淺析鐵礦開采對百泉泉域巖溶水水環(huán)境的影響

1、邯邢鐵礦開采對百泉泉域巖溶水水環(huán)境的影響 王鳳元 馬俊梅（河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊 邢臺 054000）摘 要 ： 本文在分析百泉泉域及鐵礦田水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，針對鐵礦開采對鐵礦田及整個泉域水環(huán)境的影響，提出了限制、減少礦坑排水保護泉域水資源的措施。關(guān)鍵詞： 百泉泉域、礦坑排水量 、水環(huán)境1.百泉泉域水文地質(zhì)特征1.1百泉泉域概況邢臺百泉泉域位于邢臺、邯鄲西部總面積3843，其中西部變質(zhì)巖間接補給區(qū)2204.4，中部裸露灰?guī)r區(qū)面積338.6，隱伏灰?guī)r1300，其巖溶水是邢臺市區(qū)主要的供水水源 。區(qū)域內(nèi)西部為山區(qū)，海拔標高1000左右；向東逐漸過渡為低山丘陵，標高200500；東部為平原，

2、標高60100。在大地構(gòu)造上，百泉泉域處于新華夏構(gòu)造體系第三隆起帶太行山東側(cè)與第二沉降帶華北平原相毗鄰。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育。含水層以奧陶系、寒武系灰?guī)r為主，巖溶裂隙發(fā)育，垂直分帶明顯。在地層巖性和構(gòu)造等多種因素控制下，百泉泉域構(gòu)成了一個以降水為唯一補給來源，邊界清楚，基本獨立、完整、封閉的水文地質(zhì)單元，其補給方式有兩種：大氣降水在灰?guī)r裸露區(qū)面狀直接滲入補給，入滲系數(shù)在0.60.7之間；河水和水庫棄水在河道滲漏段滲漏，以線狀間接補給巖溶水，滲漏段的滲漏補給率可達40以上。在天然條件下地下水位埋深從補給區(qū)到排泄區(qū)逐漸變淺，水位標高補給區(qū)大于230m，排泄點百泉水位標高65m左右；巖溶水動態(tài)嚴格受大氣降水

3、控制，以雨季集中補給、常年消耗為特征，呈現(xiàn)出年內(nèi)季節(jié)性和周期性的變化規(guī)律，可分為三個階段：回升期、相對穩(wěn)定期和下降期；地下水徑流的總趨勢是由北西、西、西南三個方向向百泉和達活泉匯集，自北向南形成了白馬河、七里河、沙河、北洺河四個強徑流帶，最終通過百泉和達活泉泉群溢出地表排泄。但由于礦山排水和工農(nóng)業(yè)取水量的增加，使達活泉和百泉在20世紀80年代相繼干凅，至今尚未恢復。1.2百泉泉域巖溶地下水補給量寒武系中上統(tǒng)及奧套系中下統(tǒng)碳酸巖裸露區(qū)滲漏條件受區(qū)域節(jié)理裂隙控制，以北北東向裂隙最有意義，地表很少有植被覆蓋，入滲條件良好。降水綜合入滲系數(shù)按0.65，采用19802006年平均降水量，經(jīng)計算求得巖溶水

4、降水入滲量為12126.23，即3.85。百泉泉域內(nèi)水庫均建在裸露灰?guī)r上游，主要攔截石英砂巖和變質(zhì)巖區(qū)降水所產(chǎn)生的地表徑流和河谷潛流，水庫的建設消減了巖溶水的補給量，河谷的滲漏量應采用水庫的棄水量來計算。河谷滲漏系數(shù)采用按0.437，水庫棄水量采用水利部門資料，經(jīng)計算河谷滲漏多年平均補給量5646.0，即1.72。兩項之和為5.57是百泉泉域多年平均補給量。 2、鐵礦田水文地質(zhì)條件鐵礦田主要分布在北起綦村大油村一帶。南到北洺河一線，西自許堅固洪山東到南高村北掌村一帶。正在開采的有北洺河、云駕齡、西石門、王窯、綦村（深部）、西郝莊、新城等礦，中關(guān)鐵礦還未開采，白澗鐵礦正處在詳查階段。鐵礦床主要產(chǎn)

5、于奧陶系中統(tǒng)碳酸巖與巖漿巖接觸帶上，中奧陶灰?guī)r含水層為鐵礦床充水含水層。由于受閃長巖體阻隔和構(gòu)造切割，將中奧陶灰?guī)r切割成不同形狀的封閉、半封閉塊段，一般來說塊段內(nèi)部水量豐富邊界透水性較差，各塊段之間水位、水量有一定差異。如因王窯礦區(qū)與西石門礦區(qū)中間有斬龍巖體相隔，相距僅1500，平水期水位相差1617，豐水期水位相差31；西郝莊北礦區(qū)鉆孔單位涌水量僅0.0020.4043/，巖層透水性差，同期比南礦區(qū)水位低9。南礦區(qū)巖層富水性強，群孔抽水穩(wěn)定降深3.59，水量3453/。但從整個礦區(qū)來看，各塊段之間又有不同程度水利聯(lián)系奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r含水層所賦存的地下水是一個有機的整體接受大氣降水補給后，沿封

