矿集团 XX 铁矿水文地质灾害综合治理与地下水资源保护可行性研究（2）研究治理范围：XX 铁矿 4.80km的矿区范围。（3）项目类型：技改续作项目（4）起止时间：2009 年 8 月 至 2010 年 12 月（5）承担单位：XX 铁矿集团有限公司（国有股份制企业）（6）法定代表人：（7）通讯地址：1.1 目的
2、任务及工作范围目的任务及工作范围1.1.1 目的任务目的任务本次工作的目的是：进一步查明 XX 铁矿矿区水文地质条件，分析论证矿床充水因素及矿坑水害治理的可行性，圈定导水断层构造及地下水径流带位置，拟定初步的堵治水方案，为矿区水文地质灾害综合治理与地下水资源保护提供科学依据。主要任务为：（1）进一步查明矿区水文地质条件及矿床充水含水层中地下水的赋存、补给及运移特征； 2（2）查明矿坑突水来源及其导入通道，分析突水机理、论证矿坑水害治理的可行性； （3）拟定初步的堵治水方案，提出地下水资源保护措施。1.1.2 研究工作区范围研究工作区范围 矿区水害治理可行性研究范围，西起 F20断层，东至 ZK
3、29号孔西侧，北以 XX 为界，南至 ZK39孔北，面积约 4.80km2。1.2 地质与水文地质工作研究程度地质与水文地质工作研究程度自上世纪五十年代以来，地质、煤炭、冶金、电力等部门为了不同的工作目的，先后在该区域开展过多次地质、水文地质及矿产地质勘查研究工作，20062008 年我矿又在矿区西部开展了部分导水断层的封堵试验工作，为本次可行性研究提供了较为充分的资料依据。以往开展的主要地质工作分述如下。1.2.1 地质地质工作工作1.2.1.1 区域地质调查区域地质调查上世纪六十年代初期，XX 省地质局区调队和第五地质大队先后在该区开展了 1：20 万和 1：5 万的区域地质测量工作，其中
4、 XX省地质局第五地质大队在 1978 年提交了 1：5 万贾汪幅区域地质调查报告。该报告对区域地层、地质构造及矿产资源分布等方面进行了较为详细的论述，成为该区早期最为系统的地质资料。1.2.1.2 矿产普查与勘探矿产普查与勘探上世纪七十年代，XX 省地质局第五地质大队先后在该区开展了 XX 铁矿矿区地质勘探及 XX 铁矿义和庄矿体详查工作，于 1975年 11 月和 1978 年 6 月分别提交了XX 省利国 XX 铁矿地质勘探报告和XX 省利国 XX 铁矿义和庄矿体详查地质报告 。上述报告对矿区地层岩性及地质构造均进行了较详细叙述，对矿区水文地质3条件进行了较深入分析，论述了矿区含水层裂隙
5、岩溶发育规律、构造含水带的富水性特征以及矿床充水因素和地下水的补给、径流、排泄条件，采用多种方法预测了矿坑的涌水量。1.2.2 水文地质水文地质工作工作1.2.2.1 厂、矿供水厂、矿供水上世纪五十年代，为解决微山县韩庄电厂供水问题，西安电力设计院在该区进行了供水水文地质普查工作，并在矿区西部施工了2 眼水文地质勘探钻孔和 6 眼供水井，建成了电厂供水水源地，自水源地开采以来积累了详细的开采量系列资料。1.2.2.2 水文地质水文地质19791980 年，XX 利国铁矿勘探队开展了 XX 矿区副井工程地质水文地质勘察，布置了部分物探工作，施工了 5 个水文地质勘探钻孔，进行了钻孔分层抽水试验及
6、地下水流速、流向的测定；查明了副井区段的水文地质条件、预测了井筒浅部、深部含水段的涌水量；提交了XX 利国铁矿 XX 矿区副井工程地质水文地质勘察报告 。19811983 年，XX 省地质局第二水文地质工程地质大队开展了济徐淮（XX 省域）岩溶水文地质、工程地质调查评价工作，于1983 年 7 月提交了济徐淮（XX 省域）岩溶水文地质、工程地质综合评价报告 ，该报告对区域水文地质、工程地质条件进行了较为系统的评价和分析、论述。此外，1998 年 10 月，XX 省地矿局、XX 省煤田地质公司、华东有色勘探公司合作编制完成的中国北方岩溶地下水资源及大水矿区岩溶水预测、利用与管理研究（XX 省 X
