王亮
中南冶勘资源环境工程有限公司 湖北省武汉市 430035
摘要：程潮铁矿矿山经过40多年的开采，地下水位已基本降至强含水带下，原有的地下水静储量也已基本疏干，在正常降雨年份条件下，矿坑涌水量基本不会加大，而实际涌水量增大是因为拦洪坝水库已大部分进入采矿错动变形区，为拦洪坝库水向矿坑渗漏提供了良好的渗流通道，本文利用示踪连通试验进一步查明拦洪坝水库的渗漏通道，找出矿坑涌水量增大的原因，为矿山以后的生产提供决策性依据。
关键词：连通试验；渗漏分析；错动变形
程潮铁矿矿山经过40多年的开采，地下水位已基本降至强含水带下，原有的地下水静储量也已基本疏干，在正常降雨年份条件下，井下水量的增大只是井下开拓、开采过程中揭穿了规模不大的不同岩层接触带出水，且-500m水平以下位于弱含水带内，所揭露的地下水是弱含水带内的裂隙水，理论上增加的矿坑涌水量不大。然而，2006 ~2011年这几年的年降雨量总体偏少，同时没有呈现逐年增大的情况，而坑道排水量呈逐年上升趋势，2011年的排水量是2006年排水量的2.11倍，特别是2008年9月份以后，-430m水泵房排水量台账记录值明显增大，由原来的年均日排水量7000m3/d（未校核）左右，到2011年增大至年均日排水量为14969m3/d（未校核）。
经过大量收集资料和调查分析研究推测，矿坑涌水量的增加主要是矿坑接受了采矿塌陷错动变形区进入拦洪坝水库引起的垂直渗漏补给，为此本文将分析程潮铁矿拦洪坝水库的渗漏原因，并通过示踪连通试验进一步验证查明渗漏通道。
一、矿区水文地质条件
矿区位于低山丘陵分水岭斜坡地带，主矿体均位于当地侵蚀基准面以下，地面无大的地表水体，大气降雨及拦洪坝水库的渗漏是地下水的主要补给来源，地下水补给、迳流和排泄条件欠佳，动储量不丰、静储量有限。但由于北部鹞子山弱含水构造带与西区深部大理岩连为一体，当矿区开采地下水位降落漏斗继续扩大时，北部鹞子山弱含水构造带地下水必然向西区坑道渗流；随着矿山多年深部开采，矿区地面变形频繁，错动、塌陷范围越来越大，大气降水将直接进入矿坑，以及因错动范围扩大导致拦洪坝库底渗漏，改变了矿区地下水补给、迳流条件，使矿区水文地质条件逐渐复杂化，并且解决难度大。
程潮矿区的水文地质边界条件是：地面无大的地表水体，无区域地下水的补给，南北两侧分别是砂页岩、花岗岩相对隔水岩层，西边为F15断层阻断，呈一封闭的水文地质单元。
二、拦洪坝水库的渗漏分析
1、拦洪坝坝体渗漏介绍
拦洪坝水库坝体渗漏由来已久，坝体下游曾出现7个渗漏点， 2009年进行的拦洪坝工程地质勘察工作查明了坝体的渗漏原因，指出了采矿地面错动变形已进入拦洪坝库区，不仅坝前出现了明漏，而且坝区内及其四周亦有渗漏。程潮铁矿于2010年采用地下连续墙对拦洪坝坝体进行了加固处理，直接封堵了坝体前的渗漏，所有渗漏点全部堵塞无水涌流，处理后效果明显。
2、拦洪坝库区渗漏分析
矿山地下采矿导致地面塌陷错动变形，地面错动变形范围逐步由拦洪坝坝体至库区扩大，拦洪坝位于东采区地面大塌坑北最近距离只有120米，根据中国科学院武汉岩土力学研究所2012年6月份对拦洪坝区域地表变形监测数据看，无论是单月变形还是累计变形，拦洪坝附近的变形在不断增大,且地表水平变形大于沉降变形，变形以水平变形为主。采矿地表错动变形区岩体松散，碎裂岩体裂隙为拦洪坝库水向矿坑渗漏提供了良好的渗流通道。拦洪坝区域在不长的时间内将整体进入变形移动区，为拦洪坝水库库水的下渗创造了必要的基础条件。因此，拦洪坝水库已大部分进入采矿错动变形区，为拦洪坝库水向矿坑渗漏提供了良好的渗流通道，在正常降雨条件下，拦洪坝水库的渗漏是矿坑涌水量增大的主要原因。
三、示踪连通试验查明矿坑增加涌水量来源
经过一个水文年对坑道不同中段的涌水量观测及调查，发现东主井及由-290m至-360m斜坡道（因斜坡道已封堵，只有少量通过-360m巷道2川流出）直接流经-360至-430m 2川2号风井再流入-430m巷道，各自的水量约为2000 m3/d，水量变化不明显，为查明水的来源，我们采用“离子连通示踪法”进行了地下水的连通示踪试验：2012年7月12日上午，将3吨工业盐均匀地投放到拦洪坝的水库中，其目的是增大水中的氯离子浓度，通过试验前后氯离子浓度对比说明这二处水是否来自拦洪坝水库，试验前后氯离子浓度详见下表。
连通试验前后水样中氯离子含量分析结果对比表
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从上表看出，在投放工业盐后所取的水样中，经分析测试氯离子含量均高于没有投放前的测试值，而且分别出现了特高值39.47和45.02mg/l。这充分说明了此二处的水来自于拦洪坝水库的渗漏，证实拦洪坝水库渗漏补给地下水涌入了矿坑，约为4000m3/d；结合近几年矿坑排水量记录资料发现，在年降雨量无大的变化情况下，矿坑年日均排水量由2008年以前的6000 m3/d左右增至2011年10000 m3/d以上(校核后)。
由此可以确定程潮铁矿矿山地下采矿导致地面塌陷错动变形，且错动变形范围逐渐扩大，目前拦洪坝水库已大部分进入采矿错动变形区，为拦洪坝水库库水向矿坑渗漏提供了良好的渗流通道，渗流通道主要分布在-360m东主井及-430m2川2号风井位置。在正常降雨年份条件下，拦洪坝水库的渗漏是矿坑涌水量增大的主要原因，渗漏量约为4000m3/d。
四、结束语
程潮铁矿地下采矿导致地面塌陷错动变形，拦洪坝水库已大部分进入采矿错动变形区，为拦洪坝水库库水向矿坑渗漏提供了良好的渗流通道，示踪连通试验很好的查明了矿坑增加涌水量来源，证明了拦洪坝水库的渗漏是近年来矿坑涌水量增大的主要原因，这一重大结论可以为矿山以后的生产提供决策性依据。由此可见，示踪连通试验在程潮铁矿拦洪坝水库渗漏分析中的应用是十分有效的。
参考文献：
[1] 郑克勋．地下水人工化学连通示踪理论及试验方法研究[D]．南京：河海大学土木工程学院，2007．
[2] 中国地质调查局．水文地质手册：第二版.北京：地质出版社，2012．