6、閉型富水槽地形成強徑流帶最終經(jīng)過綦村紫山巖體間閃長巖開口注入百泉泉群。 3、礦坑排水現(xiàn)狀及對水環(huán)境影響百泉泉域鐵礦為巖溶充水礦床，礦坑排水量大，礦山排水只有小部分用選礦、灌溉、飲用，而88%的剩余水量沿溝排走。2004年泉域內(nèi)鐵礦排水高達11625 .3m/ a，2004年以后政府對礦山進行整合，部分礦山停產(chǎn)，2005、2006年礦山排水量出現(xiàn)暫時減少，分別為7171.695 m/ a和6645.4 m/a。若百泉泉域可開采量按5.58/s計算，2004、2005、2006年礦坑排水量占可開采資源的65.94%、40.68%、37.81%，其影響十分顯著。礦坑排水對礦區(qū)附近的影響主要體現(xiàn)在巖溶

7、地下水位持續(xù)大幅度下降，百泉泉域巖溶地下水年周期水位動態(tài)變化規(guī)律已被改變，表現(xiàn)為3-6月份地下水位快速下降，下降速度10-20/d，7月至次年2月地下水位下降速度相對較慢，下降速度為3-6/d，2007-2008年巖溶地下水位年下降幅度超過11m，礦坑排水對鐵礦田巖溶水位升降起著決定性作用。如2008年5月18日王窯礦區(qū)恒山鐵礦淹井，淹井前排水量1700/h，淹井礦山停排水后，6月5日白澗礦區(qū)奧灰水位就明顯回升，回升速度達3-6/d，8月13日恒山礦開始排水。8月25日白澗礦區(qū)巖溶水位又開始下降。由于礦山排水已基本形成了云駕嶺、西石門、王窯、綦村鳳凰山、西郝莊、新城等以礦區(qū)為中心的降漏斗，漏斗

8、中心水位標高在17m-80m之間。這個漏斗的形成改變了天然狀態(tài)下地下水流向，使北洛河徑流帶巖溶地下水通過綦村-紫山巖體間開口的水量大大減少，通過開口后又流向新城漏斗區(qū)，不再向百泉排泄。百泉巖溶地下水系統(tǒng)具有地下水庫調(diào)蓄功能，通過計算，水位變化1米時，巖溶水所給出或儲存是地下水量為698m，2006年鐵礦礦坑排水量6645.4×10 m/a.可造成巖溶水水位下降9.25m，也就是說假設鐵礦礦坑不排水，巖溶水水位多年平均下降5.46m/a的現(xiàn)狀會改為以4.06m/a的速率回升。根據(jù)水均衡分析，百泉泉域20052006年巖溶水的超采量約為2371.21×10 m/a。相當于200

9、52006年鐵礦礦坑平均排水量的34.3，也就是說鐵礦礦坑排水量控制在4500×10 m/a，百泉泉域巖溶水即可達到補排平衡，百泉可復流。當然，百泉復流是個系統(tǒng)工程，除了控制礦坑排水，還應進行全面的水資源優(yōu)化管理。4結(jié)語百泉泉域巖溶水已處于超采狀態(tài)，并由此出現(xiàn)了諸多的環(huán)境問題，巖溶水水位持續(xù)下降，使素有“百泉之城”美稱的邢臺市泉水干涸，二十萬畝的百泉泉灌區(qū)失效，采水成本增加。而礦坑排水量巨大88的礦坑水未被利用，已引起礦區(qū)水位持續(xù)下降造成北洺河徑流帶巖溶地下水不再流向百泉泉群。隨著時間的推移將使百泉巖溶地下水向礦區(qū)倒灌。減少和限制礦坑排水，提高礦坑排水利用率是緩解百泉泉域水資源緊張和保護水環(huán)境的重要措施。邯邢鐵礦田多數(shù)礦區(qū)都以不同形式的封閉、半封閉塊段,分布于鐵礦田內(nèi)，各塊段都有明確進水口，有采用帷幕注漿治水的良好水文地質(zhì)條件。目前中關(guān)鐵礦帷幕注漿工程正在施工中，經(jīng)試驗帷幕注漿效果良好可減少礦坑排水80的堵水效果。對服務年限短水文地質(zhì)條件不清的小型礦山應限制其排水量，超過限制的水量應進行回灌。解決資源與環(huán)境的矛盾是一項復雜的工作, 不僅有一系列的技術(shù)問題,