7、X 地区） ，也对矿区的水文地质条件和岩溶水资源状况进行了较全面的阐述。4但从以往各项勘查、研究工作来看，区域水文地质工作仅是涉及矿区范围，基本未投入实际性的工作；矿区勘探则主要查明了矿体的分布状况，水文地质试验等工作方法明显不足；导致矿区水文地质条件、尤其是矿区地下水与区域地下水的水力联系未能详细查明。所以本次可行性研究将需要布置部分水文地质工作来解决这一问题，以进一步增加治理方案的科学性、合理性，取得更好的防治效果。1.3 矿区及企业概况矿区及企业概况1.3.1 矿区地理位置矿区地理位置XX 铁矿为 XX 铁矿集团有限公司的下属企业，位于 XX 省 XX市铜山县利国镇境内，矿床采区位于利国
8、镇 XX 村南部，北距山东省微山县韩庄镇 5km，西临微山湖，面积约 4.80km。矿区西部有京沪铁路和 104 国道通过，东侧有京福高速公路穿越，京杭大运河和韩庄运河分别从矿区南部和北部经过；水陆交通发达、交通条件十分便利。见图 11。5图图 11 XX 矿区交通位置图矿区交通位置图 1.3.2 矿区自然条件矿区自然条件XX 矿区处在微山湖东南部的湖积平原与剥蚀残丘的交接地带，地形开阔、起伏不大；区内除有少量人工开挖的沟渠外，无较大自然河流经过。矿区工农业较为发达。工业以铁、煤采选、冶炼及水泥建材制品为主，农业以种植小麦、水稻、玉米为主。电力资源丰富，基础条件良好。1.3.3 企业概况企业概
9、况XX 铁矿集团有限公司是以原利国铁矿为基础改制成立的国有中型矿山企业，隶属于 XX 市国资委。 自 1949 年利国铁矿恢复建设以来至 1998 年停产时，累计生产铁矿石 2000 万 t。2000 年以后恢复生产，开始开采利国镇北矿区，经过几年的开采，镇北矿区储量已大幅减少，为保持企业持续发展，又开始建设 XX 矿区，作为6企业的接续矿区。截至 2008 年底，XX 铁矿集团已拥有固定资产原值 8388.7 万元，资产净值 7342.7 万元，在职职工 2507 人，其中XX 铁矿职工 800 人。XX 铁矿开采方式：采用井下巷道开拓、房柱法及全面留矿法采矿、竖井提升矿石。1.3.4 矿山
10、生产现状矿山生产现状XX 铁矿集团有限公司为采选联合企业，坑内采出矿石运至选矿厂进行分选，设计采选原矿规模为 50 万 t/a，主要开采高炉平炉富矿。1976 年建设了选矿厂二期工程：细破碎、磨矿、浮选、磁选、精矿脱水等项目，年处理原矿 36.64 万 t，处理露天采场的贫铁矿石。1998 年因西马坑露天采场出现渗水，不能维持正常生产，采场被迫关闭，选厂也相继停产。2000 年新建了镇北矿区坑下采场，采矿能力为 30 万 t/a。目前选矿厂矿石主要由镇北矿区供应。随着镇北矿区储量逐渐减少，XX 铁矿集团开始建设 XX 矿区，作为镇北矿区的接续矿山，设计原矿开采能力 50 万 t/a，矿石送往现
11、有选矿厂分选；现有选矿厂经过扩产改造后原矿处理能力扩大到60 万 t/a，同时加工处理镇北和 XX 两个矿区的矿石。2008 年处理镇北矿区矿石 26 万 t，原生磁铁矿与赤褐菱铁矿比为 9：1，处理XX 矿区矿石约 20 万 t；产铁精矿镇北矿区 14.42 万 t（TFe65%），XX 矿区 11.475 万吨 t（TFe65.59%）；实现销售收入 31508.50 万元，利税 10050 万元。1.4 资源技改条件资源技改条件XX 铁矿属于接触交代型的中型富铁矿床，矿石产于侵入岩体与围岩接触带及层间破碎带复合构造中，类型为含铜钴硫化矿的铁7矿石，在回收铁的同时，还可综合回收铜钴等其它金
12、属。根据 XX省地质局第五地质队 1975 年 11 月提交的XX 省利国 XX 铁矿地质勘探报告 ，矿床地质储量 C1+C2级 1524.15 万 t，平均品位49.56%；主要由、号四个矿体组成。矿石开采方式为地下开采，竖井提升。现已完成矿井的基建工作，总投资 1.2 亿元。目前影响矿区开采的环境因素主要是矿坑突水。由于围岩裂隙岩溶发育，富水性强，并且分布多条导水断层，导致开采过程中巷道内涌水量不断增大，排水成本成倍增加，并随时威胁着井下设备正常运行和矿工的生命安全。在进一步查明矿床充水因素及突水来源、导水通道的基础上，制定技术可行、经济合理的综合治理方案，通过帷幕注浆堵截地下水径流，减少
13、向矿坑中的流入，降低排水成本，保障井下生产安全。并同时解放出部分防水矿柱资源量，提高矿石回采率，使有限的铁矿资源得到充分的开发利用。1.5 可行性研究依据可行性研究依据本次可行性研究的主要依据有：（1）XX 省地质局第五地质大队 1975 年 11 月提交的XX 省利国 XX 铁矿地质勘探报告 ；（2）山东省鲁南地质工程勘察院 2006 年 9 月提交的XX 省XX 市铁矿集团 XX 铁矿水文地质物探成果总结报告；（3）山东省鲁南地质工程勘察院 2006 年 9 月提交的XX 省XX 市铁矿集团 XX 铁矿矿区水文地质调查报告；（4）XX 铁矿集团有限公司 XX 铁矿井下巷道开采、排水生产记录
14、等资料。1.6 项目实施的必要性项目实施的必要性8XX 铁矿集团 XX 铁矿目前采用井下巷道方式开采，由于矿体围岩裂隙岩溶发育、富水性强，并且分布多条导水性的断层，致使在开采过程中，巷道中地下水涌入量不断增大，并多次出现突水灾害。其中在标高-430m 中段主溜井巷道左帮出现的突水点突水量780m3/h，在标高-380m 水平东二巷岩溶水顺灰岩层间裂隙突入水量80m3/h，在标高-380m号矿体中施工外环水平探水孔时遇到溶洞发生突水，涌水量 200300 m3/h。 矿坑突水不但造成了矿层开采困难、排水成本成倍增加，而且也存在着巨大的安全隐患，大量的地下水白白排入河道，也是一种资源浪费。开展矿区
15、水文地质灾害综合治理与地下水资源保护可行性研究工作，进一步查明矿区断层构造的控水特征及矿床充水来源，制定合理的封堵水方案，通过工程措施减轻或消除安全隐患，对于最大限度地开发利用地下铁矿资源、保障矿区采掘工人的生命安全、实现企业可持续发展及有效保护地下水资源，均具有非常重要的社会、经济、安全、资源及环境效益。2. 矿区地质及水文地质矿区地质及水文地质条件条件2.1 自然地理概况自然地理概况2.1.1 地形地貌特征地形地貌特征XX 铁矿位于徐淮剥蚀堆积平原。地表起伏不大，自郝家庄向北经 XX 村至小楼子村，分布着一条不太明显的近南北向垄岗，地面标高 3842m，构成该区的地表分水岭；分水岭以东地表
16、水向尹家河方向汇流，以西向微山湖方向汇流。矿区南部的大成山一带为低山丘陵区，由数十个山丘组成，走向北东 75，绵延 10 余 km，山体标高 50200m，由寒武纪、奥陶9纪地层组成。2.1.2 气候气候气候类型属于暖温带半湿润季风气候，四季分明，长年多东南风。春季气温升高快，蒸发强，常出现春旱；夏季降水集中，多出现暴雨，造成夏涝；秋季天气多晴，雨水偏少；冬季雨水稀少，多西北风。多年平均降水量 869.9mm，最大年降水量 1279.0mm，最小年降水量 515.2mm；年内降水量多集中在 68 月份，其间的降水量占全年的 59%；最大月降水量 464.3mm，最大日降水量 125.0mm。多年平均气温 14.4，历史最高气温 43.3，最低气温-18.9。年平均风速 3m/s 左右，相对湿度 60%左右，年平均无霜日200220d，全年日照时数约 2400 小时，历年土层最大冻结深度0.24m。年蒸发量 1000mm 左右。2.1.3 水文水文2.1.3.1 微山湖微山湖微山湖位于矿区西部，
